Da die Installation Erneuerbare Energiequellen (EE) wächst, entsteht ein kritischer Bedarf an der bestmöglichen Nutzung der erzeugten Energie. Die Antwort darauf, wie die Produktion und das optimale Management erneuerbarer Energie erreicht werden können, liegt in diesen Zeilen. Das vorgeschlagene System umfasst Photovoltaik-Paneele und vertikale Windkraftanlagen (VAWTs), die Energie basierend auf Sonnenlicht und Windgeschwindigkeit erzeugen. Der Überschuss dieser Energie kann entweder in verfügbaren Batterien gespeichert oder in potenzielle Energie durch Pumpspeicherkraftwerke umgewandelt werden, indem Wasser aus einem tiefer gelegenen Reservoir in einen Wasserturm gehoben wird. Diese Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden, wenn die Nachfrage die Produktion übersteigt. Was das Wasser im Wasserturm betrifft, so erfolgt die Umwandlung der potenziellen Energie zurück in Elektrizität über einen Wasserkraftgenerator. In Fällen, in denen die Produktion in Kombination mit der Energieverfügbarkeit die Nachfrage nicht decken kann, ist eine Verbindung zum HEDNO-Netz geplant, und für Fälle von umfangreichen Ausfällen des Anbieters wurde die Installation eines Dieselgenerators vorgesehen.

Das Standard-Mikronetz hat die Innovation, zu zentralisieren, und verfügt über den DC-Bus als Hauptenergiequelle. Das bedeutet, dass der Produzent durch die Nutzung des DC-Bus verschiedene Netzwerke verbinden kann, die unabhängig und/oder parallel arbeiten können. Um es klarer zu machen, können dreiphasige Wechselrichter angeschlossen werden, um dreiphasige Lasten zu steuern, während zwei unabhängige einphasige Wechselrichter angeschlossen werden können, um zwei unabhängige einphasige Lasten zu steuern. Der Controller, der die kritischen Lasten vordefiniert hat, kann Berechnungen für alle Netzwerke durchführen und gleichzeitig "denken" und "entscheiden", als ob es sich um ein integriertes Netzwerk handeln würde.

Natürlich liegt die Organisation und Priorisierung aller zuvor genannten Möglichkeiten des Systems in der Verantwortung eines bahnbrechenden autonomen Controllers (AmEFC), der Entscheidungen über die Nutzung der Energie trifft. Ein entscheidender Faktor, der die Energieverteilung beeinflusst, ist die Kategorisierung der Lasten. Je nach Kritikalität der Lasten wird deren Priorität festgelegt. Der andere Faktor, der die Entscheidungen des Controllers beeinflusst, sind die Prognosen, die er über Sonnenschein und Windgeschwindigkeit für die kommenden Tage erhält. Darüber hinaus ermöglicht diese innovative Software den Zugriff auf Betriebsdaten aller Systemkomponenten, die Modifizierung von Parametern und die Reduzierung des Verschleißes des Mikronetzes.

Ein großer Vorteil insgesamt ist das system die Möglichkeit der jede Abteilung in der Verlängerung. Ein typisches Beispiel ist die innovation in der Auswahl von Wechselrichtern, die ist verbunden mit genau das, was das Ziel der übung. Dieses feature ist und das öffnet den Weg für die Anwendung des Vorschlags in einem größeren Maßstab. Das Ziel ist die Vernetzung von solchen μικροδικτύων in das urbane Gefüge und das bessere management von Energie durch die Zusammenarbeit von die controller.

Ziele

Die dominanten Ziele, auf denen Sie beruht, insgesamt, diese Studie ist die folgende:

  • Zuverlässigkeit und Haltbarkeit durch dynamische Anpassungen der Produktion und der Verbrauch von Elektrizität.
  • Optimale Energie-management mit dem Ausgleich von Angebot und Nachfrage durch die Bewertung der Kapazität der Energieerzeugung und Kenntnisse über Wetter-Prognosen.
  • Skalierbarkeit, Dies wird durch die Fähigkeit der Systeme erreicht, sich an Nachfrageschwankungen anzupassen, sowie durch die Flexibilität, neue Erneuerbare Energien (EE) zu integrieren. Besonders wichtig ist auch die Fähigkeit von Mikrogrids, im städtischen Maßstab zu operieren und Ressourcen mit anderen Mikrogrids auszutauschen.

Detaillierte Darstellung von Teilen eines Mikronetzes

Dann präsentieren wir Ihnen im detail die Gestaltung, die theoretischen Grundlagen, technologischen Entwicklungen und praktische Anwendungen von jedem Abschnitt der μικροδικτύου, beleuchtet, Ihre Fähigkeit zu herrschen, im Bereich der integration von erneuerbaren Energien.

  • Solar-Photovoltaik - (PV) - Anlagen: Auf der Grundlage der , so dass die Skalierbarkeit des Systems und der Anpassung an die sich ändernden Energiebedarf.
  • Vertikale-Achse- Windturbinen (VAWT) Ihr design gewährleistet eine geringe akustische Störungen, während der Zugänglichkeit, am Boden vereinfacht die Wartung Aufgaben. Darüber hinaus sind diese Windräder demonstrieren, erhöht die Effizienz und unter abnorme Wetterbedingungen, mit Energie, auch wenn die herkömmliche Windkraftanlagen können mit Problemen konfrontiert. Das design und die hier verwiesen wird, sind die artikulierten Art, erleichtert zukünftige Erweiterungen erforderlich.
  • Wasser Pumpen: Die Nutzung der Fähigkeit der gravitative potentielle Energie, die Pumpen bieten eine zuverlässige und επεκτασιμό medium für die Speicherung von Energie für die zukünftige Verwendung.

Ein weiterer fester Bestandteil der mikronetzist und der MPPT, die Rolle zu identifizieren, die maximale Arbeitspunkt des EE. Entworfen, um über die optimale Nutzung der exportierten Energie, jede EE verbunden ist einzeln mit den entsprechenden MPPT.

