چالش ها، پیشرفت ها و مسیرهای آینده در حفاظت از ریزشبکه های هیبریدی AC/DC

Challenges, advances and future directions in protection of hybrid AC/DC microgrids

چکیده
1- مقدمه
2- ریزشبکه های AC/DC ترکیبی
3- چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها
4- راه حل ها برای چالش های حفاظت از ریزشبکه
5- جهت های تحقیقاتی آینده و موضوعات باز
6- نتیجه گیری
منابع

چکیده
ریزشبکه های ترکیبی که شامل زیرشبکه های AC و DC متصل شده توسط رابط های الکترونیک قدرت می باشند توجه بیشتری را در سال های اخیر به خود جلب کرده اند. آن ها نه تنها می توانند مزیت های اصلی هر دو پیکربندی AC و DC را ترکیب کنند، بلکه می توانند تعداد مبدل ها در ارتباط منابع تولید پراکنده، سیستم های ذخیره سازی انرژی و بارها برای باس های AC یا DCرا نیز کاهش دهند. در این مطالعه، ساختار ریزشبکه های ترکیبی بحث می شود و سپس یک بررسی گسترده از دستگاه ها و روش های حفاظتی موجود برای زیرشبکه های AC و DC ارائه می شود. بعد از توصیف، تحلیل و طبقه بندی طرح های موجود، برخی جهت های تحقیقاتی شامل زیرساخت های ارتباطی، طرح های حفاظتی و کنترل ترکیبی و دستگاه های مورد اطمینان برای تحقق ریزشبکه-های AC/DC ترکیبی آینده اشاره می شوند.

2- ریزشبکه های AC/DC ترکیبی
تا به امروز، سیستم های قدرت مبتنی بر ACرایج ترین معماری بوده اند که برای اکثر پروژه های تحقیقاتی ریزشبکه استفاده می شود. چونکه طراحی و مدل سازی سیستم های AC بسیار ساده تر از DC است، تعداد زیادی از ریزشبکه ها در سراسر جهان براساس این فناوری ایجاد شده اند ]12،13[. چالش های اقتصادی و فنی مربوط به کارکرد سیستم های AC منجر به این شده است که محققان دانشگاهی و مهندسین سیستم قدرت تحقیقاتی را بر امکان پذیری سیستم های انرژی DC انجام دهند. نتایج تحقیقات نشان داده است که سیستم های DC نه تنها می توانند کارایی شبکه را با کاهش تعداد مبدل های قدرت برای منابع DG مبتنی بر DC و ESSها افزایش دهند، بلکه می توانند کیفیت توان و ظرفیت انتقال بالاتری را در مقایسه با سیستم های AC نیز فراهم کنند.

ساختار ترکیبی برای ترکیب مزیت های هر دو ریزشبکه AC و DC طراحی می شود. این ساختار شامل دو زیرشبکه AC و DC مستقل است، که هر کدام شامل منابع DG، ESSها و بارهای مخصوص به خودشان هستند؛ همچنین، به منظور جلوگیری از اتلاف توان در طول فرآیندهای تبدیل، انتقال توان بین دو زیرشبکه کمینه می شود ]18،19[. وظیفه مبدل واسطه ارسال/دریافت توان فعال به/از زیرشبکه DC برای فراهم کردن توان راکتیو برای زیرشبکه AC می باشد. معماری یک ریزشبکه AC/DC ترکیبی نوعی در شکل 1 نشان داده می شود.

3- چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها
3-1 چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها و زیرشبکه های AC
بیشتر سیستم های توزیع متداول به صورت شعاعی کار می کنند، که در آن توان به طور غیرجهتی از نیروگاه-های بزرگ به مشتریان جریان می یابد. در چنین سیستم هایی، چونکه بزرگی جریان اتصال کوتاه متناسب با موقعیت خرابی است، حفاظت توسط دستگاه های حفاظتی مبتنی بر اضافه جریان انجام می شود ]20[. همچنین، هماهنگی زمان مدرج بین آن ها دستگاه های سمت بالا را به کار به صورت پشتیبانی برای دستگاه های سمت پایین قادر می سازد ]21[. در سال های اخیر، پیدایش ریزشبکه ها ساختار سیستم های توزیع را از شبکه-های غیرفعال به شبکه های فعال تغییر داده است. این تغییر باعث می شود که راهبرد های مبتنی بر اضافه-جریان قادر به حفاظت از ساختارهای جدید نباشند ]22،23[.

تاثیر طراحی پایدار بر توسعه شهرهای هوشمند هند

Impact of sustainable design on India’s smart cities development

چکیده
۱. مقدمه
۲. توسعه شهرهای هوشمند مبتنی بر سیستم انرژی ترکیبی
۳. اقتصاد تجزیه و تحلیل سیستم انرژی ترکیبی
۴. رویکرد سنجش خالص [مصرف انرژی] برای شهرهای هوشمند
۵. اقدامات پروژه شهرهای هوشمند مبتنی بر سیستم انرژی ترکیبی
۶. نتیجه گیری

چکیده

شهر هوشمند ایده ای است که به مردم کمک می کند تا از فناوری برای توسعه شهر استفاده نمایند. شهرهای هوشمند به سرعت در حال توسعه بوده و خدمات جدیدی ارائه می دهند که به شدت بر برنامه ریزی و سیاستگذاری تاثیر می گذارد اگر چه همراه با خدمات شهری انجام می پذیرند. طرح های انرژی مربوط به توسعه شهرهای هوشمند به بخش منابع انرژی تجدیدپذیر عظیم تری مانند انرژی خورشیدی و بادی برای برق و استاندارد بالای یکپارچه سازی صنایع و خدمات همگانی برای تامین کسب و کارها و خانوارها نیاز دارد. آگاهی از نقش‌آفرینی انرژی تجدیدپذیر در توسعه و برنامه ریزی کلی شهر هوشمند حائز اهمیت می باشد. مقاله حاضر ضمن تاکید و بررسی تاثیر روابط متقابل برنامه ریزی انرژی و شهر هوشمند به شناسایی ایده های موثر می پردازد. حوزه های برنامه ریزی انرژی متاثر از سیاست دولت هند بوده و با محیط برنامه ریزی شهر هوشمند مرتبط هستند.

