Μικροδίκτυο Χαμηλής Τάσης

Ένα βασικό στοιχείο του εργαστηρίου είναι το μικροδίκτυο που αποτελείται από φωτοβολταϊκά πλαίσια, μια μικρή ανεμογεννήτρια, μπαταρίες, ελεγχόμενα φορτία και ελεγχόμενη διασύνδεση με το τοπικό δίκτυο ΧΤ. Οι μπαταρίες, τα φωτοβολταϊκά πλαίσια και η ανεμογεννήτρια συνδέονται με το δίκτυο εναλλασσόμενης τάσης μέσω DC/AC μετατροπέων ισχύος. Οι μετατροπείς ελέγχονται κατάλληλα ώστε να επιτρέπουν τη λειτουργία του συστήματος, είτε με το διασυνδεδεμένο δίκτυο ΧΤ (grid-tied), ή σε αυτόνομη (island) λειτουργία με γρήγορη μετάβαση από την μία κατάσταση στην άλλη. Ένα σχηματικό διάγραμμα του συστήματος του μικροδικτύου απεικονίζεται στο σχήμα παρακάτω, μαζί με μία φωτογραφία της πραγματικής εγκατάστασης.

Το κεντρικό στοιχείο του μικροδικτύου είναι ο αντιστροφέας μπαταριών, ο οποίος ρυθμίζει την τάση και τη συχνότητα όταν το σύστημα λειτουργεί σε αυτόνομη λειτουργία, αναλαμβάνοντας τον έλεγχο της ενεργού και αέργου ισχύος. Ο αντιστροφέας μπαταριών αποτελείται από ένα Cuk DC/DC μετατροπέα και μιας πηγής τάσης, και οι δύο αμφίδρομης ροής ισχύος, επιτρέποντας έτσι τη φόρτιση και την εκφόρτιση των μπαταριών. Ο DC/DC μετατροπέας παρέχει σταθερή 380 V DC τάση στην είσοδο του DC/AC μετατροπέα. Ο μετασχηματιστής υψηλής συχνότητας, που λειτουργεί σε 16,6 kHz, παρέχει ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ των μπαταριών και του δικτύου. Ο τεσσάρων τεταρτημορίων DC/AC μετατροπέας περιλαμβάνει μία μονοφασική γέφυρα με IGBT’s, φίλτρα εξόδου και μια αυτεπαγωγή για τη σύνδεση στο δίκτυο.

Πιο αναλυτικά, τα στοιχεία του μικροδικτύου:

  • Φωτοβολταϊκά πάνελ: 10 πάνελ συνδεδεμένα σε σειρά – Μονοκρυσταλλικά πυριτίου, 110W, 12V το κάθε πλαίσιο. Αντιστροφέας: SMA/Sunny Boy/1100W
  • Μικρή ανεμογεννήτρια: Γεννήτρια: 3φασική σύγχρονη μονίμων μαγνητών, 850W. Αντιστροφέας: SMA/Windy Boy/1700W. Η ανεμογεννήτρια κατασκευάστηκε πλήρως από φοιτητές του ΕΜΠ.
  • Μπαταρίες: Cells: μολύβδου-οξέος, ανοικτού τύπου, 30 cells, 2V, 250/370Ah. Αντιστροφέας: SMA/Sunny Island/4.5 kVA, διπλής κατεύθυνσης, κατάλληλος για διασυνδεδεμένη και αυτόνομη λειτουργία.
  • Δίκτυο: Σύνδεση με την τοπική διανομή του κτιρίου (πίνακας εργαστηρίου). MCB για την προστασία – Contactor για τον έλεγχο.
  • Φορτία: Ελεγχόμενο ωμικό-επαγωγικό, χωρητικό φορτίο. Φωτισμός (λαμπτήρες, CFL). Μικρά μοτέρ και άλλες διαθέσιμες συσκευές.

Το τριφασικό μικροδίκτυο με κύρια στοιχεία 3 μονοφασικούς αντιστροφείς μπαταριών Sunny Island 2012, διαρκώς εξελίσσεται με τη σύνδεση νέων μικροπηγών.

Ένας μονοφασικός αντιστροφέας Danfoss DLX 2.0 είναι συνδεδεμένος στο τριφασικό μικροδίκτυο. Ο αντιστροφέας αυτός τροφοδοτείται από φωτοβολταικά πλαίσια ισχύος 2.1 KW που είναι εγκατεστημένα στο χώρο στάθμευσης.

Αναφορές

G. Messinis, V. Kleftakis, I. Kouveliotis-Lysikatos, A. Rigas, A. Vassilakis, P. Kotsampopoulos, N. Hatziargyriou, “A Multi-Microgrid Laboratory Infrastructure for Smart Grid Applications”, 9th Mediterranean Conference on Power Generation, Transmission Distribution and Energy Conver-sion (MedPower), Athens, November 2014