Auch den Austausch von Daten in Echtzeit durch direkt-Konfiguration der Daten in der cloud. Die Zusammenschaltung dieser MPPT abgeschlossen wird in der DC-Bus, die arbeitet als ein einziges Zentrum für die Verteilung und Verwaltung von Energie. Der modulare Ansatz sorgt für die Skalierbarkeit.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Mikronetzsystems wurden Batteriespeicher in das System integriert. Das Mikronetz bietet Flexibilität bei der Auswahl der Batterietechnologie und ermöglicht die Wahl zwischen Blei-Säure-Batterien (Lead-Acid) oder fortschrittlichen Lithium-Batteriesystemen.

Jede Batterie pack ist ausgestattet mit einem modernen Batterie-Management-System (Batteriemanagementsystem – BMS), die spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der Gesundheit und Lebensdauer der Batterie durch die präzise Steuerung der Ladung und Entladung.

Da die MPPT, die BMS-Systeme haben die Fähigkeit zur übertragung von Echtzeit-Daten über die Leistung der Batterie und die Messungen, die Ihrer Gesundheit auf der cloud-Plattform des Herstellers der Batterie. Diese integration von Daten öffnet den Weg für die remote-überwachung, - Diagnose der Gesundheit und prädiktive Analyse, die Bereitstellung der Parteien mit wertvollen Informationen über die Leistung und die erwartete Lebensdauer der Batterie.

Wenn der Energieverbrauch Anforderungen erweitert werden in die Zukunft, die Architektur der Mikronetz ermöglicht eine einfache Skalierbarkeit, ohne die Notwendigkeit für eine komplette übersicht der zentralen Infrastruktur.

Diese Wechselrichter sind nicht nur passive Elemente. Es ist ausgestattet mit sensoren und Kommunikationseinheiten, die Sie ständig überwachen und den Fluss von Energie. Und diese Daten transformiert werden in Echtzeit an die cloud-Plattform, die gehalten wird durch den Hersteller des Wechselrichters. Die integration von cloud ermöglicht remote-überwachung, - analytische Verarbeitung, und der Möglichkeit, die vorausschauende Wartung, die Verringerung der Latenz, und die kontinuierliche Bereitstellung von Energie.

Zusätzlich sind die Wechselrichter miteinander verbunden, wodurch eine interne Kommunikation Netzwerk. Diese Schnittstelle zwischen Wechselrichter ist wichtig für die Koordination der Funktionen, der Wartung phase und sorgen für eine ausgewogene Verteilung der Last auf die drei Phasen-system.

Innerhalb der komplexen Architektur des Prototyps des Mikronetzes AmEFC entwickelt sich der Energieverbrauch intelligent, basierend auf der Bedeutung und Priorität der angeschlossenen Lasten. In unserem System werden die folgenden Lastkategorien identifiziert:

Kritische Lasten:

In, dass, typisch, Sie gehören zum Leben-support-Systeme, einstellbare sanitären Umgebungen, not-Beleuchtungsanlagen, Kommunikationssysteme und andere notwendige Dienste. Die Bedienung des Systems beruht auf der kritischen Lasten werden nie aufhören, die Ihren Betrieb.

Normal Geladen Wird:

Sie bilden den größten Teil des Verbrauchs und stellen die Geräte und Systeme des Alltags, der Beleuchtung und der Klimaanlage bis zu den Haushaltsgeräten. Obwohl diese Belastungen profitieren auch die ununterbrochene Versorgung mit Strom, es gibt eine Hierarchie von service.

Laden Υδατόπυργου:

In Fällen, In denen die Produktion von Energie übertrifft deutlich den Verbrauch von statt dessen, dass Energie verloren geht, wird das system Sie direkt zum Wasserturm. Diese Pumpen werden seit dem ersten beurteilen, Wetter Bedingungen und Daten Akku, drehen Sie den überschüssigen Strom, um die dynamische.

Schnittstelle zum Netzwerk: Bietet Unterstützung, vor allem bei langen Zeiten geringer Produktion erneuerbarer Energien oder bei unvorhergesehenen Anstieg der Nachfrage. Das system zieht den Strom aus dem Netz, die gewährleisten, dass die interne Energie-Gleichgewicht intakt bleibt, während im Fall der Produktion von überschüssiger Energie, es können zurückgegeben werden zurück zu die Netzwerk.

Diesel-Stromgenerator: Dieses kompensatorische Quelle von Energie kann direkt aktiviert werden überbrückung von Lücken in der Energie -, und sicherstellen, dass die microgrid bleibt funktionsfähig und weiterhin zu füttern, die Lasten, die ohne Unterbrechung.

Ein weiterer Kritischer Punkt ist die Verwaltung der überschüssigen Produktion. In Systeme, die wind Turbinen, es ist sehr Häufig zu überschreiten, die Produktion, nicht nur die Nachfrage, sondern auch die Kapazität der Batterie, vor allem, wenn die damit verbundenen Einheiten, die Batterie ist gesättigt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden des Umgangs mit dem übermäßigen Versorgung, wie die Abschaltung der Windenergieanlage oder die Umleitung von Energie in einem Widerstand, der standard-microgrid AmEFC präsentiert eine innovative Lösung. Im Falle der Wasserturm, in dem gespeichert ist, das Wasser, das maximum erreicht, es hat einen backup-plan zur Umleitung der überlauf in einen benachbarten Bach. Dies sorgt für eine Konstante balance und verhindern Sie die Verschwendung von Energie.

Die Wirksamkeit der AmEFC microgrid wird nicht erkannt, nur in den technischen Eigenschaften. Das Herz ist der AmEFC software, eine erweiterte Rechen-und audit-tool, entwickelt zur Harmonisierung der nahtlos an die komplizierte Kombination der Fluss der Energie im gesamten system. Die wichtigsten Funktionen dieser software sind die folgenden:

Data-flow-Ausrüstung in der cloud: Fast jedes Gerät auf dem microgrid, erfüllt nicht nur die Funktion, sondern es kommuniziert ständig, wichtige Daten-Funktion in Echtzeit in Ihren jeweiligen Wolken von Asche und erhöhen somit die performance des Systems.

Erhebung und Speicherung von Daten: Alle Informationen, die organisiert und gelagert systematisch, die sicherstellt, dass jede Entscheidung, die durch das system basiert auf einer vollständigen, up-to-date Informationen.

