Benefits of Power Electronic Interfaces for Distributed Energy Systems

ABSTRACT

With the increasing use of distributed energy (DE) systems in industry and its technological advancement, it is becoming more important to understand the integration of these systems with the electric power systems. New markets and benefits for DE applications include the ability to provide ancillary services, improve energy efficiency, enhance power system reliability, and allow customer choice. Advanced power electronic (PE) interfaces will allow DE systems to provide increased functionality through improved power quality and voltage/volt–ampere reactive (VAR) support, increase electrical system compatibility by reducing the fault contributions, and flexibility in operations with various other DE sources, while reducing overall interconnection costs. This paper will examine the system integration issues associated with DE systems and show the benefits of using PE interfaces for such applications.

INTRODUCTION

DISTRIBUTED energy (DE) systems, also called dis- tributed generation (DG), are energy systems located at or near the point of use. Typically ranging from 1 kW to 10 MW, they can provide both electricity and in some cases heat. There are a wide variety of potential benefits to DE systems both to the consumer and the electrical supplier that allow for both greater electrical flexibility and energy security . For the customer, these benefits include: reduced price volatility, greater reliability, and improved power quality. There are many potential benefits for the energy supplier, such as released line capacity, reduced transmission and distribution congestion, grid investment deferment and improved grid asset utilization, and the ability of the DE system to provide ancillary services, such as voltage support and stability, volt–ampere reactive (VAR) support, and contingency reserves. Depending on economics, there are a wide variety of applications for DE systems: backup and emergency power, base load power, and peaking power in addition to offering a combined heat and power (CHP) option if the customer has a use for the thermal heat generated by the DE system. In order to increase the usefulness of DE systems and reduce potential impacts, power electronic (PE) interfaces can be used to integrate DE with the existing electrical power system. PE interfaces offer unique capabilities over traditional interconnection technologies. As the price of PE and associated control systems decrease, these types of interconnection interfaces, along with their benefits, will become more prevalent in use with all types of DE systems. This paper examines system integration issues and discusses the benefits of using PE nterfaces for a variety of DE applications.

چکیده

با افزایش استفاده از سیستم های انرژی توزیع شده (DE) در صنعت و پیشرفت تکنولوژیکی آن، درک ادغام این سیستم ها با سیستم های برق افزایش می یابد. بازارهای جدید و مزایای استفاده از DE عبارتند از توانایی ارائه خدمات جانبی، بهبود بهره وری انرژی، افزایش قابلیت اطمینان سیستم، و امکان انتخاب مشتریان. رابط های پیشرفته قدرت الکترونیک (PE) به سیستم های دیجیتال اجازه می دهد تا قابلیت های افزایش یافته را از طریق بهبود کیفیت قدرت و پشتیبانی از ولتاژ / واکنشگر (VAR) افزایش، سازگاری سیستم های الکتریکی را با کاهش مشارکت خطا و انعطاف پذیری در عملیات با منابع مختلف دیگر DE ، در حالی که کاهش هزینه های کلی اتصال. این مقاله مسائل مربوط به یکپارچه سازی سیستم را با سیستم های DE بررسی می کند و مزایای استفاده از اینترفیس های PE را برای چنین برنامه هایی نشان می دهد.

مقدمه

سیستم های توزیع شده انرژی (DE)، که همچنین به نام تولید نسبی (DG) نامیده می شوند، سیستم های انرژی هستند که در نقطه یا نزدیک نقطه استفاده قرار می گیرند. به طور معمول از 1 تا 10 مگاوات می توانند برق را تامین کنند و در بعضی موارد حرارت را فراهم می کنند. مزایای بالقوه سیستم های DE برای مصرف کننده و تأمین کننده برق که منجر به انعطاف پذیری بیشتر برق و امنیت انرژی می شوند، مزایایی بالقوه ای دارند. برای مشتری، این مزایا عبارتند از: کاهش نوسان قیمت، قابلیت اطمینان بیشتر و بهبود کیفیت قدرت. مزایای بالقوه زیادی برای تامین کننده انرژی وجود دارد، از قبیل ظرفیت خطوط آزاد، کاهش تراکم انتقال و توزیع، تعلیق سرمایه گذاری شبکه و بهبود استفاده از دارایی شبکه، و توانایی سیستم DE برای ارائه خدمات جانبی مانند پشتیبانی ولتاژ و ثبات، پشتیبانی از واکنش ولت (VAR) و ذخایر احتمالی. بسته به اقتصاد، انواع مختلفی از برنامه های کاربردی برای سیستم های DE وجود دارد: برق اضطراری و پشتیبان، قدرت بار پایه و قدرت پکیج علاوه بر ارائه یک گزینه گرما و برق ترکیبی (CHP) اگر مشتری برای گرمای حرارتی استفاده می کند تولید شده توسط سیستم DE. برای افزایش سودمندی سیستم های DE و کاهش اثرات بالقوه، می توان از رابط های قدرت الکترونیکی (PE) برای ادغام DE با سیستم قدرت الکتریکی موجود استفاده کرد. اینترفیس های PE قابلیت های منحصر به فردی را نسبت به تکنولوژی های ارتباطی متداول ارائه می دهند. همانطور که قیمت PE و سیستم های کنترل مربوطه کاهش می یابد، این نوع رابط های اتصال، همراه با مزایای آن، در استفاده با انواع سیستم های DE بیشتر شایع می شود. در این مقاله، مسائل ادغام سیستم مورد بررسی قرار می گیرد و مزایای استفاده از nterfaces PE برای انواع DE را مورد بحث قرار می دهد.

Year: 2010

Publisher : IEEE

By : Benjamin Kroposki, Christopher Pink , Richard DeBlasio, Holly Thomas, Marcelo Simoes, and Pankaj K. Sen