Energetický balancérenergetické soustavy s …...Family House Off-grid Conception DC DC DC DC DC...
Transcript of Energetický balancérenergetické soustavy s …...Family House Off-grid Conception DC DC DC DC DC...
Energetický balancér energetické soustavy s
využitím akumulace
prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.
VŠB – Technická univerzita Ostrava
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
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
The active energy management system for Off-grid
Time (h)
The e
nerg
y r
equirem
ent
(kW
∙h)
Heating
Dishwasher
Oven
Fridge
Lights
Kettle
The active energy management system for Off-grid
Time (h)
The e
nerg
y r
equirem
ent
(kW
∙h)
Heating
Dishwasher
Oven
Fridge
Lights
Kettle
Hot
water
storage
tankBattery
Off-grid energy
system (Energy
storage )
Sto
rag
eC
ontr
ol
Sourc
es
AC/DCconverter
DC/ACconverter
AC/DCbidirectional
DC/ACconverter
smart switchboard
power sensors
Smart meter
centr
al c
ontr
ol
syst
em
Off-grid
energy
manager
prediction of
production for
renewable energy
sources
Cloud
intelligent electrical appliances
primary secondary
primary secondary
Smart phone
In-home display
monitor
Wi-Fi PC
Visualization
Ethernet Internet
Weather station
Wind power
generation Solar collector Photovoltaic power generation
Off-grid conception for
family house
Family House Off-grid Conception
DC
DC
DC
DC DC
AC
AC
Switch board
DC
24
V s
wit
chin
g o
f cu
rren
t ci
rcu
its
Individual phase systems
1/N/PE 230V, 50 Hz TN-S
230V
230V230V
Temperature sensor
Switching contact 16 A
dimmer
Measuring of UDC a IDC
Measuring of UAC a IAC
meteo data
FVE
Sunny island
Charging regulator
storage
Power energy Meter AC
Signal unitRFox
supplyunit
Control unit PLC Tecomat Foxtrot
meteo data
Raspberry Pi
Supplyunit
Protection concept
Remote switching RFox
Power energy Meter DC
Spínací prvky –aktory ADSM + řídící jednotka CPS nejvyšší vrstvy ADSM
Nastavení spínacího plánu spotřebičů
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
Adaptivní systém chránění- Reaguje na aktuální stav konfigurace distribučního systému- Mění nastavení popudových článků dle aktuální konfigurace
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
ELEKTROENERGETIKA 2017 The 9th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering
Car
Charger
Solar panel
Sensors
Web serviceREST API
PreprocessingCleaning
Compression
SQL database
File system
• Solar irradiation forecasting
• Parking occupancy prediction
• Charger usage optimization
• Sustainability monitoring
• Report sheet generation
Web and mobile client
Report sheets
Feedback- controll
Využití energetického zázemí automobilového dopravního centra
Off Grid Power System with DC coupling topology
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
Parkování elektromobilu
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
Konektorování elektromobilu
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
Energetický balancér energetické soustavy s podporou elektromobility
0
20
40
60
80
100
120
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Rozdíl m
ezi systé
my (
%)
Chybějící
energ
ie (
kW
∙h)
FVE+ADSM FVE bez ADSM FVE+ADSM+V2H
Pouze FVE - rozdíl FVE+V2H - rozdíl
PV Síť
Ppv
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
PV Síť
Ppv
Baterie
Pbat
Ps
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.
Dodaný výkon
FVE s akumulací
Dodaný výkon
FVE bez
akumulace
1
2
3
5
4
Dodaný výkon
FVE bez
akumulace
Dodaný výkon
FVE s
akumulací
3
1. 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.
Energie
baterie
Výkon baterie
Dodaný výkon FVE s akumulací
Dodaný výkon FVE bez akumulace
Energie baterie
Výkon baterie
Energetická akumulace
Ebat
(kWh)Psys (kW) Psys (%)
Pbat
(kW)UAVG
(V)duAVG
(%)
5 48,8 75,0 7,8 242,6 3,2
10 48,1 74,0 8,4 242,4 5,4
20 46,8 72,0 9,7 242,1 5,3
50 43,1 66,3 13,5 241,1 4,8
100 37,2 57,3 19,3 239,6 4,2
150 31,9 49,1 24,6 238,2 3,6
200 27,1 41,6 29,5 237,0 3,0
250 22,7 35,0 33,8 235,9 2,5
300 18,9 29,1 37,7 234,9 2,1
350 15,5 23,9 41,0 234,0 1,7
PV Síť
Ppv
Baterie
Pbat
Ps
VŠB – Technická univerzita Ostrava
Děkuji Vám za pozornost
prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.
Chytrý systém pro řízení energie DS
26 www.vsb.cz
Chytrý systém pro řízení energie DS
27 www.vsb.cz
Jak bude problém řešen?
Chytrý systém pro řízení energie DS
28 www.vsb.cz
VŠB – Technická univerzita Ostrava
Děkuji Vám za pozornost
prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.