Fortgeschrittene Berechnungsstrategien: Die Verwendung von Strategien für eine Optimaler Leistungsfluss (Optimaler Leistungsfluss – OPF), bestimmt, die meisten effiziente Verteilung der Energie im Netz, die dafür sorgt, dass jedes element funktioniert in der Blüte seiner Fähigkeit, während gleichzeitig die Anforderungen erfüllen, die von der angeschlossenen Last.

Verstärkendes Lernen (RL)-Steuerung: Die software wird gelehrt, durch historische Daten, erkennt Muster passt sich an neue Situationen und auf diese Weise die RL erhält die prognostische Entscheidungen.

Entscheidungen in Echtzeit und die automatische Steuerung: Die kombinierte Nutzung der OPF und der RL gewährleistet, dass die software hat einen präventiven Charakter. Das system empfängt ständig Entscheidungen in Echtzeit an, um einen optimalen Fluss der Energie und die Effizienz des system.

Die Zusammenarbeit zwischen hardware und software sorgt für die ununterbrochene Fluss der Energie, gewährleisten eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit des Systems. Genauer gesagt:

Hardware-Schnittstelle: Der Kern der Funktionalität des AmEFC-Controllers ist seine umfassende elektrische Konnektivität zu einer großen Anzahl von Microgrid-Geräten und -Lasten. Dies wird über ein Relaispanel erreicht. Diese Relais arbeiten mit oder ohne Schnittstelle und ermöglichen es dem Controller, die Stromverteilung zu organisieren, indem er bei Bedarf Verbindungen herstellt oder unterbricht.

Client-seitige Softwarefunktionen: Speziell angepasst an die Anforderungen dieses bestimmten Mikronetzes, ruft diese Software kontinuierlich Daten aus dem Cloud-Zentrum ab und nutzt diese, um zeitnahe Entscheidungen über die Verteilung und den Fluss der Energie zu treffen.

Dynamische Energieflusskontrolle: Die software kann schnell verbinden oder trennen Sie verschiedene Accessoires, die es gestatten, sofortige Reaktion auf sich verändernde Energiebedarf oder Variationen des Angebotes.

Eine grundlegende Herausforderung besteht darin, mehrere Mikronetze mit unterschiedlichen Produktionskapazitäten, Verbrauchsmustern und Betriebsbedingungen zu synchronisieren. Die Tatsache, dass die Nutzung erneuerbarer Energiequellen (EE) ständig zunimmt und stark von Umweltfaktoren abhängt, bedeutet, dass es beim Skalieren dieser Mikronetze leicht zu Mikronetzen kommen kann, die überschüssige Energie produzieren, während andere derzeit im Rückstand sind.

Lesen Sie mehr über die Mikronetz des Autonomen Controller

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Ein zentraler Punkt des Verständnis, bevor die performance-Analyse des Systems ist die Phase der Initialisierung, die gekennzeichnet ist durch ein null-Energie-Produktion oder Lagerung. Diese Bühne ist ein Bezugspunkt, auf dem wir auswerten, wie das system reagiert auf verschiedene äußere Umwelteinflüsse. Die Anpassungsfähigkeit und Effizienz der AmEFC beobachtet werden kann, am besten, wenn das system durchläuft eine Reihe von Wetterbedingungen. Um zu sehen, etwas wie diese, wir kategorisieren die klimatischen Bedingungen auf der Grundlage von zwei Faktoren: die Sonnenstrahlung und die Windgeschwindigkeit. Diese Faktoren sind weiter unterteilt in drei verschiedene Kategorien für die ausführliche Analyse:

Die Differenzierung der Kategorien sind:

Solar-Strahlung:

  1. Tag mit Sonnenschein
  2. Tag-zu-moderate sunshine
  3. Tag mit ein bisschen Sonnenschein

Wind Geschwindigkeit:

  1. Tag mit hohe wind Geschwindigkeit
  2. Tag bis mäßiger wind Geschwindigkeit
  3. Tag mit niedrigen wind Geschwindigkeit

Die nächsten Abschnitte untersuchen Sie die detaillierte Interaktion zwischen diesen klimatischen Bedingungen und die entsprechenden Energie-Produktion, wodurch die Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Systems Mikronetz AmEFC.

Sunshine (w/m2 high)Wind (m/2 hoch)Mäßig sunny (w/m2 )Mäßig windig(m/2 )Ein wenig sunny(w/m2 )Ein bisschen windig (m/2 )
04.103.800.3
05.204.000.4
06.504.300.5
07.304.500.7
1008.0104.7100.8
4008.5505.0300.9
6009.01504.8501.0
8009.33004.6701.1
9009.54004.5901.2
10009.84504.71001.3
11009.43505.11101.0
10008.73004.91200.8
11007.84504.61300.6
10007.25004.41200.5
9006.64504.21100.4
Διάγγραμα zeigt, dass die Funktion des Autonomen Steuerung auf Wetterphänomene

Wöchentliche Simulation des Mikronetzes AmEFC

Um das System der Mikroverteilung AmEFC streng zu testen und insbesondere die funktionale Leistung des Controllers zu überprüfen, wurde eine umfassende Simulation über einen Zeitraum von einer Woche erstellt. Die Simulation wurde so gestaltet, dass sie eine Vielzahl von klimatischen Bedingungen abdeckt, indem sie die zuvor genannten Kategorien der Sonnenstrahlung und Windgeschwindigkeit kombiniert. Die Sequenz bietet ein umfassendes Bild, das sowohl optimale als auch ungünstige Bedingungen abdeckt, um die Anpassungsfähigkeit, Robustheit und Effizienz des Systems zu bewerten.

Folgenden ist die Reihenfolge für die Woche:

TagenSonnenscheinKategorieWind GeschwindigkeitKategorie
Tag 1Hohe SonneEinHochEin
Tag 2Hohe SonneEinModerateN
Tag 3Moderate SunshineNHochEin
Tag 4Moderate SunshineNModerateN
Tag 5Low SunshineCHochEin
Tag 6Low SunshineCModerateN
Tag 7Moderate SunshineBNiedrigC

Diese Sequenz, die aus einer Kombination von Sonneneinstrahlung und Windgeschwindigkeit, ist der Kern der simulation. Die Daten, die aus dieser Kombination von Bedingungen, die die AmEFC anpassen und optimieren den Energiefluss, so betonen die praktische Anwendung und Ihre Widerstandsfähigkeit in der realen Welt.

