Abstract
As solar photovoltaic power generation becomes more commonplace, the inherent intermittency of the solar resource poses one of the great challenges to those who would design and implement the next generation smart grid. Specifically, grid-tied solar power generation is a distributed resource whose output can change extremely rapidly, resulting in many issues for the distribution system operator with a large quantity of installed photovoltaic devices. Battery energy storage systems are increasingly being used to help integrate solar power into the grid. These systems are capable of absorbing and delivering both real and reactive power with sub-second response times. With these capabilities, battery energy storage systems can mitigate such issues with solar power generation as ramp rate, frequency, and voltage issues. Beyond these applications focusing on system stability, energy storage control systems can also be integrated with energy markets to make the solar resource more economical. Providing a high-level introduction to this application area, this paper presents an overview of the challenges of integrating solar power to the electricity distribution system, a technical overview of battery energy storage systems, and illustrates a variety of modes of operation for battery energy storage systems in grid-tied solar applications. The real-time control modes discussed include ramp rate control, frequency droop response, power factor correction, solar time-shifting, and output leveling
چکیده
با فراگیر شدن تولید توان فتوولتاییک٬ منقطع بودن ذاتی منابع انرژی خورشیدی بزرگتری چالش بر سر راه شبکه‌های هوشمند آینده است. به ویژه توان خورشیدی grid-tied منبع پراکنده‌ای است که مقدار آن ممکن است شدیداً سریع تغییر کند که در شبکه‌هایی با تعداد زیادی از این منابع کار برای اوپراتور مشکل خواهد شد. برای تجمیع انرژی خورشیدی در شبکه استفاده از سیستم‌های ذخیره‌ی انرژی مبتنی بر باتری گسترش روزافزونی داشته است. این سیستم‌ها قادرند با زمان پاسخ کمتر از یک ثانیه توان اکتیو و راکتیو تحویل داده یا جذب کنند. با این قابلیت‌ها سیستم‌های ذخیره‌ي انرژی مبتنی بر باتری قادر خواهند بود اثرات تولید توان خورشیدی مثل مسائل مربوط به نرخ تغییرات٬ فرکانس و ولتاژ را کاهش دهند. فراتر ازاین کاربردها با تمرکز بر پایداری سیستم٬ سیستم‌های کنترل ذخیره‌ي انرژی می‌توانند در بازار انرژی تجمیع گردند تا انرژی خورشیدی از نظر اقتصادی به صرفه‌تر باشد. با ارائه‌ی یک معرفی کلی در این زمینه این مقاله مروری بر چالش‌های تجمیع انرژی خورشیدی به سیستم توزیع خواهد داشت٬ مروری فنی بر سیستم‌های ذخیره‌ی انرژی مبتنی بر باتری می‌کند و مودهای کاری مختلف را برای سیستم ذخیره‌ی باتری در کاربردهای متصل به شبکه خورشیدی نشان می‌دهد. مودهای کنترلی بی‌درنگی که مورد بحث قرار گرفته‌اند شامل کنترل نرخ تغییرات٬ پاسخ به افت فرکانس٬ تصحیح ضریب توان٬ شیفت زمانی خورشیدی و سطح‌بندی خروجی را شامل می‌شوند.
۱- مقدمه
تجمیع مقدار زیادی از مولدهای توان خورشیدی فتوولتاییک در شبکه برق مجموعه‌ای منحصربفرد از چالش‌ها را بر تأسیسات و اوپراتورهای سیستم تحمیل می‌کند. توان تولیدی از واحدهای PV خورشیدی متصل به شبکه در مقادیری بین چند کیلووات تا چندین مگاوات تولید می‌شود و روانه‌ی سیستم توزیع خواهد شد که در آن سیستم‌ها عمدتا برای جریان توان یک‌طرفه از پست به مشتری طراحی شده‌اند. در شرایط اب‌وهوایی با درخشش زیاد خورشید٬ استفاده‌ی وسیع از PV به معنی تولید پراکنده در مقیاسی است که تاکنون در شبکه تجربه نشده است. چالش‌هایی که در نتیجه‌ی این امر ایجاد می‌شوند را می‌توان به صورت فرصتی برای تولیدکنندگان و تأسیسات است که ابتکار مختلف مربوط به شبکه‌ی هوشمند را به مردم عرضه نمایند...