۶. نتیجه گیری

مقاله حاضر بر جنبه های مختلف توسعه شهری پایدار با سیستم انرژی ترکیبی تاکید می نماید. شهرهای هوشمند به سرعت در حال ظهور بوده و خدمات جدیدی ارائه می دهند که به شدت بر برنامه ریزی و سیاستگذاری تاثیر می گذارد. سیستم انرژی ترکیبی با رویکرد سنجش خالص [مصرف انرژی] در شبکه اصلی ادغام شده و طرح سنجش هوشمند به دارنده این سیستم اجازه می دهد تا برق اضافی حاصل از سیستم انرژی ترکیبی را به شکت برق با قیمتی دقیق که برق از شبکه اصلی تامین می شود، بفروشد و این امر منجر به صرفه جویی اقتصادی می گردد. در این کار، سیستم انرژی خورشیدی و بادی برای برق و استاندارد بالای یکپارچه سازی صنایع و خدمات همگانی برای تامین کسب و کار و خانوارها در نظر گرفته شد. به علاوه، امکان سنجی اقتصادی سیستم انرژی ترکیبی متصل به شبکه برای بهره برداری اقتصادی و کارآمد این سیستم برای تامین برق ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی در شهر هوشمند در هند ارائه گردید. همچنین، اقدامات پروژه شهر هوشمند مبتنی بر سیستم انرژی ترکیبی مورد بحث قرار گرفته است.

Abstract

Smart city is an idea that helps people to use technology for the development of city. Smart cities are developing fast and they present new services which extremely influences planning and policy making, although they take place with urban services. Energy schemes for smart cities development need the higher part of renewable energy sources i.e. solar and wind for electricity and high standard of integration of utilities and industry providing business and households. It is more important to know the renewable energy contribution in the overall smart city’s development and planning. This paper highlights and measures the impact of energy planning and smart city interrelation and recognizes the meeting ideas. The energy planning scopes are drawn from the Indian government policy and they are related with smart city’s planning environment.

6. Conclusion

This paper highlights the different aspects of sustainable urban development with hybrid energy system. Smart cities are emerging fast and they provide the new services which tremendously effect the planning and policy making. The hybrid energy system is integrated to the main grid with the smart metering approach and the net metering scheme permits the owner of the system to sell the extra power generated from the hybrid energy system to the utility at the exact price at which the electricity is brought from the main grid, this would give the economic saving. In this work, solar and wind energy system for electricity and high standard of integration of utilities and industry providing business and households is considered. Further, the economic feasibility of grid-connected hybrid energy system for economical and efficient operation of the system to electrify the different residential, commercial and industrial buildings in smart city in India is presented. Also, hybrid energy system based smart city project actions are discussed.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر طراحی پایدار بر توسعه شهرهای هوشمند هند

Impact of sustainable design on India’s smart cities development

سنجش مینی گریدهای مبنی بر DC و AC به منظور برق رسانی مقرون به صرفه جامعه های در حال پیشرفت روستایی

A comparison of DC- versus AC-based minigrids for cost-effective electrification of rural developing communities

گزیده ها
چکیده
1- مقدمه
2- مینی گریدها
2-1- مینی گریدهای DC و AC
2-2- تلفات توان در سیستم های DC و AC
3- مدلسازی مینی گریدهای DC و AC
4- نتایج و بحث
5- نتایج
منابع

چکیده

آفریقای سیاه (زیرصحرایی) به خاطر نرخ پائین توسعه شبکه که مستلزم فعالیتهای اقتصادی پائین در آن مناطق، توزیع پراکنده جمعیت تقاضاهای پائین بار خانوار و تولید ناکافی برق است همچنان از فقر انرژی آسیب می بیند. از طرف دیگر، سیستم های میکروتولید برق خورشیدی کوچک به خانوارها این امکان را می دهند تا در سیستم های قدرتشان حداقل سرمایه گذاریها را انجام داده و آن سیستم ها را مطابق تغییر موقعیت های اقتصادی و تقاضای برق، اصلاح نمایند. برای توسعه اجتماعی اقتصادی روستایی، به الکتریسیته فراتر از روشنایی نیاز می باشد. بدون شبکه، تنها راهکار جایگزین، ریزشبکه های مبتنی منابع انرژی تجدید پذیر است که در سطح محلی دسترس پذیر هستند. در این کار، محاسن و معایب سیستم های کوپل شده DC و AC در رابطه با هزینه ، کارایی و عملکر د کلی، را باهم مقایسه می کنیم. تحقیق نشان می دهد که مراحل تبدیل توان بزرگترین نقاط تلفات توان در ریزشبکه ها هستند و به همین خاطر اجتناب از بسیاری از مراحل تبدیل، منجر به بهبود عملکرد کلی سیستم می گردد. تحقیق همچنین نشان می دهد که بهترین عملکرد زمانی تحقق می یابد که وسایل DC با توان شبکه های کوپل شده DC، با ژنراتورهای برق DC توزیع شده نظیر PV تامین شده باشند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که وقتی انتخاب هاداده شده باشد، مصرف کنندگان تصمیم می گیرند به شبکه های DC با ذخیره غیر متمرکز متصل شوند که دلیل این امر پائین ترین هزینه های عملیاتی، سهولت توسعه، و عملکرد کلی بهتر در مقایسه با شبکه های دیگر است.

5- نتایج

دراین کار، سیستم های قدرت DC و AC به عنوان انتخاب هایی مقرون به صرفه برای برق رسانی روستایی در آفریقای سیاه کشف شده اند. مینی گریدها سیستم های خانگی خورشیدی کوچک با ظرفیت توان محدود و شبکه ملی برق را به هم وصل می کنند، که اغلب در آفریقای سیاه دسترس ناپذیر و غیر قابل اطمینان است. آنها برق را فراتر از روشنایی فراهم نموده و به همین خاطر پیشرفتهای اجتماعی اقتصادی روستایی را تحریک می کنند. در این کار، مینی گریدهای DC و AC را برحسب هزینه، کارایی و امکان سنجی در برق رسانی روستایی مقایسه کرده ایم. تحقیق نشان می دهد که تلفات توان در شبکه های توزیع، و تلفات تبدیل در مراحل مختلف، به عنوان بزرگترین تلفات در مینی گریدها شناخته شده و بزرگترین بخشهای هزینه های عملیاتی راتشکیل می دهند. با اجتناب از بسیاری مراحل تبدیل توان، شبکه های DC تامین شده با منابع توان DCV نظیر سیستم های PV، مقرون به صرفه ترین مسیرها برای برق رسانی روستایی به حساب می آیند. در صورت استفاده از وسایل DC ذاتی (ذاتاً DC) با شبکه های DC، کارایی را می توان بیشتر بهبود بخشید، که این مسئله تلفات تبدیل توان را بیشتر کاهش می دهد. نتایج بدست آمده همچنین نشان می دهد که براساس هزینه ها، مصرف کنندگان به خاطر حق الزحمه های پائین تر اتصال، سهولت توسعه و گسترش شبکه و عملکرد کلی بهتر، ترجیح می دهند به مینی گریدهای DC نه AC ملحق شوند.

