Що таке Microgrid
Microgrid, або мікромережа, — це локальна енергетична система, яка об’єднує джерела генерації, системи накопичення енергії, зовнішню електромережу та навантаження в межах єдиного керованого енергетичного контуру.
Microgrid може працювати паралельно із зовнішньою мережею, а за відповідної архітектури — відокремлюватися від неї та підтримувати живлення визначених споживачів в автономному режимі.
Головна особливість мікромережі полягає не лише в наявності власної генерації. Її основою є система керування, яка координує роботу всіх джерел, накопичувачів, комутаційного обладнання та навантажень.
Саме тому звичайний комплект із сонячних панелей, генератора й акумуляторів ще не є повноцінним Microgrid, якщо між його складовими немає узгодженого автоматизованого керування.
З чого складається Microgrid
Архітектура мікромережі формується індивідуально, але зазвичай включає кілька основних складових.
Зовнішня електрична мережа
Зовнішня мережа може залишатися основним або одним із джерел електропостачання підприємства.
Microgrid контролює її параметри, обсяг споживання, доступну потужність і стан приєднання. У разі аварії система може відокремити локальну мережу від зовнішньої.
Локальні джерела генерації
До складу Microgrid можуть входити:
- когенераційні установки;
- газопоршневі установки;
- дизельні генератори;
- газові генератори;
- сонячні електростанції;
- вітрові установки;
- інші розподілені джерела енергії.
Система керування визначає, які джерела потрібно запустити, з якою потужністю вони мають працювати та як розподіляти навантаження між ними.
BESS — система накопичення енергії
BESS накопичує надлишкову електроенергію та віддає її за потреби.
Система накопичення може використовуватися для:
- підтримання критичних навантажень;
- покриття пікового споживання;
- компенсації нестабільної генерації;
- швидкого балансування потужності;
- підтримання локальної мережі під час переходу в автономний режим.
Критичні та некритичні навантаження
У Microgrid споживачі розподіляються відповідно до їхньої важливості.
До критичних можуть належати:
- системи безпеки;
- серверне обладнання;
- технологічні лінії безперервного виробництва;
- насосні та вентиляційні системи;
- медичне обладнання;
- системи керування;
- аварійне освітлення.
Під час дефіциту потужності система зберігає живлення пріоритетних споживачів і за потреби обмежує некритичні навантаження.
Розподільча мережа та комутаційне обладнання
До цього рівня належать:
- трансформатори;
- розподільчі пристрої;
- автоматичні вимикачі;
- комутаційні апарати;
- електротехнічні шафи;
- шинні та кабельні системи;
- засоби обліку;
- пристрої релейного захисту й автоматики.
Це фізична інфраструктура, через яку розподіляється електроенергія між джерелами та споживачами.
Система автоматизованого керування
Система керування є центральним елементом Microgrid.
Вона:
- контролює параметри мережі;
- координує роботу генерації;
- керує зарядом і розрядом BESS;
- визначає пріоритети навантажень;
- формує команди комутаційному обладнанню;
- виконує алгоритми переходу між режимами;
- забезпечує відокремлення від зовнішньої мережі;
- керує повторною синхронізацією;
- реєструє події та аварії.
SCADA і диспетчеризація
SCADA забезпечує оператору єдиний інтерфейс для контролю Microgrid.
На робочому місці можуть відображатися:
- потоки електроенергії;
- стан джерел генерації;
- рівень заряду BESS;
- споживання окремих ділянок;
- стан комутаційних апаратів;
- параметри зовнішньої мережі;
- аварійні повідомлення;
- журнали подій;
- архіви показників.
Як взаємодіють складові Microgrid
Усі елементи мікромережі обмінюються інформацією із системою керування.
Контролери та вимірювальні пристрої передають дані про стан генерації, накопичувачів, мережі й навантажень. Система аналізує ці дані та формує команди відповідно до заданої стратегії.
Наприклад:
- за надлишку сонячної генерації заряджається BESS;
- під час пікового споживання накопичувач віддає енергію;
- у разі аварії зовнішньої мережі відбувається її відключення;
- критичні навантаження переводяться на локальне живлення;
- після відновлення мережі система виконує синхронізацію та повертається до штатного режиму.
Чим Microgrid відрізняється від резервного генератора
Резервний генератор зазвичай виконує одне основне завдання — подає електроенергію після зникнення зовнішньої мережі.
Microgrid є складнішою системою, яка:
- керує кількома джерелами;
- враховує накопичення енергії;
- розподіляє навантаження;
- оптимізує режими роботи;
- підтримує паралельну та автономну роботу;
- забезпечує централізований моніторинг;
- може скорочувати витрати не лише під час аварії, а й у звичайному режимі.
Від чого залежить конфігурація Microgrid
Склад і потужність обладнання визначаються після аналізу:
- графіка споживання;
- критичних навантажень;
- необхідної автономності;
- доступних енергоресурсів;
- наявної генерації;
- стану системи електропостачання;
- можливостей приєднання до мережі;
- вимог до резервування;
- перспектив розвитку підприємства.
Тому Microgrid не є готовим типовим комплектом. Це комплексне інженерне рішення, яке проєктується під конкретний об’єкт.