Eduardo F. Camacho, Tariq Samad, Mario Garcia-Sanz - Control for Renewable Energy and Smart Grids

Введение

Использование возобновляемых источников энергии существенно увеличился как раз после первого большого нефтяного кризиса в конце семидесятых. В то время, экономические вопросы были наиболее важными факторами, следовательно, интерес в подобных процессах снизились после падения цен на нефть. Нынешний всплеск интереса к использованию возобновляемых источников энергии вызвано необходимостью снижения высоких экологических последствий ископаемых энергетических систем. Сбор урожая энергии в крупных масштабах, несомненно, является одним из главных вызовов нашего времени. Будущее энергетической устойчивости в значительной мере зависит от того, как возобновляемые источники энергии проблема не будет решена в ближайшие десятилетия.

Хотя в большинстве энергетических систем, основной источник энергии (топливо) можно манипулировать, это не относится к солнечной и ветровой энергий. Основные проблемы с этими источниками энергии являются стоимость и доступность: ветровой и солнечной энергии не всегда доступны, где и когда это необходимо. В отличие от обычных источников электроэнергии, таких мощностей возобновляемых источников энергии “диспетчеризации”—Выходная мощность не может быть контролируемой. Суточные и сезонные эффекты и ограниченная предсказуемость результата в прерывистой генерации. Умные сети обещают способствовать интеграции возобновляемых источников энергии и обеспечит другие преимущества.

Промышленность должна преодолеть ряд технических вопросов, чтобы доставить возобновляемых источников энергии в значительных количествах. Контроль является одним из ключевых разрешающих технологий для развертывания систем возобновляемых источников энергии. Солнечной и ветровой энергии требует эффективного применения прогрессивных методов контроля. Кроме того, интеллектуальные сети не может быть достигнута без широкого использования технологий управления на всех уровнях.

В данном разделе отчета будет сосредоточиться на двух видах возобновляемых источников энергии—ветра и солнца—и на роль интеллектуальных сетей в решении проблем, связанных с эффективной и надежной поставки и использования электроэнергии и с интеграцией возобновляемых источников. Солнечные и ветровые электростанции демонстрируют изменение динамики, нелинейности и неопределенности—проблемы, которые требуют передовые стратегии управления эффективно решать. Использование более эффективных стратегий контроля позволит не только увеличить производительность этих систем, но хотел бы увеличить количество часов эксплуатации солнечных и ветровых установок и таким образом снизить стоимость киловатт-часа (кВт * ч) производства.

Как ветер и солнечные имеют огромный потенциал для удовлетворения энергетических потребностей мира. В случае ветра, если обычные береговые ветряные турбины с 80-м башни были установлены на 13% земной поверхности, расчетной ветровой энергии, которая может быть коммерчески жизнеспособным составляет 72 тераватт (ТВТ). Что составляет почти в пять раз глобальное энергопотребление во всех формах, которое в настоящее время составляет в среднем около 15 ТВТ. С мощностями, утроилось за последние пять лет, энергия ветра является самым быстрорастущим источником энергии в мире. Используя более крупные ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию в электричество значительно увеличилась средняя Выходная мощность ветровой турбины блока; наиболее крупные производители разработали большие турбины, которые вырабатывают 1,5 до 3,5 мегаватт (МВт) электроэнергии, даже достигнув 5 до 6 МВт на турбину в некоторых случаях. В конце 2009 года, с 159.2 гигаватт (ГВт) ветрогенераторы по всему миру, в первую очередь, сгруппированы вместе для создания небольших ветряных ферм, глобального коллективного потенциала составило 340 тераватт-час (Твт-ч) энергии в год, или 2% мирового потребления электроэнергии. Ряд стран достигли относительно высоких уровней энергии ветра проникновения: около 19% В Дании, 14% в Испании и Португалии, и 7% в Германии и Ирландии. Государственные субсидии были ключевым фактором в увеличении производства ветровой энергии. Эти субсидии, в свою очередь, часто были оправданы стандарты возобновляемого портфеля (Спрп), что в нескольких странах были приняты и, что потребует увеличения производства энергии из возобновляемых источников. В частности, Спрп, как правило, обязывает коммунальные услуги производить указанную долю электроэнергии из возобновляемых источников энергии. Европейский Союз имеет общерегионального ВИЭ до 20% к 2020 году; в Соединенных Штатах 20% к 2030 году с различными целями и лет в зависимости от состояния (например, 15% к 2025 году в Аризоне и 20% к 2020 году в Колорадо).