Abstract

Sub-Saharan Africa continues to suffer energy poverty due to low grid expansion rates necessitated by low economic activities in those regions, sparse population distribution coupled with low household load demands, and insufficient power generation. On the other hand, small solar power microgeneration systems have emerged as potential alternatives to grid electrifications, enabling households to make modest investments into their power systems, and to modify those systems according to their changing economic and power demand circumstances. For rural social-economic development, electricity-beyond-lighting is needed. Without the grid, the only alternative is minigrids based on locally available renewable energy resources. In this work, we compare the merits and demerits of DC and AC coupled systems as pertains to costs, efficiencies, and overall performances. Research shows that power conversion stages are the biggest points of power losses in minigrids and therefore avoiding many conversion stages lead to improved overall system efficiencies. Research also shows that the best performances are realized when DC-inherent appliances are supplied with power from DC-coupled networks, supplied by distributed DC power generators such as PV. Simulation results show that when given choices, consumers choose to connect to DC networks with decentralized storage due to lowest operating costs, ease of expansion, and overall better performances when compared to other networks.

5- Conclusions

In this work DC versus AC power systems are explored as costeffective options for rural electrification in sub-Saharan Africa. Minigrids bridge the gap between small solar home systems with limited power capacity and the national utility grid, which is often unavailable and unreliable in rural developing sub-Saharan Africa. They provide electricity beyond lighting for produce use, and thus stimulate rural socio-economic developments. In this work, we have compared DC versus AC minigrids in terms of costs, efficiency, and feasibility in rural electrification. Research shows that power losses in distribution networks, and conversion losses at different stages are the biggest losses in minigrids, and form the biggest parts of their operating costs. By avoiding many power conversion stages, DC networks supplied by DC power sources such as PV systems are the most cost-effective paths to rural electrification. Efficiencies could be improved further if DC-inherent appliances are used with the DC networks, further eliminating power conversion losses. Results also show that, based on costs, consumers would prefer to join DC minigrids as opposed to AC minigrids due to lower connection fees, ease of grid expansion, and overall better performances.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنجش مینی گریدهای مبنی بر DC و AC به منظور برق رسانی مقرون به صرفه جامعه های در حال پیشرفت روستایی

A comparison of DC- versus AC-based minigrids for cost-effective electrification of rural developing communities

مدیریت انرژی دو مرحله ای برای ریز شبکه های با نفوذ تجدیدپذیر بالا

Two-stage energy management for networked microgrids with high renewable penetration

چکیده

1. مقدمه

2. تعریف مسئله

2.1. اجزا و شکل MGهای شبکه سازی شده

2.2. استراتژی پیشنهادی

3. مدل سازی اجزا

3.1. CDGها

3.2. BESS

3.3. بار قابل کنترل

3.4. مجموعه های نامشخص از RESها، بار و قیمت برق

3.5. مدل بازار

4. مدل عملیاتی دو مرحله ای پیشنهادی

4.1. مدل زمان بندی بهینه ساعتی روز بعد

4.2. مدل توزیع زمان واقعی 5 دقیقه ای

5. مطالعات موردی

5.1. راه اندازی

5.2. نتایج و بحث

6. نتیجه گیری و چالش تحقیقات آینده

چکیده

شبکه سازی (برقراری ارتباط) ریزشبکه ها توجه روز افزونی را در سال های اخیر به خود جلب کرده است که نیازمند مدیریت تردید مرتبط با تغییرات در سیستم است. در این مقاله، یک استراتژی مدیریت انرژی دو مرحله ای برای ریزشبکه های شبکه سازی شده در حضور منابع تجدید پذیر بالا توسعه یافته است. این، به منظور مقابله با تغییرات احتمالی روزانه منابع انرژی تجدید پذیر، بار الکتریکی و قیمت برق، مدیریت انرژی ریزشبکه ها را به دو مرحله تقسیم می کند. در اولین مرحله (مقیاس زمانی ساعت به ساعت)، یک روش کنترل ترکیبی سلسله مراتبی برای ریزشبکه های شبکه سازی شده، با هدف به حداقل رساندن هزینه های عملیاتی سیستم اعمال شده است. تئوری واریانس میانگین Markowitz، برای ارزیابی ریسک تغییر پذیری هزینه عملیاتی به دلیل وجود عدم اطمینان استفاده شده است. در مرحله دوم (مقیاس زمانی 5 دقیقه ای)، مولفه های ریزشبکه ها به منظور به حداقل رساندن هزینه عدم توازن بین بازارهای روز بعد و زمان واقعی، به طور بهینه تنظیم شده اند. مطالعه شبیه سازی بر روی یک سیستم ریزشبکه های ناهماهنگ و همچنین بر روی سیستم شبکه سازی شده پیشنهادی انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، روش پیشنهادی می تواند نتایج زمان بندی بهینه را تعیین کند، هزینه های عملیاتی ریسک گریزی را کاهش دهد و تاثیر عدم اطمینان را کم کند.

1. مقدمه

نگرانی های بسیار زیاد درمورد محدودیت منابع انرژی، تغییرات آب و هوایی و همچنین افزایش قیمت انرژی، کشورها را به سمت افزایش ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر (RESها) با سیستم های قدرت مدرن، عمدتا به شکل پانل های فتوولتائیک خورشیدی و توربین های بادی، هدایت کرده است [1]. یک انتقال از سوخت های فسیلی و تجدید ناپذیر به انرژی تجدید پذیر و پایدار در سراسر جهان در حال رخ دادن است [2]. 

6. نتیجه گیری و چالش تحقیقات آینده

در این مقاله یک استراتژی مدیریت انرژی دو مرحله ای، یعنی یک زمان بندی یک ساعته روز بعد و توزیع زمان واقعی 5 دقیقه ای، برای MG های شبکه سازی شده در حضور نفوذ تجدید پذیر بالا پیشنهاد می دهد. در مرحله زمان بندی روز بعد، یک روش کنترل سیستم مدیریت انرژی ترکیبی با توجه به ساختار سلسله مراتبی ریزشبکه های شبکه سازی شده، اتخاذ شده است. هدف کنترل، به حداقل رساندن هزینه عملیات با یک مبنای روزانه است و تغییرات هزینه عملیاتی از طریق ادغام تئوری میانگین واریانس Markowitz با تابع هدف کنترل شده اند. عدم اطمینان خروجی منابع انرژی تجدیدپذیر، بار الکتریکی و قیمت برق در مرحله اول مورد توجه قرار گرفته اند. 