Präsentiert eine Reihe von Diagrammen, die veranschaulichen, dass der gegenseitige Einfluss zwischen den wichtigsten Umwelt-Faktoren, Sonneneinstrahlung und Windgeschwindigkeit - und die Produktion von Energie in das system. Diese Visualisierungen sind abgeleitet aus Beobachtungen mit einer Laufzeit von einer Woche, wo die Tage eingestuft wurden auf der Grundlage der Witterung (Sonne und wind). Diese Klassifizierung simuliert nicht nur die Antwort des Systems unter verschiedenen realen Bedingungen, sondern unterstreicht auch die Flexibilität und die Effizienz der controller AmEFC. Jedes Diagramm wurde entwickelt, um ein detailliertes Bild von der täglichen trends, tops, Böden und Anomalien, die ein umfassendes Verständnis der Art und Weise, in der das system passt sich in unterschiedlichen Szenarien der Eingabe von Energie zu pflegen die optimale Energieverteilung bei verschiedenen Simulationen.

Test-Szenarien für controller AmEFC

Bestätigen Sie die Effizienz und Anpassungsfähigkeit des Controllers AmEFC in einer Vielzahl von Umgebungen, wir haben entwickelt vier verschiedene Szenarien. Jedes dieser Szenarien allmählich bringt zusätzliche Komplexität und Funktionen, die Simulation von sowohl standard-als auch ungünstige Bedingungen für das system der Mikro-Netzwerk:

Szenario 1: Off-Grid-Betrieb ohne Wettervorhersage und ohne Wasser-Turm

In dieser einfachen und "nackten" Anordnung funktioniert das Mikronetz vollständig isoliert, ohne externe Dateneingaben wie Wettervorhersagen und ohne Wasserturm. Das Hauptziel des AmEFC-Controllers in diesem Szenario besteht darin, die Energieproduktion aus erneuerbaren Energiequellen (EE) effektiv zu verwalten. Dieses Szenario stellt eine grundlegende, aber wesentliche Kontrolle der Fähigkeiten des Systems zur autonomen Energiemanagement dar

Ohne die Vorhersage Wetter und ohne Wasser Turm system oft nicht zur Aufrechterhaltung der kritischen Lasten auf Linie.

Szenario 2:- Off-Grid-Modus, ohne Wettervorhersage

In dieser einfachen Anordnung arbeitet das Mikronetz vollständig isoliert, ohne externe Dateneingaben wie Wettervorhersagen. Das Hauptziel des AmEFC-Controllers in diesem Szenario ist es, die Energieproduktion aus erneuerbaren Energien (EE) effektiv zu verwalten und überschüssige Energie direkt an den Wasserturm zur Speicherung zu leiten. Dieses Szenario stellt einen grundlegenden, aber wesentlichen Test der Fähigkeiten des Systems zur autonomen Energieverwaltung dar.

Ohne eine Wetter-Prognose-system nicht zur Aufrechterhaltung der kritischen Lasten auf Linie, auch mit dem Einsatz von Energiespeicher in die Wasser Turm.

Szenario 3:- Off-Grid-Betrieb mit der eingebauten Wetter-Prognose

Auf der Grundlage der vorherigen installation dieses Skript integriert realen Daten prognostizieren Wetter in Echtzeit in das system. Mit diesem Zusatz, der controller AmEFC nicht nur verwaltet, Energieerzeugung und-Speicherung, aber anpassen, auch, als Vorsichtsmaßnahme, die strategische Verteilung der Energie. Mit der Antizipation von möglichen Engpässen oder überschüssen von Energie, auf der Grundlage der Wetterdaten, die controller können gewährleisten die nicht-Unterbrechung der Stromversorgung der kritischen Lasten. Zur gleichen Zeit, können Sie trennen Sie vorübergehend die normalen Belastungen, wie eine Strategie in Bewegung, um Energie zu sparen in Zeiten niedriger Produktion zur Verfügung gestellt.

Die Vorhersagbarkeit der Prognose schützt das system und sorgt für die Sicherheit von kritischen Lasten, die Nutzung der Energie aus dem Wasser in den Turm für die detaillierte Konfiguration, Deaktivierung der rest der geladen wird, wenn es notwendig ist.

Durch diese aufeinanderfolgenden sexy Szenarien, wir Ziel zu Messen die Wirksamkeit der Bedienung des Reglers AmEFC, die Anpassungsfähigkeit und die Fähigkeit, Entscheidungen in verschiedenen realen Situationen des μικροδικτύου.

Szenario 4: Hybrid Modus mit Netzwerkverbindung

Die Letzte und komplizierteste Szenario-Tests stellt die Möglichkeit der Verbindung der μικροδικτύου mit dem größten Netzwerk in der Stadt. In diesem layout, die AmEFC verwaltet dynamisch die überschüssige Energie, Entscheidungen über die Speicherung von Energie in den Turm oder den Verkauf des Netzwerks. Das Hauptziel ist es, zu gewährleisten, dass alle die Lasten bleiben ständig in Betrieb ist, durch die Ausnutzung der Vorteile der Energiespeicherung und dem Verkauf von Energie. Dieses Szenario demonstriert die Fähigkeit der controller AmEFC in einem stärker integrierten Energie-Landschaft, wo die Mikro-Netzwerke interagieren können mit größeren Energie-Infrastruktur.

diagramma_ektos_diktio2

Das system an ein Netzwerk angeschlossen ist, behält es die kritische und normalen Belastungen im Betrieb (100%) mit dem gleichen Prioritäten, unter Verwendung der ersten der Speicherung von überschüssigem in die Wasser Turm, und dem Verkauf der extra zu ÖEB .

Finanzierung

Das AmEFC (EMION) wird vom Generalsekretariat für Forschung und Innovation der Hellenischen Republik finanziert, mit der Angebotsnummer [T2EDK-02878], finanziert von der Europäischen Union.

Das Projekt wird unter der Schirmherrschaft des Sonderdienstes für das Management und die Durchführung von Maßnahmen in den Bereichen Forschung, technologische Entwicklung und Innovation (SDM). Mit Kofinanzierung von Griechenland und der Europäischen Union.

