Забезпечення якісного електропостачання в електричних мережах систем розподілу з відновлюваними джерелами енергії

Abstract

Розглянуто особливості практичного застосування розроблених багатофункціональних засобів забезпечення надійного електропостачання і нормованих показників якості напруги в електричних мережах малих систем розподілу. Зазначено, що ці системи розподілу мають низку відомих переваг перед традиційними системами електропостачання. Зокрема, така система включає в себе, як правило, кілька джерел розподіленої генерації, розподільних підстанцій та накопичувачів і перетворювачів енергії, що дозволяє такій системі «Microgrid Рlus» функціонувати як в автономному режимі, так і бути пов'язаною з зовнішньою енергетичною системою. В малій системі розподілу якісне електропостачання можна забезпечити шляхом застосування, наприклад, нерегульованих і керованих фільтросиметруючих пристроїв або гібридних фільтрокомпенсуючих перетворювачів, а також використання відновлюваних джерел енергії з системами її накопичення («Energy Storage System»). Розглянуто основні аспекти практичної реалізації силової частини багатофункціонального двонапрямленого перетворювача електроенергії у складі уніфікованого інверторного модуля потужністю 300 кВт для використання в сучасних багатомодульних системах накопичення енергії значної потужності з різними типами джерел енергії. Показано, що розроблені двонапрямлені перетворювачі у складі систем накопичення енергії в нормальних режимах роботи можуть забезпечити необхідні рівень електромагнітної сумісності споживачів та регламентовані значення показників якості напруги в «Microgrid Рlus», зокрема, значення сумарного коефіцієнта гармонічних спотворень вхідних та вихідних струмів цих перетворювачів складають одиниці відсотків, при необхідності вони можуть здійснювати у мікромережі компенсацію реактивної потужності тощо. Практичне застосування запропонованих систем розподілу сприяє реалізації загальної концепції «Smart Grid & Energy Storage», яка спрямована на розширення можливостей відновлюваної енергетики та інтеграцію в системи інтелектуальних електричних мереж.Features of practical application of the developed multifunctional tools which provide reliable power supply and standard voltage quality characteristics in electrical networks of small power systems (microgrid) are considered. It is noted that these distribution systems have a number of known advantages over traditional power supply systems. In particular such system typically includes several sources of distributed generation, distribution substations, power storages and energy converters, which allows such a “Microgrid Plus” system to function offline or synchronously with an external power system. In microgrid, high-quality electrical supply can be achieved by, for example, using unregulated and controlled filtering-balancing devices or hybrid filter-compensating converters as well as the use of renewable energy sources and power accumulation system. The main aspects of thepractical implementation of the power unit of a multifunctional bi-directional electric power converter as a part of a unified 300 kW inverter module for use in modern multimodal energy storage systems of significant power with different types of energy sources are considered. It is shown, that use of bi-directional converters in the system of energy accumulation can provide the required level of power quality in «Microgrid Рlus» in normal operating modes, in particular, the values of the THD of the input and output currents of these converters are several percents. In addition, they may, if necessary, compensate reactive power in these microgrid. The practical application of mentioned systems contributes to the implementation of the general concept of "Smart Grid & Energy Storage", which aims at expanding the capabilities of renewable energy and integrating into smart electrical networks.