Abstract

Networking of microgrids has received increasing attentions in recent years, which requires the uncertainty management associated with variations in the system. In this paper, a two-stage energy management strategy is developed for networked microgrids under the presence of high renewable resources. It decomposes the microgrids energy management into two stages to counteract the intra-day stochastic variations of renewable energy resources, electricity load and electricity prices. In the first stage (hourly time scale), a hierarchical hybrid control method is employed for networked microgrids, aiming to minimize the system operation cost. The mean–variance Markowitz theory is employed to assess the risk of operation cost variability due to the presence of uncertainties. In the second stage (5-min time scale), the components in microgrids are optimally adjusted to minimize the imbalance cost between day-ahead and real-time markets. Simulation study is conducted on an uncoordinated microgrids system as well as on the proposed networked system. According to the simulation results, the proposed method can identify optimal scheduling results, reduce operation costs of risk-aversion, and mitigate the impact of uncertainties.

1. Introduction

Heightened concerns about energy resource limits, climate change, as well as increasing energy prices, has led countries to increased integration of renewable energy sources (RESs) into modern power systems, primarily in the form of solar photovoltaic panels and wind turbines [1]. A transition from fossil-based and non-renewable fuels to renewable and sustainable energy is occurring around the world [2].

6. Conclusions and future research challenge

This paper proposes a two-stage, i.e. an hourly day-ahead scheduling and 5-min real-time dispatch, energy management strategy for networked MGs in the presence of high renewable penetration. In the day-ahead scheduling stage, a hybrid energy management system control method is adopted considering the hierarchical structure of networked microgrids The control objective is to minimize the operation cost on a daily basis and the operation cost variations are captured by incorporating mean-variance Markowitz theory into the objective function. Uncertainties on renewable energy resources output, electricity load, and electricity price are addressed in the first stage.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت انرژی دو مرحله ای برای ریز شبکه های با نفوذ تجدیدپذیر بالا

Two-stage energy management for networked microgrids with high renewable penetration

گارانتی پایداری گذرا برای میکروشبکه های ادهاک DC

Transient Stability Guarantees for Ad Hoc DC Microgrids

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

گارانتی پایداری گذرا برای میکروشبکه های ادهاک DC

Transient Stability Guarantees for Ad Hoc DC Microgrids

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

مدل سازی و کنترل ریزشبکه های مبتنی بر اینورتور

Modeling and control of inverter-based microgrids

چکیده

1.مقدمه

2.نشان گذاری ها و فرضیات اساسی

3.دستگاه های مختصات

4.مدل شبکه ای

5.مدل تاسیسات و معکوس کننده

6.ساختار تنظیم کننده (کنترلر)

1.6.تنظیم کننده زنجیره ای (پله ای یا متوالی یا آبشاری)

7.روش طراحی تنظیم کننده

8.کاربرد و شبیه سازی

9.نتیجه گیری و دورنما

چکیده

با فرض اینکه معمول ترین ساختار کنترلی برای کنترل اولیه و صفر میکروگریدهای مبتنی بر معکوس کننده (مانند سه زنجیره به همراه بلندترین آن که کنترل آویزان می باشد)، مزیت بالقوه بهینه سازی پارامترهای کنترل، مورد بررسی قرار می گیرد. مدل تاسیساتی (نیروگاه) غیرخطی، به طور فشرده دینامیک را در مختصات dq محلی توضیح می دهد. پس از آن، طراحی تنظیم کننده های (کنترلرهای) زنجیره ای غیرمتمرکز، بدل به مشکلی برای طراحی تنظیم کننده ایستا با محدودیت های ساختاری می گردد. تنظیم کردن پارامترهای تنظیم کننده (کنترلر)، یک روش مستقیم برای تخصیص دیرک مورد استفاده، می باشد. شبیه سازی های مورد نظر نشان می دهند که نوسان های موجود در پاسخ کوتاه می توانند به مقدار زیادی توسط انتخاب پارامترهای کنترل مناسب، کاهش یابند، این در حالیست که سرعت سیستم به دلیل پالایش (فیلترینگ) پایین گذر توان برقی برای کنترل اولیه محدود می شود.

1.مقدمه

برای مدت زمان زیادی، واکاوی (آنالیز) پایداری شبکه های برق، توجهات پژوهشی زیادی را معطوف به خود می کرده است. هنوز تعداد نسبتا کمی از کتاب های درسی و نشریات دیگر، واقعا به انتخاب پارامترهای کنترلی، و حتی به میزان کمتر به تحقیق در رابطه با ساختار کنترلی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرند، می پردازند. این مساله ممکن است به دلیل این واقعیت باشد که برای سیستم های توانی بزرگ، اغلب مدل دقیق موردنظر دستیافتنی نیست. اما هنگامی که میکروگریدها لحاظ می شوند، این مساله نباید همچون قبل باقی بماند. دلیل دیگر در مورد کم پرداختن به موارد مذکور ممکن است به علت دشواری های برخاسته از ماهیت غیرمتمرکز کنترل شبکه باشد. به هر حال، مشکلات رخ داده هنوز به عهده محققین این امر  گذاشته شده است (مانند لیتز، 1983؛ کونیگورسکی، 1988؛ سیلجاک، 1991؛ لونز، 1992). 

ترکیب رویکردهای مدلسازی به طور گسترده در واکاوی پایداری سیستم توان برقی و نتایج حاصله از گروه کنترل (محققان عرصه کنترل) در تنظیم کننده های غیرمتمرکز، مورد استفاده قرار گرفته است، ما برای بهبود رفتار ناپایدار و کوتاه، پارامترهای تنظیم کننده یک میکروگرید را تنظیم  می کنیم.

Abstract

Assuming the most common control structure for zero and primary control of inverter-based microgrids, i.e. three cascades with the highest one being droop control, the potential benefit of optimizing the control parameters is investigated. A detailed nonlinear plant model is derived that compactly describes the dynamics in local dq-coordinates. Then, the design of the decentralized, cascaded controllers is converted into the problem of designing one centralized static controller with structural restrictions. To tune the controller parameters, a direct method for pole-assignment is used. The simulations show that the oscillations in the transient response can be reduced greatly by choosing appropriate control parameters, while the speed of the system is restricted due to the low-pass filtering of the power for primary control.

