Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quản lý Năng lượng, Kiểm soát Điện áp và Đồng bộ Lưới của Các Microgrid Trong Thời Gian Thực
Tóm tắt
Bài báo này trình bày một chiến lược quản lý năng lượng hiệu quả, cân bằng điện áp và điều khiển đồng bộ lưới nhằm tăng cường độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống microgrid dựa trên tài nguyên năng lượng phân tán (DERs). Microgrid được hình thành từ các nguồn năng lượng mặt trời, tuabin gió sử dụng máy phát kiểu đôi và máy phát diesel với các tải quan trọng và không quan trọng. Mô hình hệ thống và chiến lược điều khiển đã được phát triển trong Bộ mô phỏng Kỹ thuật số Thời gian Thực. Việc điều phối và quản lý năng lượng của các DER trong cả hai chế độ kết nối lưới và hoạt động đảo lộn đã được thực hiện. Một thách thức nổi bật trong việc vận hành microgrid ở chế độ đảo lộn là kiểm soát tần số ổn định. Một bộ điều khiển được đề xuất và triển khai trong chế độ đảo lộn cho máy phát diesel được trang bị quán tính cần thiết để duy trì tần số định mức của microgrid bằng cách hoạt động ở chế độ đồng độ. Để khôi phục microgrid về lưới điện, điện áp, tần số và góc pha của microgrid đang bị cô lập cần phải phù hợp với lưới điện trong các giới hạn quy định để tránh mất ổn định tạm thời. Các ngân hàng tụ điện chuyển mạch được kết nối tại điểm kết nối chung để cân bằng điện áp cho sự đồng bộ của microgrid. Hệ thống kiểm tra điện áp trung bình CIGRE được sử dụng để triển khai các DER và bộ điều khiển của chúng. Phương pháp điều khiển được đề xuất có khả năng ứng dụng cho việc vận hành hoàn chỉnh của các microgrid bằng cách kiểm soát chính xác năng lượng, điện áp và tần số trong cả chế độ kết nối lưới và chế độ đảo lộn. Kết quả từ bộ mô phỏng kỹ thuật số thời gian thực xác nhận hiệu quả và tính ưu việt của kế hoạch điều khiển được đề xuất trong các kịch bản kết nối lưới, đảo lộn và tái đồng bộ lưới.
Từ khóa
#microgrid #quản lý năng lượng #cân bằng điện áp #đồng bộ lưới #tài nguyên năng lượng phân tán #điều khiển tần số #chế độ đảo lộnTài liệu tham khảo
Parhizi, S.; Lotfi, H.; Khodaei, A.; Bahramirad, S.: State of the art in research on microgrids: a review. IEEE Access. 3, 890–925 (2015)
Planas, E.; Andreu, J.; Gárate, J.I.; de Alegría, I.M.; Ibarra, E.: AC and DC technology in microgrids: a review. Renew. Sustain. Energy Rev. 43, 726–749 (2015)
Nejad, R.R.; Tafreshi, S.M.M.: Operation planning of a smart microgrid including controllable loads and intermittent energy resources by considering uncertainties. Arab. J. Sci. Eng. 39, 6297–6315 (2014)
Radwan, A.A.A.; Mohamed, Y.A.R.I.: Networked control and power management of AC/DC hybrid microgrids. IEEE Syst. J. 11, 1662–1673 (2017)
Che, L.; Shahidehpour, M.; Alabdulwahab, A.; Al-Turki, Y.: Hierarchical coordination of a community microgrid with AC and DC microgrids. IEEE Trans. Smart Grid 6, 3042–3051 (2015)
Xin, H.; Zhang, L.; Wang, Z.; Gan, D.; Wong, K.P.: Control of island AC microgrids using a fully distributed approach. IEEE Trans. Smart Grid 6, 943–945 (2015)
Guide for design, operation, and integration of distributed resource island systems with electric power systems. IEEE STD 1547.4-2011, 1–54
Kaur, A.; Kaushal, J.; Basak, P.: A review on microgrid central controller. Renew. Sustain. Energy Rev. 55, 338–345 (2016)
Salas-Puente, R.; Marzal, S.; González-Medina, R.; Figueres, E.; Garcera, G.: Experimental study of a centralized control strategy of a DC microgrid working in grid connected mode. Energies 10, 1627 (2017). https://doi.org/10.3390/en10101627
Zhuo, W.; Savkin, A.V.; Meng, K.: Decentralized optimal control of a microgrid with solar PV, BESS and thermostatically controlled loads. Energies 12, 2111 (2019). https://doi.org/10.3390/en12112111
Schütz, T.; Hu, X.; Fuchs, M.; Müller, D.: Optimal design of decentralized energy conversion systems for smart microgrids using decomposition methods. Energy 156, 250–263 (2018)
Worku, M.Y.; Hassan, M.A.; Abido, M.: Real time energy management and control of renewable energy based microgrid in grid connected and island modes. Energies 12, 276 (2019). https://doi.org/10.3390/en12020276