Forschung und Ergebnisse für den autonomen Controller

10 Oktober 2023

ΙΩΝΙΚΗ Autonomous

Da die Installation Erneuerbare Energiequellen (EE) wächst, entsteht ein kritischer Bedarf an der bestmöglichen Nutzung der erzeugten Energie. Die Antwort darauf, wie die Produktion und das optimale Management erneuerbarer Energie erreicht werden können, liegt in diesen Zeilen. Das vorgeschlagene System umfasst Photovoltaik-Paneele und vertikale Windkraftanlagen (VAWTs), die Energie basierend auf Sonnenlicht und Windgeschwindigkeit erzeugen. Der Überschuss dieser Energie kann entweder in verfügbaren Batterien gespeichert oder in potenzielle Energie durch Pumpspeicherkraftwerke umgewandelt werden, indem Wasser aus einem tiefer gelegenen Reservoir in einen Wasserturm gehoben wird. Diese Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden, wenn die Nachfrage die Produktion übersteigt. Was das Wasser im Wasserturm betrifft, so erfolgt die Umwandlung der potenziellen Energie zurück in Elektrizität über einen Wasserkraftgenerator. In Fällen, in denen die Produktion in Kombination mit der Energieverfügbarkeit die Nachfrage nicht decken kann, ist eine Verbindung zum HEDNO-Netz geplant, und für Fälle von umfangreichen Ausfällen des Anbieters wurde die Installation eines Dieselgenerators vorgesehen.

Das Standard-Mikronetz hat die Innovation, zu zentralisieren, und verfügt über den DC-Bus als Hauptenergiequelle. Das bedeutet, dass der Produzent durch die Nutzung des DC-Bus verschiedene Netzwerke verbinden kann, die unabhängig und/oder parallel arbeiten können. Um es klarer zu machen, können dreiphasige Wechselrichter angeschlossen werden, um dreiphasige Lasten zu steuern, während zwei unabhängige einphasige Wechselrichter angeschlossen werden können, um zwei unabhängige einphasige Lasten zu steuern. Der Controller, der die kritischen Lasten vordefiniert hat, kann Berechnungen für alle Netzwerke durchführen und gleichzeitig "denken" und "entscheiden", als ob es sich um ein integriertes Netzwerk handeln würde.

Natürlich liegt die Organisation und Priorisierung aller zuvor genannten Möglichkeiten des Systems in der Verantwortung eines bahnbrechenden autonomen Controllers (AmEFC), der Entscheidungen über die Nutzung der Energie trifft. Ein entscheidender Faktor, der die Energieverteilung beeinflusst, ist die Kategorisierung der Lasten. Je nach Kritikalität der Lasten wird deren Priorität festgelegt. Der andere Faktor, der die Entscheidungen des Controllers beeinflusst, sind die Prognosen, die er über Sonnenschein und Windgeschwindigkeit für die kommenden Tage erhält. Darüber hinaus ermöglicht diese innovative Software den Zugriff auf Betriebsdaten aller Systemkomponenten, die Modifizierung von Parametern und die Reduzierung des Verschleißes des Mikronetzes.

Ein großer Vorteil insgesamt ist das system die Möglichkeit der jede Abteilung in der Verlängerung. Ein typisches Beispiel ist die innovation in der Auswahl von Wechselrichtern, die ist verbunden mit genau das, was das Ziel der übung. Dieses feature ist und das öffnet den Weg für die Anwendung des Vorschlags in einem größeren Maßstab. Das Ziel ist die Vernetzung von solchen μικροδικτύων in das urbane Gefüge und das bessere management von Energie durch die Zusammenarbeit von die controller.

Ziele

Die dominanten Ziele, auf denen Sie beruht, insgesamt, diese Studie ist die folgende:

  • Zuverlässigkeit und Haltbarkeit durch dynamische Anpassungen der Produktion und der Verbrauch von Elektrizität.
  • Optimale Energie-management mit dem Ausgleich von Angebot und Nachfrage durch die Bewertung der Kapazität der Energieerzeugung und Kenntnisse über Wetter-Prognosen.
  • Skalierbarkeit, Dies wird durch die Fähigkeit der Systeme erreicht, sich an Nachfrageschwankungen anzupassen, sowie durch die Flexibilität, neue Erneuerbare Energien (EE) zu integrieren. Besonders wichtig ist auch die Fähigkeit von Mikrogrids, im städtischen Maßstab zu operieren und Ressourcen mit anderen Mikrogrids auszutauschen.

Detaillierte Darstellung von Teilen eines Mikronetzes

Dann präsentieren wir Ihnen im detail die Gestaltung, die theoretischen Grundlagen, technologischen Entwicklungen und praktische Anwendungen von jedem Abschnitt der μικροδικτύου, beleuchtet, Ihre Fähigkeit zu herrschen, im Bereich der integration von erneuerbaren Energien.

  • Solar-Photovoltaik - (PV) - Anlagen: Auf der Grundlage der , so dass die Skalierbarkeit des Systems und der Anpassung an die sich ändernden Energiebedarf.
  • Vertikale-Achse- Windturbinen (VAWT) Ihr design gewährleistet eine geringe akustische Störungen, während der Zugänglichkeit, am Boden vereinfacht die Wartung Aufgaben. Darüber hinaus sind diese Windräder demonstrieren, erhöht die Effizienz und unter abnorme Wetterbedingungen, mit Energie, auch wenn die herkömmliche Windkraftanlagen können mit Problemen konfrontiert. Das design und die hier verwiesen wird, sind die artikulierten Art, erleichtert zukünftige Erweiterungen erforderlich.
  • Wasser Pumpen: Die Nutzung der Fähigkeit der gravitative potentielle Energie, die Pumpen bieten eine zuverlässige und επεκτασιμό medium für die Speicherung von Energie für die zukünftige Verwendung.

Ein weiterer fester Bestandteil der mikronetzist und der MPPT, die Rolle zu identifizieren, die maximale Arbeitspunkt des EE. Entworfen, um über die optimale Nutzung der exportierten Energie, jede EE verbunden ist einzeln mit den entsprechenden MPPT.