1. INTRODUCTION

The stability analysis of electricity grids has been of great research interest for a long time. Yet relatively few textbooks or publications actually treat the selection of the control parameters, and even fewer question the typically used control structure. This might be due to the fact that for large power systems the detailed model often is not available. But when considering microgrids, this should not be an issue. Another reason might be the difficulties arising due to the decentralized nature of grid control. And yet, the occurring problems have long been tackled by the control society, e.g. Litz (1983), Konigorski (1988), Siljak (1991), Lunze (1992).

Combining the modeling approaches broadly used in power system stability analysis and the results from the control society on the design of decentralized controllers, we tune the controller parameters of a microgrid to improve its transient behavior.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدل سازی و کنترل ریزشبکه های مبتنی بر اینورتور

Modeling and control of inverter-based microgrids

برنامه ریزی کوتاه مدت چندهدفه یک ریزشبکه مبتنی بر تجدیدپذیری در حضور منابع جزر و مد و دستگاه های ذخیره سازی

Multi-objective short-term scheduling of a renewable-based microgrid in the presence of tidal resources and storage devices

چکیده

1 مقدمه

2 مدل سازی اقتصادی/ محیطی مولدهای جریان جزر و مدی

3 شکل گیری (فرموله سازی) مساله

4 کاربرد روش ارائه شده

5 نتایج شبیه سازی

6 نتیجه گیری

منابع

چکیده

کاربرد روزانه رو به افزایش تولید برق جزر و مدی، ویژگی های برجسته ی آن را به عنوان یک منبع تجدید پذیر اثبات می کند. به دلیل مسائل محیطی، انرژی جریان جزر و مدی، که هیچ انتشار گلخانه ای ندارد، توجه محققان بسیاری را در دهه گذشته به خود جلب کرده است. بعلاوه، پتانسیل خاص فناوری های جزر و مدی برای نفع اقتصادی در دوره های بلند مدت ضروری است. انرژی جزر و مدی می تواند مبتنی بر داده های کوتاه مدت پیش بینی شود، و بنابراین یک منبع تجدیدپذیر قابل اعتماد می باشد، که می تواند در سیستم های برق به کار رود. در این مقاله، بررسی های اثرات توربین جزرو مد جریان عملی در دریاچه ساروما در منطقه ی شرقی هاکایدو، ژاپن، که در یک میکروگرید (MG) واقعی قرار گرفته است، به منظور حل یک مساله ی بهینه سازی دو منظوره اقتصادی/ محیطی، در نظر گرفته می شود. برای این منظور، یک الگوریتم تغییر یافته بهینه سازی جفت گیری پرنده ( MMOBMO ) چند منظوره تکاملی هوشمند ارائه می شود. بعلاوه، یک مدل اقتصادی کامل از لوازم ذخیه سازی، در این مساله در نظر گرفته می شود. نتایج، کارآیی الگوریتم پیشنهادی را در اهداف مطلوب اقتصادی/ محیطی را نشان می دهد. کارآیی رویکرد ارائه شده با مقایسه ی با BMO و PSO اصلی در یک MG عملی ارزیابی می شود.

2- مدل سازی اقتصادی/ محیطی مولدهای جریان جزر و مدی

1 -2 فناوری های انرژی جزر و مدی

گرچه چند سایت عملی اقتصادی در جهان وجود دارند که از انرژی جزر و مد استفاده می کند، به منظور برآورده ساختن نیازهای آتی تولید برق محلی، تولید انرژی از جزیان های جزر و مدی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است [34]. چالش های مختلفی در فناوری های مختلف و توسعه ی نمونه ها وجود دارند. دو عامل اصلی مورد نظر در ساختارهای توربین جزر و مدی، پایداری در مقابل بلایای طبیعی از قبیل طوفان و موج های بلند، و کاهش اثرات ممکن بر محیط و زندگی اطراف آن (حاشیه آن) در کنار تولید برق کارآمد، می باشند [35]. بر این اساس، 3 دسته فناوری انرژی جزرو مدی وجود دارند که در ادامه توصیف می گردند.

برای اولین بار، فناوری محدوده/ سد جزر و مدی در لارانس فرانسه در سال 1960 به عنوان رایج ترین فناوری، نصب شد [36]. این ساختار، می تواند برق را با جزر، مد، یا هر دو، یا استفاده از ساختار توربین یک یا دو سویه تولید کند. تولید برق زمانی رخ می دهد که اختلاف ارتفاع آب به یک سطح یکسان در هر دو طرف سد برسد. جزر و مد انرژی پتانسیلی ایجاد می کنند، که می تواند در تولید برق با مولد های جزر و مدی به کار رود. عملکرد توربین های یک سویه مبتنی بر جزر در شکل دو نمایش داده شده است. لازم به ذکر است که به دلیل هزینه های سنگین و اثرات مخرب بر اکوسیستم منطقه، به عنوان نمونه حیات دریایی، جهت یابی و حیات پرندگان، این نوع بهره وری انرژی جزر و مدی امروزه مورد توجه کمی قرار گرفته است. کارایی دیگر فناوری سد جزر و مدی این است، که می توانند روزانه به مدت 10 ساعت برق تولید کنند [37].

فناوری دوم توربین های جریان جزر و مدی (TST) می باشد، که شباهت بسیاری به توربین های بادی دارد. با توجه به این واقعیت که TST از نطر فیزیکی کوچک تر می باشد و به دلیل قرارگیری در زیر آب، اثر دیداری کمتری دارد، در مقایسه با توربین های بادی روی ساحل یا خارج از ساحل، بیشتر مورد توجه قرار می گیرند. TST ها در آب های کم عمق قرار می گیرند و به آرامی بدون نیاز به ساخت سد می چرخند؛ بنابراین، اکوسیستم را دستکاری نمی کنند و ساختار های محیط دوستی دارند [36]. این فناوری انرژی جنبشی آب را طبق حرکت جزر و مد به انرژی برق تبدیل می کند. این توربین انرژی جنبشی آب را استخراج کرده و آن را با استفاده از مولد به برق تبدیل می کند [36 و 37]. یک بررسی کامل از انواع مختلف توربین های مورد استفاده در این فناوری در مقاله [38] آمده است.