Xia, Y.; Wei, W.; Yu, M.; Wang, X.; Peng, Y.: Power management for a hybrid AC/DC microgrid with multiple sub grids. IEEE Trans. Power Electron. 33, 3520–3533 (2018)
Peyghami, S.; Mokhtari, H.; Blaabjerg, F.: Autonomous power management in LVDC microgrids based on a superimposed frequency droop. IEEE Trans. Power Electron. 33, 5341–5350 (2018)
Hassan, M.A.; Worku, M.Y.; Abido, M.A.: Optimal design and real time implementation of autonomous microgrid including active load. Energies 11, 1109 (2018)
Jadidbonab, M.; Mohammadi-Ivatloo, B.; Marzband, M.; Siano, P.: Short-term self-scheduling of virtual energy hub plant within thermal energy market. IEEE Trans. Ind. Electron. (2020). https://doi.org/10.1109/tie.2020.2978707
Marzband, M.; Azarinejadian, F.; Savaghebi, M.; Pouresmaeil, E.; Guerrero, J.M.; Lightbody, G.: Smart transactive energy framework in grid-connected multiple home microgrids under independent and coalition operations. Renew. Energy 126, 95–106 (2018)
Mirzaei, M.A.; Sadeghi-Yazdankhah, A.; Mohammadi-Ivatloo, B.; Marzband, M.; Shafie-khah, M.; Catalao, J.P.S.: Integration of emerging resources in IGDT-based robust scheduling of combined power and natural gas systems considering flexible ramping products. Energy 189, 116195 (2019)
Gholinejad, H.R.; Loni, A.; Adabi, J.; Marzband, M.: A hierarchical energy management system for multiple home energy hubs in neighborhood grids. J. Build. Eng. (2019). https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101028
Cho, C.; Jeon, J.-H.; Kim, J.-Y.; Kwon, S.; Park, K.; Kim, S.: Active synchronizing control of a microgrid. IEEE Trans. Power Electron. 26(12), 3707–3718 (2011)
Cagnano, A.; De Tugliea, E.; Mancarella, P.: Microgrids: overview and guidelines for practical implementations and operation. Appl. Energy 258, 114039 (2020)
Sun, Y.; Zhong, C.; Hou, X.; Yang, J.; Han, H.; Guerrero, J.M.: Distributed cooperative synchronization strategy for multi-bus microgrids. Electr. Power Energy Syst. 86, 18–28 (2017)
Lee, C.-T.; Jiang, R.-P.; Cheng, P.-T.: A grid synchronization method for droop-controlled distributed energy resource converters. IEEE Trans. Ind. Appl. 49(2), 954–962 (2013)
Majumder, R.; Ghosh, A.; Ledwich, G.; Zare, F.: Power management and power flow control with back-to-back converters in a utility connected microgrid. IEEE Trans. Power Syst. 25(2), 821–834 (2010)
Yazdani, D.; Bakhshai, A.; Joos, G.; Mojiri, M.: A nonlinear adaptive synchronization technique for grid-connected distributed energy sources. IEEE Trans. Power Electron. 23(4), 2181–2186 (2008)
IEEE Application Guide for IEEE Std 1547(TM), 1547.2-2008: IEEE standard for interconnecting distributed resources with electric power systems, 1–217 (2009)
Ellis, A.; Nelson, R.; Engeln, E.V.; Walling, R.; McDowell, J.; Casey, L.; Seymour, E.; Peter, W.; Barker, C.; Kirby, B.: Reactive power interconnection requirements for PV and wind plants-recommendations to NERC. Sandia National Laboratories (2012)
Laaksonen, H.; Kauhaniemi, K.: Synchronized re-connection of island operated a LV microgrid back to utility grid. In: Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe) IEEE PES.1–8 (2010)
Lidula, N.W.A.; Rajapakse, A.D.: Voltage balancing and synchronization of microgrids with highly unbalanced loads. Renew. Sustain. Energy Rev. 31, 907–920 (2014)
Bajwa, A.A.; Mokhlis, H.; Mekhilef, S.; Mubin, M.: Enhancing power system resilience leveraging microgrids: a review. J. Renew. Sustain. Energy 11, 035503 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5066264
Giraldo, J.; Mojica-Nava, E.; Quijano, N.: Synchronization of isolated microgrids with a communication infrastructure using energy storage systems. Electr. Power Energy Syst. 63, 71–82 (2014)
Choi, K.-Y.; Kim, S.-I.; Jung, S.-H.; Kim, R.-Y.: Selective frequency synchronization technique for fast grid connection of islanded microgrid using prediction method. Electr. Power Energy Syst. 111, 114–124 (2019)
CIGRE C6.04.02 Task Force, Benchmark modeling and simulation for analysis, design, and validation of distributed energy systems (2006)
Worku, M.Y.: Power smoothing control of PMSG based wind generation using supercapacitor energy storage system. Int. J. Emerg. Electr. Power Syst. (2017). https://doi.org/10.1515/ijeeps-2016-0181