Hybrid angin - Fuel Cell Pemanfaatan Energi Terbarukan

Skema Listrik Desa

Abstrak - angin / sel bahan bakar pemanfaatan energi terbarukan hybrid

Skema untuk pembangkit energi listrik dari terbarukan

sumber daya digital disimulasikan dan disajikan dalam makalah ini . itu

diusulkan skema energi hijau terbarukan hybrid memiliki empat kunci

subsistem atau komponen untuk memasok DC diperlukan dan AC

beban listrik . Subsistem pertama mencakup terbarukan

sumber pembangkit dari turbin angin dan Fuel Cell . itu

kedua adalah konverter interface yang digunakan untuk menghubungkan terbarukan

generator energi ke bus DC koleksi umum , dimana

energi yang dihasilkan dikumpulkan . Perangkat ketiga merupakan

ditambahkan inverter antara umum koleksi DC bus dan

menambahkan antarmuka bus AC untuk memberi makan semua beban AC sebelum integrasi

dengan jaringan publik . Subsistem keempat terdiri dari semua

pengendali termasuk termodulasi filter daya . controller

Fungsi utama adalah untuk memastikan pemanfaatan energi yang efisien dan

pencocokan dinamis antara beban dan pembangkit energi hijau

serta stabilisasi tegangan . Kontroler yang diusulkan

dikoordinasikan kesalahan dinamis didorong PI regulator untuk mengontrol

konverter dihubungkan . Terintegrasi energi hijau hibrida

Sistem dengan subsistem kunci digital disimulasikan menggunakan

Matlab / Simulink / Sim -Power lingkungan perangkat lunak dan sepenuhnya

divalidasi untuk pemanfaatan energi yang efisien dan ditingkatkan antarmuka

kualitas daya di bawah kondisi operasi yang berbeda dan beban

kunjungan .

KEYWORDS : Energi angin Terbarukan, turbin angin , sel bahan bakar ,

Kesalahan didorong kontrol multi lingkaran dinamis, Modulated Daya Filter

kompensator .

Kenaikan pesat dalam permintaan untuk energi listrik membutuhkan

pemasangan lebih dari kapasitas energi. Kapasitas energi

dari bahan bakar fosil telah sangat dikonsumsi dan mereka

cadangan telah cepat terkuras dibandingkan dengan yang lain

sumber daya. Akibatnya, ada baru-baru ini fokus pada

pemanfaatan energi terbarukan dan pengembangan sebagai cocok

energi alternatif . Di antara angin sumber daya terbarukan ,

surya dan sel bahan bakar yang semakin penting dan mendapatkan

kepentingan penelitian energi. Setelah tahun 1980-an , biaya

listrik yang disediakan oleh energi angin telah secara drastis

menjatuhkan . Ini pengurangan biaya adalah karena teknologi baru ,

turbin angin lebih efisien dan lebih handal [ 1-4 ] . di

daerah-daerah terpencil terpencil dan masyarakat gersang seperti kecil

pulau , generator set diesel dan turbin gas mikro

biasanya sumber utama pasokan listrik . Bahan bakar fosil untuk

pembangkit listrik memiliki beberapa kelemahan : itu mahal karena

untuk transportasi ke daerah terpencil dan hal itu menyebabkan dunia

polusi pemanasan dan gas rumah kaca . Kebutuhan untuk

menyediakan ekonomis , layak dan lingkungan yang aman

sumber energi alternatif terbarukan hijau sangat penting .

Seperti hijau sumber energi terbarukan seperti angin dan Fue

l

Sel telah mendapatkan penerimaan yang besar sebagai pengganti

konvensional mahal dan menakut-nakuti sumber energi bahan bakar fosil .

Stand-alone energi hijau terbarukan sudah beroperasi di

banyak tempat meskipun variasi dan angin dan hidrokarbon

stokastik alam. Operasi hibrida energi hijau terisolasi mungkin

tidak efektif atau layak dalam hal biaya , efisiensi dan

menyediakan keandalan kecuali stabilisasi yang efektif dan kuat

skema antarmuka AC - DC dan strategi pengendalian yang efektif

sepenuhnya dilaksanakan [ 5,6 ] .

