Energetický balancér energetické soustavy s využitím akumulace

Transkript

1 VŠB Technická univerzita Ostrava Energetický balancér energetické soustavy s využitím akumulace prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.

2 Základní požadavky na chytrý systém řízení toku energie Celoroční ostrovní provoz rodinného domu Využití obnovitelných zdrojů elektrické i tepelné energie Zajištění bezpečného a spolehlivého chodu energetické sítě eliminace zpětných vlivů OZE na DS Využití kapacity elektromobilu jako dalšího akumulačního prvku vehicle to home/grid

3 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility

4 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility

5 The energy requirement (kw h) The active energy management system for Off-grid Heating Dishwasher Oven Fridge Lights Time (h) Kettle

6

7 The energy requirement (kw h) The active energy management system for Off-grid Heating Dishwasher Oven Fridge Lights Time (h) Kettle

8 Storage Control Sources central control system Off-grid conception for family house Wind power generation Solar collector Photovoltaic power generation Hot water storage tank AC/DC converter Off-grid energy manager Off-grid energy system (Energy storage ) DC/AC converter AC/DC bidirectional Battery DC/AC converter smart switchboard primary primary secondary secondary Smart meter Ethernet PC Visualization Wi-Fi monitor In-home display Smart phone Weather station Internet Cloud prediction of production for renewable energy sources power sensors intelligent electrical appliances

9 DC 24 V switching of current circuits FVE meteo data Family House Off-grid Conception Switch board 1/N/PE 230V, 50 Hz TN-S DC Sunny island DC DC DC Charging regulator DC AC AC Individual phase systems Protection concept storage meteo data Measuring of U DC a I DC 230V Raspberry Pi Measuring of U AC a I AC Temperature sensor 230V Control unit PLC Tecomat Foxtrot Power energy Meter AC Supply unit 230V Switching contact 16 A dimmer Remote switching RFox supply unit Signal unit RFox Power energy Meter DC

10 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility Spínací prvky aktory ADSM + řídící jednotka CPS nejvyšší vrstvy ADSM Nastavení spínacího plánu spotřebičů

11 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility Adaptivní systém chránění - Reaguje na aktuální stav konfigurace distribučního systému - Mění nastavení popudových článků dle aktuální konfigurace

12 ELEKTROENERGETIKA 2017 The 9th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering Car Web service REST API Web and mobile client Charger Solar panel SQL database Preprocessing Cleaning Compression Solar irradiation forecasting Parking occupancy prediction Charger usage optimization Sustainability monitoring Report sheet generation Report sheets Sensors File system Feedbackcontroll

13 Využití energetického zázemí automobilového dopravního centra

14 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility Off Grid Power System with DC coupling topology

15 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility Parkování elektromobilu

16 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility Konektorování elektromobilu

17 Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility Chybějící energie (kw h) Rozdíl mezi systémy (%) FVE+ADSM FVE bez ADSM FVE+ADSM+V2H Pouze FVE - rozdíl FVE+V2H - rozdíl

18 PV Ppv Síť Hodnota vyrobené energie (kw h) 247,7 Průměrná hodnota dod. výkonu (kw) 17,5 Maximální výkon (kw) 33,2 Časový úsek dodávky P>0 (hh:mm) 14:08 Činitel výkonu Napětí Dodaný výkon FVE

19

20 PV Síť P pv P s Baterie P bat Parametry akumulačního zařízení byly určeny pro dva základní způsoby akumulace: - V1 - výkonová akumulace - kdy cílem této akumulace je eliminace dynamických změn výkonu z fotovoltaické elektrárny, - V2 akumulace energetická kdy cílem tohoto způsobu akumulace je optimalizace využití výkonu z FVE a eliminace negativních zpětných vlivů FVE s procentním omezením výkonu z FVE.

21

22 Dodaný výkon FVE bez akumulace 1 Dodaný výkon FVE bez akumulace 2 3 Dodaný výkon FVE s akumulací Dodaný výkon FVE s akumulací Řídící systém pracuje s akumulací a FVE během denního cyklu v několika fázích Během prvního pracovního stavu, kdy je výkon FVE malý a účiník nízký, je celý výkon FVE použit pro nabíjení baterie. 2. Při zvýšení výkonu nad nastavenou mez, přechází systém do druhé fáze. Výkon FVE je použit pro nabíjení baterie a zbylá část je dodána do sítě. Nabíjecí výkon je řízen tak, aby energie baterie byla dostačující při náhlém výpadku FVE. S rostoucím výkonem FVE se tedy zvyšuje i akumulovaná energie a to tak, aby baterie byla schopna dodat při výpadku aktuální výkon. 3. Při rychlém poklesu výkonu FVE je výkon systému dodávaný do sítě hrazen z baterie. Výkon systému je řízen podle velikosti a délky trvání změny a podle stavu nabití baterie. Při déle trvajícím výpadku FVE je výkon systému postupně snižován. Pokud se obnoví dodávka energie FVE je výkon systému zvyšován, přičemž výkonové špičky jsou tlumeny a použity pro nabití baterie. 4. Při dlouhodobém poklesu výkonu FVE je baterie odpojena. Pokud je energie baterie dostačující, baterie se již nenabíjí. Rychlé poklesy výkonu FVE jsou hrazeny baterií. 5. Při poklesu výkonu FVE pod nastavenou mez, je energie z části hrazena baterií. Energie baterie je snížena na nastavenou hladinu. Snížení energie baterie je nezbytné pro zajištění schopnosti akumulovat případné výkonové špičky FVE v následujícím dni.

23 Energie baterie Výkon baterie

24 Dodaný výkon FVE s akumulací Energie baterie Dodaný výkon FVE bez akumulace Energetická akumulace E bat (kwh) P sys (kw) P sys (%) P bat (kw) U AVG (V) du AVG (%) 5 48,8 75,0 7,8 242,6 3, ,1 74,0 8,4 242,4 5, ,8 72,0 9,7 242,1 5, ,1 66,3 13,5 241,1 4, ,2 57,3 19,3 239,6 4, ,9 49,1 24,6 238,2 3, ,1 41,6 29,5 237,0 3, ,7 35,0 33,8 235,9 2, ,9 29,1 37,7 234,9 2, ,5 23,9 41,0 234,0 1,7 PV Síť Ppv Ps Výkon baterie Baterie Pbat

25 VŠB Technická univerzita Ostrava Děkuji Vám za pozornost prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.

26 Chytrý systém pro řízení energie DS 26

27 Chytrý systém pro řízení energie DS Jak bude problém řešen? 27

28 Chytrý systém pro řízení energie DS 28

29 VŠB Technická univerzita Ostrava Děkuji Vám za pozornost prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.