Auch den Austausch von Daten in Echtzeit durch direkt-Konfiguration der Daten in der cloud. Die Zusammenschaltung dieser MPPT abgeschlossen wird in der DC-Bus, die arbeitet als ein einziges Zentrum für die Verteilung und Verwaltung von Energie. Der modulare Ansatz sorgt für die Skalierbarkeit.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Mikronetzsystems wurden Batteriespeicher in das System integriert. Das Mikronetz bietet Flexibilität bei der Auswahl der Batterietechnologie und ermöglicht die Wahl zwischen Blei-Säure-Batterien (Lead-Acid) oder fortschrittlichen Lithium-Batteriesystemen.

Jede Batterie pack ist ausgestattet mit einem modernen Batterie-Management-System (Batteriemanagementsystem – BMS), die spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der Gesundheit und Lebensdauer der Batterie durch die präzise Steuerung der Ladung und Entladung.

Da die MPPT, die BMS-Systeme haben die Fähigkeit zur übertragung von Echtzeit-Daten über die Leistung der Batterie und die Messungen, die Ihrer Gesundheit auf der cloud-Plattform des Herstellers der Batterie. Diese integration von Daten öffnet den Weg für die remote-überwachung, - Diagnose der Gesundheit und prädiktive Analyse, die Bereitstellung der Parteien mit wertvollen Informationen über die Leistung und die erwartete Lebensdauer der Batterie.

Wenn der Energieverbrauch Anforderungen erweitert werden in die Zukunft, die Architektur der Mikronetz ermöglicht eine einfache Skalierbarkeit, ohne die Notwendigkeit für eine komplette übersicht der zentralen Infrastruktur.

Diese Wechselrichter sind nicht nur passive Elemente. Es ist ausgestattet mit sensoren und Kommunikationseinheiten, die Sie ständig überwachen und den Fluss von Energie. Und diese Daten transformiert werden in Echtzeit an die cloud-Plattform, die gehalten wird durch den Hersteller des Wechselrichters. Die integration von cloud ermöglicht remote-überwachung, - analytische Verarbeitung, und der Möglichkeit, die vorausschauende Wartung, die Verringerung der Latenz, und die kontinuierliche Bereitstellung von Energie.

Zusätzlich sind die Wechselrichter miteinander verbunden, wodurch eine interne Kommunikation Netzwerk. Diese Schnittstelle zwischen Wechselrichter ist wichtig für die Koordination der Funktionen, der Wartung phase und sorgen für eine ausgewogene Verteilung der Last auf die drei Phasen-system.

Innerhalb der komplexen Architektur des Prototyps des Mikronetzes AmEFC entwickelt sich der Energieverbrauch intelligent, basierend auf der Bedeutung und Priorität der angeschlossenen Lasten. In unserem System werden die folgenden Lastkategorien identifiziert:

Kritische Lasten:

In, dass, typisch, Sie gehören zum Leben-support-Systeme, einstellbare sanitären Umgebungen, not-Beleuchtungsanlagen, Kommunikationssysteme und andere notwendige Dienste. Die Bedienung des Systems beruht auf der kritischen Lasten werden nie aufhören, die Ihren Betrieb.

Normal Geladen Wird:

Sie bilden den größten Teil des Verbrauchs und stellen die Geräte und Systeme des Alltags, der Beleuchtung und der Klimaanlage bis zu den Haushaltsgeräten. Obwohl diese Belastungen profitieren auch die ununterbrochene Versorgung mit Strom, es gibt eine Hierarchie von service.

Laden Υδατόπυργου:

In Fällen, In denen die Produktion von Energie übertrifft deutlich den Verbrauch von statt dessen, dass Energie verloren geht, wird das system Sie direkt zum Wasserturm. Diese Pumpen werden seit dem ersten beurteilen, Wetter Bedingungen und Daten Akku, drehen Sie den überschüssigen Strom, um die dynamische.

Schnittstelle zum Netzwerk: Bietet Unterstützung, vor allem bei langen Zeiten geringer Produktion erneuerbarer Energien oder bei unvorhergesehenen Anstieg der Nachfrage. Das system zieht den Strom aus dem Netz, die gewährleisten, dass die interne Energie-Gleichgewicht intakt bleibt, während im Fall der Produktion von überschüssiger Energie, es können zurückgegeben werden zurück zu die Netzwerk.

Diesel-Stromgenerator: Dieses kompensatorische Quelle von Energie kann direkt aktiviert werden überbrückung von Lücken in der Energie -, und sicherstellen, dass die microgrid bleibt funktionsfähig und weiterhin zu füttern, die Lasten, die ohne Unterbrechung.

Ein weiterer Kritischer Punkt ist die Verwaltung der überschüssigen Produktion. In Systeme, die wind Turbinen, es ist sehr Häufig zu überschreiten, die Produktion, nicht nur die Nachfrage, sondern auch die Kapazität der Batterie, vor allem, wenn die damit verbundenen Einheiten, die Batterie ist gesättigt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden des Umgangs mit dem übermäßigen Versorgung, wie die Abschaltung der Windenergieanlage oder die Umleitung von Energie in einem Widerstand, der standard-microgrid AmEFC präsentiert eine innovative Lösung. Im Falle der Wasserturm, in dem gespeichert ist, das Wasser, das maximum erreicht, es hat einen backup-plan zur Umleitung der überlauf in einen benachbarten Bach. Dies sorgt für eine Konstante balance und verhindern Sie die Verschwendung von Energie.

Die Wirksamkeit der AmEFC microgrid wird nicht erkannt, nur in den technischen Eigenschaften. Das Herz ist der AmEFC software, eine erweiterte Rechen-und audit-tool, entwickelt zur Harmonisierung der nahtlos an die komplizierte Kombination der Fluss der Energie im gesamten system. Die wichtigsten Funktionen dieser software sind die folgenden:

Data-flow-Ausrüstung in der cloud: Fast jedes Gerät auf dem microgrid, erfüllt nicht nur die Funktion, sondern es kommuniziert ständig, wichtige Daten-Funktion in Echtzeit in Ihren jeweiligen Wolken von Asche und erhöhen somit die performance des Systems.

Erhebung und Speicherung von Daten: Alle Informationen, die organisiert und gelagert systematisch, die sicherstellt, dass jede Entscheidung, die durch das system basiert auf einer vollständigen, up-to-date Informationen.