Biaya penurunan pembangkit listrik terbarukan $ / kWh

sumber energi , terutama sel bahan bakar karena industri

pengembangan dan teknologi membran elektrolit . di

sisi lain , variasi kecepatan angin dan tergantung pada

kondisi lingkungan . Oleh karena itu , pendekatan yang efektif

adalah untuk memastikan keragaman energi terbarukan dan efektif

pemanfaatan dengan menggabungkan lebih dari satu energi terbarukan

sumber untuk membentuk energi terintegrasi terkoordinasi dan hibrida

sistem . Sistem energi hijau terpadu merupakan alternatif yang valid

solusi untuk skala kecil mikro -grid listrik untuk remote

pedesaan dan terpencil desa / pulau di mana jaringan utilitas

ekstensi adalah baik mahal dan secara geografis sulit. dalam hal ini

kertas, sistem energi hijau terbarukan hybrid menggabungkan

angin kombinasi dan sumber energi sel bahan bakar . Sebuah sistem

menggunakan kombinasi beragam seperti memiliki keuntungan penuh

menyediakan keragaman, kapasitas dan stabilitas sistem yang menawarkan

kekuatan dari setiap jenis [ 7-11 ] . Tujuan utama dari

Skema energi hijau terintegrasi adalah untuk memberikan keamanan pasokan

bagi masyarakat terpencil . Hybrid energi hijau terpadu

Sistem ini juga bebas polusi , dan dapat menyediakan listrik di

keuntungan relatif layak dan ekonomi mikro jaringan

atau diesel generator set digunakan di desa / listrik pulau .

Yang paling aplikasi teknologi sel bahan bakar masih terbatas

untuk kendaraan listrik hibrida dan tersebar generasi listrik

Beberapa penelitian berurusan dengan aplikasi sistem tenaga

sel bahan bakar dan sistem interaksi . Oleh karena itu,

interaksi sel bahan bakar dengan turbin angin dan sistem kekuasaan

komponen serta beralih drive elektronik untuk motor ,

helikopter dan pengendali sangat penting . Dalam angin makalah ini

turbin dan sel bahan bakar tumpukan mensuplai tenaga listrik ke DC umum

bus dianggap untuk mentransfer sisa yang dihasilkan

energi listrik untuk bus AC umum dihubungkan dengan

jaringan publik [ 12 ] .

II . TATA LETAK DARI STUDI SISTEM

Makalah ini angin / FC skema generasi ganda hibrida

untuk memasok daerah terpencil dengan energi listrik . Agar

memperoleh listrik dari sistem hibrida hijau pada

harga ekonomis , desain topologi dan kontrol harus

dioptimalkan dalam hal operasi terkoordinasi dan tata letak

konfigurasi. Banyak topologi saat ini tersedia untuk

konfigurasi sistem yang terintegrasi hijau , tergantung pada penggunaan

konverter antarmuka berbasis pada kesamaan DC / AC umum

arsitektur bus interface .

Gambar ( 1 ) menunjukkan skema dari sistem belajar dengan

umum DC / AC koleksi umum antarmuka bus . itu

Skema menggunakan koleksi bus DC umum primer dengan

ditambahkan sekunder bus AC umum untuk makan setiap beban AC

dan antarmuka jaringan publik . Usulan energi hijau hibrida

Skema adalah digital simulasi untuk operasi yang berbeda

kondisi dan beban kunjungan . Kontrol dikembangkan

Skema terdiri baru multi- lingkaran terkoordinasi dinamis

kesalahan pengendali didorong dengan regulasi tambahan loop

untuk mengontrol subsistem yang berbeda [ 6,7 ] .

Gambar ( 1 ) Terpadu ( angin - FC ) Hijau Pemanfaatan Energi .

Skema Listrik Desa

Sel bahan bakar dapat dihubungkan secara paralel atau seri untuk mendapatkan

dibutuhkan power rating dari stack . Kekuatan yang diperoleh

cara ini adalah DC di alam dan itu harus dikonversi ke AC untuk

beberapa jenis beban AC . Oleh karena itu , untuk konverter DC AC adalah

diperlukan untuk jenis beban tersebut . Elektrokimia tegangan

perilaku sel bahan bakar umumnya dimodelkan dengan menggunakan

sederhana setara urutan pertama ( RC ) . Sirkuit ini terdiri dari

tiga elemen pasif sirkuit yang menghasilkan urutan pertama

perkiraan respon dinamis dari

elektrokimia kapasitor . Rangkaian meliputi ganda

Lapisan kapasitansi RC secara seri dengan resistansi ohmik . itu

setara resistansi seri yang mewakili energi yang hilang akibat

dengan perlawanan distributif dari elektrolit , elektronik

kontak dan pemisah berpori [ 5 , 6 ] . Hidrogen dirinya sebagai

sumber energi sel bahan bakar yang bersih , berkelanjutan dan emisi

bahan bakar gratis. Saat ini penelitian energi hidrogen

berkonsentrasi pada pengembangan bahan bakar yang efisien dan aman

teknologi sel . Meningkatkan efisiensi output dan

meningkatkan kinerja sel bahan bakar adalah salah utama

topik penelitian .

