Le microreti, note anche come microreti, sono sistemi di distribuzione di energia su piccola scala composti da fonti di energia distribuite, dispositivi di accumulo di energia, dispositivi di conversione dell'energia, carichi, dispositivi di monitoraggio e protezione e altro ancora. Forniscono energia ai carichi e si occupano principalmente dell'affidabilità dell'alimentazione elettrica.
Che cosa è una microrete?
Una microrete è un sistema autonomo in grado di autocontrollo, protezione e gestione.Funziona come un sistema energetico completo, affidandosi al proprio controllo e alla propria gestione per ottenere il controllo del bilanciamento dell'energia, l'ottimizzazione del funzionamento del sistema, il rilevamento e la protezione dai guasti e la gestione della qualità dell'energia.
Scopo e benefici
Il concetto di Micro-Grid mira a realizzare un'applicazione flessibile ed efficiente delle fonti di energia distribuita, affrontando le sfide legate all'integrazione di un vasto numero di fonti di energia distribuita nella rete. Lo sviluppo e l'estensione delle Micro-Grid possono promuovere pienamente l'integrazione su larga scala di fonti di energia distribuita e rinnovabili, garantendo un'alimentazione affidabile a diverse tipologie di carichi. Questo rappresenta un modo efficace per la transizione dalle reti elettriche tradizionali alle reti intelligenti.
Componenti chiave di una microrete
Le microreti sono in genere costituite da fonti di energia distribuite a bassa capacità con interfacce elettroniche di potenza. Tra queste rientrano microturbine a gas, celle a combustibile, celle fotovoltaiche, piccole turbine eoliche e dispositivi di accumulo di energia come supercondensatori, volani e batterie. Questi componenti sono collegati lato utente e sono caratterizzati da basso costo, bassa tensione e inquinamento minimo.
Esempio di configurazione del sistema
- **Convertitore di accumulo di energia**:Un convertitore di accumulo di energia bidirezionale da 50 kW connesso alla rete/fuori dalla rete, collegato al bus CA da 0,4 kV, che consente il flusso di energia bidirezionale.
- **Batteria al litio ferro fosfato**:110 kWh
- **EMS e BMS**:Sistemi che controllano la carica e la scarica del sistema di accumulo di energia e monitorano le informazioni sullo stato di carica della batteria in base a istruzioni di invio di livello superiore.
Caratteristiche del sistema
1. **Rasatura dei picchi e alimentazione di backup**:Il sistema viene utilizzato principalmente per ridurre i picchi di potenza e come fonte di alimentazione di backup, evitando aumenti di capacità energetica e migliorando la qualità dell'energia.
2. **Funzionalità complete**:Il sistema di accumulo di energia è dotato di funzioni complete di comunicazione, monitoraggio, gestione, controllo, allerta precoce e protezione, garantendo un funzionamento sicuro a lungo termine.
3. **Comunicazione e monitoraggio avanzati**:Il sistema BMS comunica con il sistema EMS e direttamente con il PCS tramite bus RS485, garantendo un monitoraggio e una protezione completi della batteria.
Strategia operativa
- **Interazione con la griglia**:Il sistema di accumulo di energia può funzionare in modalità connessa alla rete, regolando la potenza attiva e reattiva tramite la modalità PQ o la modalità droop per soddisfare le esigenze di carica e scarica.
- **Gestione dei picchi**:Durante i periodi di picco dei prezzi dell'elettricità o di carico elevato, il sistema di accumulo di energia scarica sul carico, ottenendo la riduzione dei picchi di consumo e l'integrazione di energia.
- **Transizione senza soluzione di continuità**:Il convertitore di accumulo di energia può passare dalla modalità connessa alla rete alla modalità isola (fuori dalla rete) quando rileva un'anomalia nella rete.
- **Operazione indipendente**:In modalità off-grid, il convertitore di accumulo di energia funge da fonte di tensione primaria, fornendo tensione e frequenza stabili ai carichi locali.
Convertitore di accumulo di energia (PCS)
- **Tecnologia parallela avanzata**:Supporta il funzionamento parallelo illimitato di più macchine.
- **Integrazione multi-sorgente**:Può essere collegato direttamente in rete a generatori diesel.
- **Elevata precisione di condivisione della potenza**:Raggiunge un grado di condivisione della potenza fino al 99% in modalità parallela della sorgente di tensione.
- **Commutazione di modalità senza interruzioni**:Supporta la commutazione online senza interruzioni tra la modalità connessa alla rete e quella fuori dalla rete.
- **Alta efficienza**:Progettazione hardware e software ottimizzata, con un'efficienza di conversione fino al 98,7%.
- **Lunga durata**:Progettato per una durata di 20 anni.
Metodi di comunicazione
1. **Comunicazione Ethernet**:Collegamento diretto tra la porta RJ45 del convertitore di accumulo di energia e la porta RJ45 del computer superiore per il monitoraggio.
2. **Comunicazione RS485**:Schema di comunicazione RS485 opzionale basato sulla comunicazione Ethernet MODBUS TCP standard.
3. **Comunicazione BMS**:Il convertitore di accumulo di energia comunica con l'unità di gestione della batteria BMS per il monitoraggio dello stato e la protezione.
Sistema BMS
Il sistema di gestione della batteria (BMS) monitora la tensione, la corrente, lo stato di isolamento, lo stato di carica (SOC) e altro ancora. Garantisce la sicurezza e l'affidabilità del funzionamento della batteria, fornendo avvisi e protezione di emergenza in caso di potenziali guasti.
Sistema EMS
Il Sistema di Gestione dell'Energia (EMS) è il sistema di gestione di livello superiore per il sistema di accumulo di energia, focalizzato sul monitoraggio, l'analisi dei dati e la programmazione in tempo reale. Garantisce un'alimentazione elettrica affidabile e migliora l'economia del sistema.
Funzioni chiave:
- **Monitoraggio del dispositivo**:Monitoraggio e controllo dei dati in tempo reale delle apparecchiature del sistema.
- **Gestione dell'energia**:Strategia di controllo dell'ottimizzazione per l'accumulo di energia e il coordinamento del carico.
- **Avvisi di eventi**:Sistema di allerta multilivello con soglie regolabili e misure di risposta.
- **Gestione dei report**:Funzionalità complete di statistiche, analisi e reporting dei dati.
- **Gestione della sicurezza**:Configurazione dell'autorità operativa del sistema per garantire un funzionamento sicuro.
Sicurezza e monitoraggio
- **Monitoraggio completo**:Monitoraggio di sicurezza video multicanale che copre apparecchiature e spazi operativi chiave, supportando l'archiviazione dei dati video a lungo termine.
- **Sistemi antincendio e HVAC**:Misure separate di raffreddamento e protezione antincendio per i compartimenti delle apparecchiature e delle batterie, utilizzando sistemi antincendio avanzati come l'eptafluoropropano per una gestione efficiente e sicura degli incendi.
In sintesi, le micro-reti rappresentano un significativo passo avanti nel raggiungimento di soluzioni di fornitura energetica flessibili, efficienti e affidabili, in particolare grazie all'integrazione di fonti energetiche distribuite e rinnovabili. Sfruttando tecnologie avanzate e sistemi di gestione completi, le micro-reti aprono la strada al futuro delle reti intelligenti.
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Data di pubblicazione: 31/07/2024