Fortgeschrittene Berechnungsstrategien: Die Verwendung von Strategien für eine Optimaler Leistungsfluss (Optimaler Leistungsfluss – OPF), bestimmt, die meisten effiziente Verteilung der Energie im Netz, die dafür sorgt, dass jedes element funktioniert in der Blüte seiner Fähigkeit, während gleichzeitig die Anforderungen erfüllen, die von der angeschlossenen Last.

Verstärkendes Lernen (RL)-Steuerung: Die software wird gelehrt, durch historische Daten, erkennt Muster passt sich an neue Situationen und auf diese Weise die RL erhält die prognostische Entscheidungen.

Entscheidungen in Echtzeit und die automatische Steuerung: Die kombinierte Nutzung der OPF und der RL gewährleistet, dass die software hat einen präventiven Charakter. Das system empfängt ständig Entscheidungen in Echtzeit an, um einen optimalen Fluss der Energie und die Effizienz des system.

Die Zusammenarbeit zwischen hardware und software sorgt für die ununterbrochene Fluss der Energie, gewährleisten eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit des Systems. Genauer gesagt:

Hardware-Schnittstelle: Der Kern der Funktionalität des AmEFC-Controllers ist seine umfassende elektrische Konnektivität zu einer großen Anzahl von Microgrid-Geräten und -Lasten. Dies wird über ein Relaispanel erreicht. Diese Relais arbeiten mit oder ohne Schnittstelle und ermöglichen es dem Controller, die Stromverteilung zu organisieren, indem er bei Bedarf Verbindungen herstellt oder unterbricht.

Client-seitige Softwarefunktionen: Speziell angepasst an die Anforderungen dieses bestimmten Mikronetzes, ruft diese Software kontinuierlich Daten aus dem Cloud-Zentrum ab und nutzt diese, um zeitnahe Entscheidungen über die Verteilung und den Fluss der Energie zu treffen.

Dynamische Energieflusskontrolle: Die software kann schnell verbinden oder trennen Sie verschiedene Accessoires, die es gestatten, sofortige Reaktion auf sich verändernde Energiebedarf oder Variationen des Angebotes.

Eine grundlegende Herausforderung besteht darin, mehrere Mikronetze mit unterschiedlichen Produktionskapazitäten, Verbrauchsmustern und Betriebsbedingungen zu synchronisieren. Die Tatsache, dass die Nutzung erneuerbarer Energiequellen (EE) ständig zunimmt und stark von Umweltfaktoren abhängt, bedeutet, dass es beim Skalieren dieser Mikronetze leicht zu Mikronetzen kommen kann, die überschüssige Energie produzieren, während andere derzeit im Rückstand sind.

Lesen Sie mehr über die Mikronetz des Autonomen Controller

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Ein zentraler Punkt des Verständnis, bevor die performance-Analyse des Systems ist die Phase der Initialisierung, die gekennzeichnet ist durch ein null-Energie-Produktion oder Lagerung. Diese Bühne ist ein Bezugspunkt, auf dem wir auswerten, wie das system reagiert auf verschiedene äußere Umwelteinflüsse. Die Anpassungsfähigkeit und Effizienz der AmEFC beobachtet werden kann, am besten, wenn das system durchläuft eine Reihe von Wetterbedingungen. Um zu sehen, etwas wie diese, wir kategorisieren die klimatischen Bedingungen auf der Grundlage von zwei Faktoren: die Sonnenstrahlung und die Windgeschwindigkeit. Diese Faktoren sind weiter unterteilt in drei verschiedene Kategorien für die ausführliche Analyse:

Die Differenzierung der Kategorien sind:

Solar-Strahlung:

  1. Tag mit Sonnenschein
  2. Tag-zu-moderate sunshine
  3. Tag mit ein bisschen Sonnenschein

Wind Geschwindigkeit:

  1. Tag mit hohe wind Geschwindigkeit
  2. Tag bis mäßiger wind Geschwindigkeit
  3. Tag mit niedrigen wind Geschwindigkeit

Die nächsten Abschnitte untersuchen Sie die detaillierte Interaktion zwischen diesen klimatischen Bedingungen und die entsprechenden Energie-Produktion, wodurch die Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Systems Mikronetz AmEFC.

Sunshine (w/m2 high)Wind (m/2 hoch)Mäßig sunny (w/m2 )Mäßig windig(m/2 )Ein wenig sunny(w/m2 )Ein bisschen windig (m/2 )
04.103.800.3
05.204.000.4
06.504.300.5
07.304.500.7
1008.0104.7100.8
4008.5505.0300.9
6009.01504.8501.0
8009.33004.6701.1
9009.54004.5901.2
10009.84504.71001.3
11009.43505.11101.0
10008.73004.91200.8
11007.84504.61300.6
10007.25004.41200.5
9006.64504.21100.4
Διάγγραμα zeigt, dass die Funktion des Autonomen Steuerung auf Wetterphänomene

Wöchentliche Simulation des Mikronetzes AmEFC

Um das System der Mikroverteilung AmEFC streng zu testen und insbesondere die funktionale Leistung des Controllers zu überprüfen, wurde eine umfassende Simulation über einen Zeitraum von einer Woche erstellt. Die Simulation wurde so gestaltet, dass sie eine Vielzahl von klimatischen Bedingungen abdeckt, indem sie die zuvor genannten Kategorien der Sonnenstrahlung und Windgeschwindigkeit kombiniert. Die Sequenz bietet ein umfassendes Bild, das sowohl optimale als auch ungünstige Bedingungen abdeckt, um die Anpassungsfähigkeit, Robustheit und Effizienz des Systems zu bewerten.

Folgenden ist die Reihenfolge für die Woche:

TagenSonnenscheinKategorieWind GeschwindigkeitKategorie
Tag 1Hohe SonneEinHochEin
Tag 2Hohe SonneEinModerateN
Tag 3Moderate SunshineNHochEin
Tag 4Moderate SunshineNModerateN
Tag 5Low SunshineCHochEin
Tag 6Low SunshineCModerateN
Tag 7Moderate SunshineBNiedrigC

Diese Sequenz, die aus einer Kombination von Sonneneinstrahlung und Windgeschwindigkeit, ist der Kern der simulation. Die Daten, die aus dieser Kombination von Bedingungen, die die AmEFC anpassen und optimieren den Energiefluss, so betonen die praktische Anwendung und Ihre Widerstandsfähigkeit in der realen Welt.