Angin perancangan sistem konversi terdiri angin

turbin , gear box dan listrik AC generator induksi .

Berbagai jenis pembangkit listrik diimplementasikan seperti

sangkar tupai generator induksi , rotor luka yang dikenal sebagai

ganda makan generator induksi dan magnet permanen

generator sinkron [ 8 ] . Dalam studi ini , diri bersemangat

generator induksi yang digunakan dan dimodelkan bersama dengan

turbin angin yang terdiri dari tiga bilah untuk menangkap energi

meniup angin.

III . ERROR TERKOORDINASI DIDORONG KONTROL

STRATEGI

Gambar ( 2 ) menunjukkan umum empat regulator dikoordinasikan

mengontrol struktur . Sistem hibrida digital simulasi

dan divalidasi menggunakan MATLAB / Simulink - SimPower software

lingkungan dalam rangka untuk menguji kinerja controller untuk

antarmuka perangkat FC stack dan generator angin di bawah

mengubah gangguan beban . Hasil simulasi menunjukkan bahwa efek dari kondisi yang berubah dikompensasi

dengan mengendalikan helikopter DC - DC , yang interface FC

stack untuk bus DC umum. Demikian pula efek angin

variasi kecepatan dikompensasi dengan mengontrol AC - DC

penyearah konverter , yang interface generator angin untuk

DC bus umum . Pengendali lebar pulsa termodulasi

inverter mengurangi efek gangguan beban AC . voltase

stabilisasi dicapai dengan menginstal kekuatan termodulasi

filter pada AC bus umum [ 6 , 12 , 13 ] ...

Pengendali utama terdiri dari empat regulator berikut :

( 1 ) AC - DC regulator converter untuk turbin angin .

( 2 ) DC - AC inverter regulator untuk antarmuka DC - Bus dengan

grid

140

( 3 ) regulator MPFC untuk meminimalkan riak AC - Bus .

( 4 ) DC - DC converter regulator dari Fuel Cell .

Gambar ( 3 ) menunjukkan regulator rinci disebutkan di atas

AC - DC converter regulator mengkompensasi setiap

osilasi dinamis dalam tegangan DC - bus bersama-sama dengan

pengatur induksi generator tegangan . Inverter dan

filter daya termodulasi mengatur AC - Bus . loop

berat faktor ditugaskan untuk memastikan lingkaran waktu scaling dan

aksi kontrol yang dominan . Dalam setiap regulator kesalahan total

Sinyal adalah penjumlahan dari loop kontrol terpisah dan

dimasukkan ke pengendali PI . Total sinyal error untuk memastikan

pemanfaatan daya maksimum multi - loop didorong

melalui PI controller yang digunakan untuk mengkompensasi dinamis

kesalahan total untuk memberikan sinyal kontrol , yang kemudian

dikonversi ke derajat sebagai sudut fase . Fase ini adalah sudut

kemudian dikirim ke Pulse Width Modulated ( PWM ) Generator

melalui saturasi untuk menyesuaikan urutan kedua

IGBT / Diode saklar memicu . Kontrol terkoordinasi

Skema mampu menjamin pelacakan waktu - yang bervariasi

lintasan dengan minimum error steady state .

IV . HASIL SIMULASI DIGITAL

The terpadu sistem AC - DC didorong oleh turbin angin dan FC

tumpukan adalah digital simulasi menggunakan MATLAB / Simulink /

Lingkungan perangkat lunak SimPower untuk memvalidasi terkoordinasi

efektivitas kontrol pada berbagai parameter Array PV

dan beban kunjungan . Model sistem yang terintegrasi

mengalami sejumlah beban wisata dan kecepatan angin

variasi . Sistem beban DC statis meningkat sebesar 50 % pada

t = 6 s dan beban AC adalah dua kali lipat pada t = 10 s . Sistem ini

dikontrol dengan menggunakan dijelaskan dua dasar dinamis

pengendali independen mengatur pengoperasian

elektronik antarmuka konverter , yaitu DC - DC helikopter dan

tahap switching DC - AC inverter yang

dikoordinasikan untuk diatur DC dan kontrol tegangan AC - bus dan

stabilisasi tegangan dalam kasus kunjungan beban tiba-tiba dan

perubahan kecepatan angin .