بررسی روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مدرن

A survey of reliability assessment techniques for modern distribution networks

چکیده

مقدمه

2- قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع مدرن

2-1- تولید توزیع‌شده

2-2- ذخیره‌سازی انرژی

2-3- پاسخگویی بار

2-4- خودروهای برقی

2-5- اتوماسیون ادوات حفاظتی

2-6- ریزشبکه ها

3- ارزیابی قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع مرسوم

4- تکنیک های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مدرن

4-1- تولید توزیع‌شده

4-2- سیستم های ذخیره سازی انرژی

4-3- ریزشبکه ها

4-4- پاسخگویی به تقاضا

4-5- خودروهای برقی

4-6- اتوماسیون ادوات حفاظتی

4-7- تکنولوژی‌های ICT

5- یک مطالعه موردی: انتخاب تکنیک برآورد قابلیت اطمینان

5-1- شبکه آزمایشی

5-2- انتخاب تکنیک برآورد قابلیت اطمینان

5-3- مقایسه نتایج روش های پیاده سازی شده

6- نتیجه‌گیری

چکیده

ابزارهای تشخیص قابلیت اطمینان از لحاظ برنامه‌ریزی و مدرنیزاسیون سیستم‌های توزیع توان از اهمیت بالایی برخوردارند. در سال‌های اخیر شاهد توسعه روزافزون انرژی‌های تجدیدپذیر، تولید توزیع‌شده، ذخیره انرژی، خودروهای برقی، اتوماسیون حفاظت از دستگاه‌ها و طرح‌های پاسخ به تقاضا در شبکه‌های توزیع بوده‌ایم. تمام این تکنولوژی‌ها به نوعی در قابلیت اطمینان شبکه نقش دارند. هدف این مقاله مروری جدی است بر تکنیک‌های تعیین قابلیت اطمینان برای ارزیابی شبکه‌های توزیع، تاکید بر اهمیت کاربرد بیش از پیش منابع انرژی توزیع‌شده و کاربرد گسترده تکنولوژی‌های کنترل، حفاظت و مخابرات. در مورد هر تکنولوژی تحلیلی دقیق و تطبیقی بین تکنیک‌ها و مدل‌های مختلف که برای تعیین قابلیت اطمینان استفاده می‌شوند، همراه با دستورالعمل‌هایی در مورد کاربرد هرکدام ارائه شده‌است. برای نشان‌ دادن ویژگی‌ها و فرآیند مدل‌کردن ابزار‌های تعیین قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع مدرن، از یک مطالعه موردی استفاده خواهد شد.

6- نتیجه‌گیری
ورود تکنولوژی‌های نو به شبکه‌های توزیع مدرن (DG، ذخیره‌ انرژی، ریزشبکه‌ها، DR، خودروهای برقی، ادوات حفاظتی خودکار) فرصت‌های جدیدی برای بهبود قابلیت اطمینان فراهم کرده‌است. در این مقاله، مروری بر تکنیک‌های پیشنهادی برای برآورد قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع، الزامات مدلسازی و ویژگی‌های روش‌های مطرح در این زمینه مقایسه و بررسی شدند. به علاوه، برای نشان‌دادن فرآیند مدلسازی برآورد قابلیت اطمینان، از یک مطالعه موردی و مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی استفاده شد. این مقاله، آخرین پیشرفت‌ها در این زمینه و جزئیات پیاده‌سازی روش‌های برآورد قابلیت اطمینان را شامل می‌شود.
از لحاظ کلی، این مطالعه نشانگر تلاش‌های شدیدی است که روی مدلسازی ویژگی‌ها، پیچیدگی و عدم قطعیت موجود برای برآورد قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع صرف می‌شود. از این لحاظ، مقالات زیادی روی ماهیت تصادفی مسائلی مثل تغییرات بار و تولید، کارایی ذخیره انرژی، تخمین ظرفیت پاسخگویی به بار و امکاناتی که توسط خودروهای برقی فراهم می‌شود، متمرکز شده‌اند.
همچنین برخی پژوهش‌ها با تمرکز بر جنبه‌های عملیاتی شبکه‌های توزیع مدرن انجام شده‌اند. جزیره‌ای‌سازی عمدی و ریزشبکه‌ها، راه‌حل خوبی برای بهبود قابلیت اطمینان عرضه هستند. برای بررسی قابلیت اطمینان در این حالت‌ها، ارزیابی کفایت تولید و بار اصلی‌ترین معیاری است که در روش‌های ارزیابی مورد توجه قرار می‌گیرد، لذا تمام عواملی که کفایت جزیره را تحت تاثیر قرار می‌دهند، در این بررسی در نظر گرفته می‌شوند.

Abstract

Reliability assessment tools are of crucial importance for planning and modernisation of distribution power systems. In recent years there has been an increased deployment of renewable energy, distributed generation, energy storage, electric vehicle, protection device automation and demand response schemes in the distribution networks. All these technologies contribute in their own way to network reliability. The objective of this paper is to provide a critical survey of the reliability assessment techniques used for the evaluation of distribution networks, emphasising the importance of an increased penetration of distributed energy resources and a more widespread application of control, protection and communication technologies. A detailed analysis and a comparison between different techniques and models used for the reliability assessment will be provided for each technology along with the guidelines for their application. A case study will be used to demonstrate the properties and the modelling procedure of the reliability assessment tools for modern distribution networks.

6- Concluding remarks

The introduction of new technologies in modern distribution networks (DG, energy storage, microgrids, demand response, electric vehicle, automated protection devices) opens up new opportunities to improve the reliability. In this paper a survey of the techniques proposed for the reliability assessment of distribution networks was presented. The modelling requirements and the properties of the methodologies in the field were compared and critically reviewed for each technology. In addition, a case study was introduced to illustrate the modelling procedure of reliability assessment techniques as well as the comparison of the results computed by the modelled techniques. The survey provides the state-of-the-art in the topic and the necessary details for the implementation of the reliability assessment techniques.

From a general point of view, the survey presented the intensive research efforts focused on modelling the features, complexities and uncertainties necessary for the reliability assessment of distribution networks. In this sense, the publications have paid significant attention to the stochastic nature of aspects like the variability of load and generation, the performance of energy storage, the estimation of demand response capacity and the opportunities introduced by electric vehicles.