Präsentiert eine Reihe von Diagrammen, die veranschaulichen, dass der gegenseitige Einfluss zwischen den wichtigsten Umwelt-Faktoren, Sonneneinstrahlung und Windgeschwindigkeit - und die Produktion von Energie in das system. Diese Visualisierungen sind abgeleitet aus Beobachtungen mit einer Laufzeit von einer Woche, wo die Tage eingestuft wurden auf der Grundlage der Witterung (Sonne und wind). Diese Klassifizierung simuliert nicht nur die Antwort des Systems unter verschiedenen realen Bedingungen, sondern unterstreicht auch die Flexibilität und die Effizienz der controller AmEFC. Jedes Diagramm wurde entwickelt, um ein detailliertes Bild von der täglichen trends, tops, Böden und Anomalien, die ein umfassendes Verständnis der Art und Weise, in der das system passt sich in unterschiedlichen Szenarien der Eingabe von Energie zu pflegen die optimale Energieverteilung bei verschiedenen Simulationen.

Test-Szenarien für controller AmEFC

Bestätigen Sie die Effizienz und Anpassungsfähigkeit des Controllers AmEFC in einer Vielzahl von Umgebungen, wir haben entwickelt vier verschiedene Szenarien. Jedes dieser Szenarien allmählich bringt zusätzliche Komplexität und Funktionen, die Simulation von sowohl standard-als auch ungünstige Bedingungen für das system der Mikro-Netzwerk:

Szenario 1: Off-Grid-Betrieb ohne Wettervorhersage und ohne Wasser-Turm

In dieser einfachen und "nackten" Anordnung funktioniert das Mikronetz vollständig isoliert, ohne externe Dateneingaben wie Wettervorhersagen und ohne Wasserturm. Das Hauptziel des AmEFC-Controllers in diesem Szenario besteht darin, die Energieproduktion aus erneuerbaren Energiequellen (EE) effektiv zu verwalten. Dieses Szenario stellt eine grundlegende, aber wesentliche Kontrolle der Fähigkeiten des Systems zur autonomen Energiemanagement dar

Ohne die Vorhersage Wetter und ohne Wasser Turm system oft nicht zur Aufrechterhaltung der kritischen Lasten auf Linie.

Szenario 2:- Off-Grid-Modus, ohne Wettervorhersage

In dieser einfachen Anordnung arbeitet das Mikronetz vollständig isoliert, ohne externe Dateneingaben wie Wettervorhersagen. Das Hauptziel des AmEFC-Controllers in diesem Szenario ist es, die Energieproduktion aus erneuerbaren Energien (EE) effektiv zu verwalten und überschüssige Energie direkt an den Wasserturm zur Speicherung zu leiten. Dieses Szenario stellt einen grundlegenden, aber wesentlichen Test der Fähigkeiten des Systems zur autonomen Energieverwaltung dar.

Ohne eine Wetter-Prognose-system nicht zur Aufrechterhaltung der kritischen Lasten auf Linie, auch mit dem Einsatz von Energiespeicher in die Wasser Turm.

Szenario 3:- Off-Grid-Betrieb mit der eingebauten Wetter-Prognose

Auf der Grundlage der vorherigen installation dieses Skript integriert realen Daten prognostizieren Wetter in Echtzeit in das system. Mit diesem Zusatz, der controller AmEFC nicht nur verwaltet, Energieerzeugung und-Speicherung, aber anpassen, auch, als Vorsichtsmaßnahme, die strategische Verteilung der Energie. Mit der Antizipation von möglichen Engpässen oder überschüssen von Energie, auf der Grundlage der Wetterdaten, die controller können gewährleisten die nicht-Unterbrechung der Stromversorgung der kritischen Lasten. Zur gleichen Zeit, können Sie trennen Sie vorübergehend die normalen Belastungen, wie eine Strategie in Bewegung, um Energie zu sparen in Zeiten niedriger Produktion zur Verfügung gestellt.

Die Vorhersagbarkeit der Prognose schützt das system und sorgt für die Sicherheit von kritischen Lasten, die Nutzung der Energie aus dem Wasser in den Turm für die detaillierte Konfiguration, Deaktivierung der rest der geladen wird, wenn es notwendig ist.

Durch diese aufeinanderfolgenden sexy Szenarien, wir Ziel zu Messen die Wirksamkeit der Bedienung des Reglers AmEFC, die Anpassungsfähigkeit und die Fähigkeit, Entscheidungen in verschiedenen realen Situationen des μικροδικτύου.

Szenario 4: Hybrid Modus mit Netzwerkverbindung

Die Letzte und komplizierteste Szenario-Tests stellt die Möglichkeit der Verbindung der μικροδικτύου mit dem größten Netzwerk in der Stadt. In diesem layout, die AmEFC verwaltet dynamisch die überschüssige Energie, Entscheidungen über die Speicherung von Energie in den Turm oder den Verkauf des Netzwerks. Das Hauptziel ist es, zu gewährleisten, dass alle die Lasten bleiben ständig in Betrieb ist, durch die Ausnutzung der Vorteile der Energiespeicherung und dem Verkauf von Energie. Dieses Szenario demonstriert die Fähigkeit der controller AmEFC in einem stärker integrierten Energie-Landschaft, wo die Mikro-Netzwerke interagieren können mit größeren Energie-Infrastruktur.

Das system an ein Netzwerk angeschlossen ist, behält es die kritische und normalen Belastungen im Betrieb (100%) mit dem gleichen Prioritäten, unter Verwendung der ersten der Speicherung von überschüssigem in die Wasser Turm, und dem Verkauf der extra zu ÖEB .

Finanzierung

Das AmEFC (EMION) wird vom Generalsekretariat für Forschung und Innovation der Hellenischen Republik finanziert, mit der Angebotsnummer [T2EDK-02878], finanziert von der Europäischen Union.

Das Projekt wird unter der Schirmherrschaft des Sonderdienstes für das Management und die Durchführung von Maßnahmen in den Bereichen Forschung, technologische Entwicklung und Innovation (SDM). Mit Kofinanzierung von Griechenland und der Europäischen Union.

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