Angka ( 4 - 6 ) menunjukkan simulasi digital terintegrasi

sistem respon dinamis tegangan DC - bus dan AC - bus

tegangan dan arus menggunakan kesalahan dinamis multi- lingkaran didorong PI

mengendalikan strategi . Angin didorong generator induksi dan FC

tegangan dan arus yang ditarik dalam Angka ( 7 , 8 ) . The digital

simulasi dengan menggunakan Matlab / Simulink / Simpower Software

Lingkungan menunjukkan bahwa wisata di beban sistem yang

dikompensasi oleh kesalahan didorong pengendali DC - DC

helikopter , DC - AC inverter dan termodulasi filter daya . itu

perubahan beban AC memiliki dampak kecil dari variabel sistem

sebagai AC kotak mengkompensasi perubahan ini . Pengaruh angin

perubahan kecepatan dari 12 m / s sampai 10 m / s diselidiki dan

respon sistem umum tegangan DC - bus dan saat

angin generator induksi dan sel bahan bakar yang ditarik dalam Angka

( 9-11 ) . Respon kesalahan pengendali DC bus umum adalah

Gbr . ( 12 ) . Angka ( 13 , 14 ) menunjukkan arus tegangan

hubungan generator angin dan sel bahan bakar , masing-masing. The 3 - D

hubungan arus, tegangan dan daya generator angin dan

sel bahan bakar diambil dalam angka ( 15 , 16 ) . Selain itu

memvalidasi hasil simulasi ketahanan novel

dikoordinasikan hibrida angin / skema FC . Hal ini jelas menunjukkan bahwa

diusulkan dinamis kesalahan didorong kesalahan pengendali PI dapat

memastikan pemanfaatan maksimum dan stabilisasi tegangan dengan

diterima error steady state . Selain itu, DC umum dan

Saat bus AC riak gratis dengan arus masuk minimum

dan wisata riak . Strategi kontrol multi loop dapat

dimodifikasi lebih lanjut untuk memastikan stabilisasi tegangan gabungan dan

pengurangan kerugian dalam sistem yang berbeda energi hijau bertenaga .

Acara analisis ekonomi bahwa pendapatan karena menjual

gas alam dihindari dan CO

2

di pasar internasional memiliki

dampak yang besar pada kelayakan pelaksanaan SKEA . itu

kenaikan biaya investasi SKEA dapat kompensasi jika

gas alam dihindari dapat dijual di pasar internasional

dengan harga berkisar antara 0,032 dan $ 0,042 / m

3

sementara CO

2

Harga berkisar antara 3 dan 8 $ / ton masing-masing. itu

investasi dapat ditutupi lebih dari 10 tahun ( 50 % kehidupan WTGs

waktu) jika gas alam dihindari bisa dijual dengan $ 0,075 / m

3

dan

CO

2

pada $ 8/ton .

Biaya sel bahan bakar saat ini adalah sekitar 4000 $ / kW dan

produsen memiliki tujuan untuk mengurangi biaya ini melalui

tingkat produksi yang lebih tinggi dan perbaikan yang berkesinambungan dalam desain

dan teknologi . Sebagai sel bahan bakar beroperasi secara efisien dan bersih ,

insentif ekonomi termasuk penjualan kredit karbon. ini

insentif dapat mengurangi biaya pembangkitan sel bahan bakar

signifikan . Akibatnya , bahan bakar sel sistem hibrida berbasis bisa

menggantikan sumber daya tradisional dalam waktu dekat .

V. KESIMPULAN

Makalah ini angin hibrida / energi terbarukan FC

Skema pemanfaatan untuk pasokan energi listrik untuk

Desa / pulau atau daerah terpencil . The terbarukan terpadu

Skema dimanfaatkan kesalahan regulator multi- didorong dikoordinasikan

kontroler untuk memastikan pemanfaatan energi yang efektif , DC umum

dan AC bus stabilisasi , kualitas daya ditingkatkan dan dekat

pemanfaatan energi maksimum dalam berbagai operasi

kondisi dan / atau beban kunjungan . The terpadu DC - AC

sistem digital simulasi dan divalidasi menggunakan

Matlab / Simulink / Sim - daya lingkungan Software . itu

sistem studi sampel terdiri dari sel bahan bakar baterai , angin

Sistem konversi energi dengan DC - DC konverter dan DCAC

antarmuka inverter dan termodulasi filter daya

kompensator untuk AC bus stabilisasi . Pengoperasian

Novel kesalahan didorong multi- regulator skema controller untuk

pemanfaatan energi terbarukan hijau hibrida divalidasi bawah

beban kunjungan mendadak dan variasi kecepatan angin . Sebuah novel

listrik termodulasi Filter kompensator digunakan sebagai tegangan

stabilisasi pada bus umum AC . Kesalahan dinamis Novel

regulator didorong terkoordinasi untuk memastikan stabil

dipisahkan umum DC dan AC bus interface dengan minimal

riak arus dan pemanfaatan maksimum dekat .