Research in the field has also been focused on operational aspects of modern distribution networks. Intentional islanding and microgrids has been identified as a promising opportunity to improve the reliability of supply. To assess the reliability under this operating mode, adequacy evaluation of generation and load is the core criteria considered by the techniques. Consequently, all those factors that influence the adequacy of the island have to be considered in the assessment

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مدرن

A survey of reliability assessment techniques for modern distribution networks

کنترل هماهنگ معکوس کننده های چندعاملی برای پشتیبانی ولتاژ و جبران هماهنگ در یک میکرو گرید متصل به شبکه

Coordinated control of multifunctional inverters for voltage support and harmonic compensation in a grid-connected microgrid

چکیده
1- مقدمه
2- طرح کلی سیستم
3- رویکرد کنترل برای خط اتصال اینورتر DG
3-1- تابع پشتیبانی ولتاژ از خط اتصال اینورتر VSI
3-2- جبران هارمونیک
4- نتایج آزمایشی و شبیه سازی
4-1- اولین سناریو (شبیه سازی): تزریق توان بالا و مصرف پایین
4-2- دومین سناریو: تولید بالا و تقاضای پایین ( بدون هیچ باری در PCC)
4-3- سومین سناریو: تولید بالا و تقاضای متوسط (با بار غیرخطی)
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده

در این مقاله، طرح پشتیبانی ولتاژ و جبران هماهنگ هارمونیک برای خط اتصال اینورترها با تولید پراکنده (DGs) در یک ریزشبکه (میکرو گرید) متصل به شبکه ارائه می‌شود. پشتیبانی ولتاژ با جبران توان رآکتیو انجام می‌شود که می‌تواند مسئله اضافه / پایین بودن ولتاژ را کاهش دهد؛ علاوه براین، محدودیت توان فعال به منظور کاهش مسئله اضافه ولتاژ ، در زمانیکه جبران توان راکتیو کافی نباشد مطرح می‌شود. جبران هارمونیک با استفاده از ادمیتانسهای واقعی در فرکانسهای هارمونیک انتخابی حاصل می‌شود. جریان‌های جبران هارمونیک و توان راکتیو با توجه به ظرفیت محدود خط اتصال اینورتر تزریق می‌شوند. در صورت لزوم، نیروهای مرجع اینورترهای متصل به شبکه تغییر می‌کنند. پشتیبانی ولتاژ و جبران هارمونیک می‌تواند بر اساس طرهای ارزیابی محلی یا مرکزی ( مبتنی بر ارتباطات) حاصل شود. تأثیر تأخیر ارتباط نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج شبیه سازی و آزمایشی به منظور نشان دادن کارایی روش پیشنهادی به دست می‌آیند.

5- نتیجه گیری

در این مقاله، نقش DGs در پشتیبانی ولتاژ و جبران هارمونیک در MG متصل به شبکه مورد بررسی قرار می‌گیرد. پشتیبانی ولتاژ و جبران هارمونیک هر دو می‌توانند با اندازه گیری محلی یا مبتنی بر ارتباط انتخاب شوند و ظرفیت محدود خط اتصال اینورترهای DG نیز در پشتیبانی ولتاز و جبران هارمونیک مورد بررسی قرار می‌گیرد. جبران هارمونیک پیشنهاد شده بر مبنای ادمیتانس واقعی است و در انتخاب اندازه گیری محلی یا راه دور منعطف می‌باشد. ظرفیت محدود اینورتر و تأثیر تأخیر سیستم ارتباطی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج شبیه سازی و آزمایشی نشان می‌دهند که پس از جبران هارمونیک، بر اساس استانداردهای IEEE 519 و EN 50160 میزان هر یک از هارمونیکها و THD کمتر از مقدار مجاز می‌باشد. این مطالعه همچنین نشان داده است که در صورت پایین بودن تأخیر سیستم ارتباطی، جبران مبتنی بر اندازه گیری مرکزی (راه دور) موثرتر از جبران مبتنی بر اندازه گیری محلی خواهد بود.

Abstract

In this paper, a coordinated harmonic compensation and voltage support scheme is presented for distributed generations’ (DGs’) interface inverters in a resistive grid-connected microgrid. Voltage support is performed by reactive power compensation which can mitigate the over/under voltage problem; furthermore, the active power curtailment is proposed in order to mitigate the overvoltage problem when the reactive power compensation is not sufficient. Harmonic compensation is achieved by using virtual admittances in selected harmonic frequencies. Reactive power and harmonic compensation currents are injected with regards to the limited capacity of the interface inverter. If necessary, the reference powers of the grid-tied inverters are changed. Voltage support and harmonic compensation can be achieved based on local or central (communication-based) measurement schemes. The effect of communication delay is also investigated in this study. Experimental and simulation results are obtained in order to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

5- Conclusions

In this paper, the contribution of DGs in voltage support and harmonic compensation in a grid-connected MG is investigated. Bothof voltage support andharmonics compensationcanbe chosen by local or communication-based measurement and the limited capacity ofthe DG interfacing inverters is also considered in voltage support and harmonics compensation. The proposed harmonic compensation is based on virtual admittance and has the flexibility in selecting local or remote measurement. The limited capacity of inverter and the effect of communication system delay have been investigated. Experimental and simulation results show that after harmonics compensation, the amounts of individual harmonics and THD are less than their allowed values according to IEEE 519 and EN 50160 standards. The study has also shown that compensation based on central (remote) measurement will be more effective than local-measurementbased compensation if the commutation system delay is low.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل هماهنگ معکوس کننده های چندعاملی برای پشتیبانی ولتاژ و جبران هماهنگ در یک میکرو گرید متصل به شبکه

Coordinated control of multifunctional inverters for voltage support and harmonic compensation in a grid-connected microgrid

مدیریت توان غیر متمرکز چندین واحد فتوولتائیک، باتری و دروپ در یک میکرو شبکه جزیره ای

Decentralized Power Management of Multiple PV, Battery, and Droop Units in an Islanded Microgrid

