В новом исследовании исследователи из Техасского университета A&M и промышленности разработали интеллектуальную технологию, которая может помочь коммунальным компаниям лучше обслуживать сообщества, пострадавшие от отключения электроэнергии. Исследователи заявили, что их единственное устройство работает за счет улучшения доставки энергии между домашними солнечными батареями и электросетью.
"Наша инновация позволяет потребителям солнечной энергии быть менее зависимыми от внешней электросети. Эта же технология также позволяет коммунальным предприятиям контролировать распределение энергии, что особенно полезно во время отключений электроэнергии, вызванных ураганами и другими стихийными бедствиями", сказал Др. Ле Се, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники. «Итак, это беспроигрышный сценарий как для потребителя, так и для коммунальной компании».
Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Института инженеров по электротехнике и электронике, посвященном новым и избранным темам силовой электроники, в апреле.
За последнее десятилетие резкое падение стоимости солнечных панелей побудило все больше домохозяйств перейти на системы солнечной энергии. В этих домах ток, генерируемый солнечными панелями на крыше, подается в инвертор до того, как электричество будет готово для бытового использования и зарядки солнечных резервных батарей. Другой набор силовой электроники соединяет солнечные панели и батареи обратно с сетью.
Эти подключения гарантируют, что дома всегда подключены к сети, пока сеть работает. В течение дня дома потребляют больше солнечной энергии, а любая избыточная энергия подается в сеть. Ночью дома получают электричество из сети.
Исследователи отметили, что эти традиционные системы имеют много недостатков. Любые колебания напряжения в сети из-за повреждения линий электропередач или перегрузки влияют на подключенные устройства в домах. Кроме того, они сказали, что ток, подаваемый в сеть из домов с солнечными батареями, может иметь определенные неравномерности, известные как гармоники, влияющие на качество электроэнергии в сети.
Исследователи говорят, что еще одна актуальная проблема заключается в том, что коммунальные предприятия мало что могут сделать, чтобы ограничить количество электроэнергии, потребляемой в домах, работающих на солнечной энергии. Этот недостаток особенно вреден во время стихийных бедствий, когда другие сообщества или основные службы, такие как больницы, нуждаются в энергоснабжении.
«В настоящее время не существует системы регулирования или ограничения потребления энергии», - сказал д-р Прасад Энджети, профессор TI III кафедры аналоговой инженерии на кафедре электротехники и вычислительной техники. «Конечные пользователи с системами на солнечных батареях продолжают получать электроэнергию из сети, потому что коммунальные предприятия не имеют возможности ее контролировать."
В отличие от обычных систем на солнечных батареях, которые включают в себя множество электроники для подключения туда и обратно от сети, исследователи собрали единое устройство, называемое Power Electronics Intelligence на границе сети, или PINE. Это устройство, устанавливаемое вне дома, имеет три основных подключения: одно к дому, одно к коммунальной сети и еще одно к солнечным панелям и батареям. PINE может управлять потоком электричества в любом из этих направлений.
«Это устройство похоже на интеллектуальный энергетический маршрутизатор», - сказал Энджети. «Он регулирует напряжение сети, интегрирует солнечную энергию, которая производится на месте, и разумно управляет и направляет энергию во всех направлениях».
Исследователи разработали это устройство с возможностью программирования, чтобы авторизованный внешний пользователь, например коммунальная компания, мог контролировать количество электроэнергии, поступающей в дома, работающие на солнечной энергии. Энджети сказал, что системы PINE, установленные в разных домах, также можно запрограммировать для связи друг с другом и с оператором распределения.
Чтобы проверить, будут ли сети PINE работать так, как предполагалось, исследователи построили прототип оборудования и провели масштабное компьютерное моделирование смешанного района, в котором в одних домах были установлены системы PINE, а в других - нет. Аппаратная производительность наряду с моделированием показала, что дома с системой PINE имели более чистое и стабильное напряжение. На уровне сети подаваемое напряжение из этих домов также было стабильным, потому что система PINE также регулировала его.
«Системы PINE могут динамически и в режиме реального времени подавать различное напряжение в коммунальную сеть. Таким образом, коммунальным компаниям не нужно тратить миллионы на покупку конденсаторных батарей для поддержки напряжения на фидерных линиях», - сказал Се. «Во время отключения электроэнергии PINE позволяет домам быть самодостаточными и эффективно использовать свою солнечную энергию. Эта технология также позволяет коммунальной компании по беспроводной связи давать указания системам PINE ограничивать ток сети для домов, работающих на солнечной энергии, и перенаправлять его в другие пострадавшие районы."