Analiză asupra funcționării unei microrețele

Introducere

Conceptul de "microgrid", în traducere ad literam înseamnă microrețea electrică. Aceste microrețele cu comandă automată există de mai multe decenii acolo unde condițiile tehnologice și economice ale unei anumite zone nu permit conectarea consumatorilor la rețeaua principală de electricitate a comunitații. Datorită flexibilității și a costurilor competitive, principala resursă energetică pentru aceste microrețele este reprezentata de combustibilii fosili, dar în același timp noile tehnologii din domeniul energiilor regenerabile și politicile dure de promovare a acestui domeniu au făcut ca interesul pentru aceste noi tehnologii să fie în creștere.

În Europa și in intreaga lume multe state și-au stabilit ținte bine gândite și termene realiste în care un anumit procent din producția de energie a unei țări să provină doar din surse regenerabile de energie. Din grupul acestor țari, putem enumera Marea Britanie care are un procent ținta de 15% din totalul de energie produsă să provină din surse regenerabile până în anul 2016, Germania care promoveaza o politică mai agresivă care încurajează aceste tipuri de surse de energie si are ca țintă un procent de 25-30% până în anul 2020, iar ulterior un procent de 50% până in anul 2030.

În Statele Unite ale Americii, statul California are ca țintă propusă un procent de 33% din totalul de energie produsă să provină din energii regenerabile până în anul 2020. În Canada, provincia Ontario se aplică o serie de măsuri economice pentru a încuraja investițiile efectuate în domeniul energiei regenerabile.

În cadrul Uniunii Europene, în anul 2009 se observa o creștere a investițiilor în domeniul energiilor verzi. Aproximativ 55% din noile capacitați de producție bazate pe energii regenerabile erau de exploatare a vântului (energie eoliană) și a soarelui (energie solară, fotovoltaică).

Pentru a putea integra aceste surse de energie în sistemul de distribuție, trebuie îndeplinite anumite cerințe de ordin tehnic și economic care se referă în special la siguranța în alimentarea consumatorilor, fiabilitatea instalațiilor existente și modul în care noile sisteme integrate pot afecta negativ sistemele deja existente.

Următoarele probleme pot include:

- reorganizarea zonelor unde cererea și oferta pentru energie este imprevizibilă si introducerea rezervării corespunzătoare

- asigurarea fiabilitații și funcționarea corectă din punct de vedere tehnic și economic pentru microrețelele cu generare intermitentă în modul independent de funcționare

- proiectarea unor sisteme de gestiune a cererii care permite clienților sa reacționeze la nevoile rețelei

- asigurarea unui mediu investițional care permite competitivitatea pe acest segment de piața și oferirea de stimulente care încurajează investițiile energetice de acest tip

- reproiectarea sistemelor de protecție ale rețelelor care asigură circulația bidirecțională de putere

- dezvoltarea de noi sisteme de control a tensiunii și a frecvenței care să completeze creșterea în număr a sistemelor de distribuție bazate pe electronică de putere

- dezvoltarea pieței și a mecanismelor de control care să permită integrarea acestor microrețele in timp și într-un mediu lipsit de orice fel de impediment tehnic sau economic

Microrețelele reprezintă o alternativă interesantă care oferă soluții simple la problemele de integrare a surselor de energie distribuite în sistemele energetice naționale. În prezent, dezvoltarea acestui tip de rețea se bazeaza pe creșterea fiabilitații și securitații prin regândirea sistemelor de protecție și control care asigură funcționarea corectă și sigură a microrețelelor atât dacă fac parte dintr-un sistem mai mare de distribuție cât și în cazul rețelelor care funcționează independent.

Capitolul 1

Conceptul de microrețea

1.1. Definiții și generalități

Acest concept a fost introdus ca o soluție pentru integrarea în condiții de siguranță a resurselor energetice distribuite și a sistemelor de stocare a energiei în cadrul rețelelor electrice naționale si internaționale. Aceste microrețele reprezintă pentru sistemul național un simplu element ce răspunde la comenzile directe ale sistemului de control al rețelei principale de energie electrică dintr-o anumită zonă.

O definiție detaliată este înca în discuție, dar o microrețea poate fi descrisă cel mai bine ca un sistem de generare distribuită combinat cu un sistem de stocare a energiei, acest sistem fiind conectat la sistemul de distribuție principal printr-un punct de conexiune comună.

Microrețelele reprezintă în realitate insule lăsate intenționat în diferite incinte si locații unde se găsesc portiuni ce fac parte din sistemele locale de distributie a utilitatilor si unde se gaseste cel putin un grup producator de energie si sarcinile aferente acestuia. Unitatile producatoare pot fi de generare distribuita (DG - ”Distributed Generation") sau de stocare distribuita (DS -"Distributed Storage") si in cele mai multe cazuri pot fi folosite concomitent pentru a furniza energie electrica catre microretea. Intr-o microretea, sursele de energie si sarcinile lor pot fi deconectate si reconectate la retea cu cele mai mici efecte pentru sarcinile locale deservite.

O microrețea poate funcționa atât în interconexiune cu alte rețele cât și în mod independent. Aceasta poate comuta între aceste doua stari în mod direct și independent de alte elemente de rețea. În starea de interconectare, deficitul de energie poate fi negociat și primit din rețeaua principală ("Main Grid") iar in cazul excesului de producție dintr-o microrețea, aceasta poate fi debitată în sistemul principal și pot fi obținute servicii auxiliare. În modul independent de funcționare, puterea activă si reactivă generată în interiorul microrețelei, incluzând și transferul temporar de putere către unitățile de stocare trebuie să fie mereu în echilibru cu cerințele locale de energie.

Pot exista potențiale beneficii pentru clienți în urma folosirii microrețelelor de distribuție, inclusiv îmbunătățirea fiabilității sistemelor prin existența posibilității de injecție de putere activă în porțiunea insularizată din cadrul sistemului electroenergetic în timpul unei pene de curent sau rezolvarea problemelor referitoare la calitatea energiei electrice prin reducerea distorsiunilor armonice suportate de sarcină. Alt beneficiu direct al acestui tip de sistem este reprezentat de rezolvarea problemelor de supraîncarcare a sistemuluielectroenergetic. Astfel, deconectând microrețeaua și funcționând în modul independent cu consumatorii rămânând conectați, rețeaua principală inregistrează o încarcare mai redusă și beneficiază de timpul necesar rezolvării unor probleme de mentenanță.