چکیده

1. مقدمه

2. استراتژی کنترلی پیشنهادی

A. اهداف کنترلی

B. اقدامات کنترل و عملیات اصلی

C. تغییرات پاسخ در تولید توان PV

D. پاسخ به تغییرات SOC

3. صحت سنجی

A. عملیات اصلی

B. عملکرد شارژ شدن باتری

C. قطع تولید PV

4. نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، یک استراتژی مدیریت توان غیر متمرکز برای چندین واحد PV، باتری و دروپ در یک ریز شبکه جزیره ای پیشنهاد می شود. استراتژی کنترل جهت مدیریت هر ترکیبی از این واحد ها بدون اصلاح سیستم های کنترل آنها ارائه می شود. این روش یک رویکرد جامع تر و کلی تر جهت هماهنگ سازی سه واحد در مقایسه با تکنیک های موجود در مراجع که تنها دو نوع یعنی سیستم های PV و باتری را در نظر می گیرند و یا تنها یک واحد از هر کدام را در نظر می گیرند، ارائه می کند. عملیات هر واحد به طور خودکار جهت حفظ تعادل بین تولید و مصرف هماهنگ سازی شده و از سویی شارژ دهی/تخلیه شارژ کنترل شده باتری ها در ریز شبکه را تضمین می کند. جهت تحقق این هماهنگ سازی، حلقه های کنترل ولتاژ و توان در هر واحد PV و باتری جهت تبعیت از منحنی های مشخصه توان/ فرکانس چند بخشی (P/f) طراحی شده پیکره بندی می شوند. این ویژگی ها جهت تطبیق  با شرایط عملیاتی ریزشبکه  به طور مستقل بدون توجه به سیستم های ارتباطی خارجی و مدیریت متمرکز طراحی می شوند. بر این اساس، سیستم کنترل برای هر واحد قادر به سوییچ خودکار و یکپارچه به طور واقعی میان تنظیم فرکانس و کنترل توان بر اساس توان PV موجود، SOC باتری ها و کل تقاضای بار در ریز شبکه است. این استراتژی با استفاده از کنترل گر های چند حلقه ای بر خلاف روش معمول استفاده از مود های عملیاتی گسسته و منطق سوییچ، طراحی و پیاده سازی می شود. استراتژی پیشنهادی با استفاده از یک ریز شبکه شبیه سازی شده در PSCAD/EMTDC با مدل های سوییچینگ دقیق مبدل های توان الکترونیکی مورد صحت سنجی و ارزیابی قرار می گیرد. 

1. مقدمه 

ماهیت متناوب تولید توان فتوولتیک (PV) موجب ایجاد یک چالش بزرگ جهت به کارگیری قابل توجه سیستم های PV در ریز شبکه های جزیره ای می شود. این موضوع نیازمند استفاده از سیستم های باتری جهت تکمیل تولید متناوب واحد های PV به منظور حفظ تعادل توان در ریزشبکه های جزیره ای است. به عبارت دیگر، سیستم های باتری نشان دهنده نقش کارای شبکه در ریز شبکه های متصل شده به شبکه جهت تامین/جذب انرژی مازاد/ مورد نیاز است. با این حال، سیستم های باتری دارای میزان توانا محدود، ظرفیت محدود و شارژ دهی محدود بوده که وابسته به وضعیت شارژ دهی باتری (SOC) هستند. بنابراین، باید عملیات PV و واحد های باتری جهت در نظر گرفتن تولید PV متناوب و محدودیت های عملیاتی واحد های باتری سازمان دهی می شوند. علاوه براین، واحد های PV و باتری باید قادر به هماهنگ سازی با واحد های غیر قابل توزیع که به طور معمول جهت تضمین یکپارچگی تامین مورد استفاده قرار می گیرند، باشند. در ریزشبکه های جزیره ای، این واحد ها از استراتژی های کنترل دروپ جهت تحقق به اشتراک گذاری توان در میان واحد ها استفاده می کنند. 

4- نتیجه گیری

در این تحقیق یک استراتژی مدیریت توان غیر متمرکز جهت هماهنگ سازی PV، باتری و واحد های دروپ در ریزشبکه های جزیره ای ارائه شده است. در این استراتژی ولتاژ محلی و حلقه های کنترل توان در هر کدام از واحد های PV و باتری جهت تبعیت از منحنی های مشخصه P/f چند بخشی پیکربندی می شوند. این منحنی ها به طور همزمان در هر واحد و در هر واحد نسبت به شرایط عملیاتی ریزشبکه عمل می کنند. نشان داده شد که با استفاده از این منحنی های P/f، یک هماهنگ سازی کامل بدون توجه به هر گونه ارتباطات خارجی و روش های مدیریت مرکزی قابل حصول است. همچنین اجرای کنترل چند حلقه ای استراتژی منجر به تغییرات یکنواحت در میان اهداف کنترلی مختلف می شود. عملکرد استراتژی پیشنهادی با استفاده از یک مدل سوییچینگ اجرا شهد در محیط psca/ad/emtdc اجرا شد.

Abstract

In this paper, a decentralized power management strategy is proposed for multiple photovoltaic (PV), battery, and droop units in an islanded microgrid. The control strategy is developed to handle any combination of these units without modifying their control systems. This provides a more comprehensive and generalized approach to coordinate the three types of units, in comparison to the techniques in the literature that consider only two types, mainly PV and battery systems, or consider only a single unit of each type. The operation of each unit is autonomously coordinated to maintain the balance between generation and consumption, while ensuring controlled charging/discharging of the batteries in the microgrid. To achieve this coordination, the voltage and the power control loops, within each of the PV and battery units, are configured to follow the specifically designed multi-segment power/frequency (P/f) characteristic curves. These characteristics are designed to independently adapt to the microgrid operating conditions, without relying on any external communications and centralized management systems. Accordingly, the control system for each unit is able to autonomously and seamlessly switch in real-time between power control and frequency regulation based on the available PV power, the state-of-charge of the batteries, and the total load demand in the microgrid. The strategy is designed and implemented using multi-loop controllers, in contrast to the commonly adopted approach of using discrete operating modes and switching logics. The proposed strategy is validated using a microgrid simulated in PSCAD/EMTDC with detailed switching models of the power electronic converters.

I. INTRODUCTION

THE intermittent nature of photovoltaic (PV) power generation poses a great challenge to the widespread adoption of PV systems in islanded microgrids. This necessitates the deployment of battery systems to complement the intermittent generation of PV units in order to maintain power balance in islanded microgrids. In other words, battery systems mimic the role the utility grid plays in grid-connected microgrids, to supply/absorb needed/surplus energy. However, battery systems have limited power ratings, limited capacities, and restricted charging scenarios that depend on the battery state-of-charge (SOC). Therefore, the operation of the PV and battery units must be coordinated to consider both the intermittent PV generation and the operating constraints of the battery units. Moreover, PV and battery units must be able to coordinate with dispatchable units that are commonly deployed to ensure continuity of supply. In islanded microgrids, these units typically employ the droop control strategies to achieve appropriate power sharing among the units [1]–[6].

IV. CONCLUSION

A decentralized power management strategy is developed in this paper to coordinate PV, battery, and droop controlled units in islanded microgrids. In this strategy, the local voltage and power control loops, at each of the PV and battery units, are configured to follow multi-segment P/f characteristic curves. These characteristic curves can be adjusted autonomously at each unit according to the microgrid operating conditions. It is shown that by using these adaptive P/f characteristic curves, a fully autonomous coordination can be achieved, without relying on any external communications and central management schemes. Also, it is shown that the multi-loop control implementation of the strategy results in smooth transitions among different control objectives. The performance of the proposed strategy has been successfully validated using a detailed switching model implemented in the PSCAD/EMTDC environment.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت توان غیر متمرکز چندین واحد فتوولتائیک، باتری و دروپ در یک میکرو شبکه جزیره ای

Decentralized Power Management of Multiple PV, Battery, and Droop Units in an Islanded Microgrid