Til hovedinnhold

Design og utvikling av modulære flernivåomformere (MMC) for storskala nettilkoblede solcelle- og batterilagringssystemer

Design og utvikling av modulære flernivåomformere (MMC) for storskala nettilkoblede solcelle- og batterilagringssystemer

Photovoltaic (PV) solenergi er en raskt ekspanderende industri i noen land, for eksempel India. Denne veksten drives av miljøkonsekvensene av tradisjonell kraftproduksjon og statlige insentiver for å gå over til grønne energikilder.

Hybridtopologien i PVBESS-prosjektet består av et MMC-basert grensesnitt for PV-systemer.
Hybridtopologien i PVBESS-prosjektet består av et MMC-basert grensesnitt for PV-systemer.

I kraftsystemperspektiv er imidlertid høy andel av PV en stor utfordring, hovedsakelig fordi den variable produksjonen av solenergi gir forstyrre balansen mellom produksjon og forbruk noe som kan gi problemer med frekvensregulering, spenningssvingninger eller flimmer i sentralnettet.

Det er mange måter å takle variabel produksjon av PV-kraft, for eksempel å begrense produksjon, noe som gjøre at en taper energi. PV-strøm. Et attraktivt alternativ er å koble PV med energilagringssystemer (ESS). Som alternativeni til ESS, i form av pumpekraftverk er batterier en teknologi som begynner å modnes, til en overkommelig pris ved lavt medium spenningsnivå.

Disse omdanner er enheter likestrømmen fra batteriene og solcellene til vekselstrøm på nettet, Batterier kan ha toveis effektflyt, det vil si at de kan tappe/gi effekt fra/til nettet for å lade batteriene når det er overskudd/knapp på energi. Kjernen i integrasjonen av PV-generasjon med batterier i nettet er kraftelektronikken.

Det er mange omformetopologier som kan brukes til dette formålet, og det foregår mye forskning for å forbedre dagens konfigurasjoner.

Modulære flernivå -omformere (MMC) tas nå i bruk i høyspenningsapplikasjoner, men de kan også brukes i lavt til medium spenningsområde. MMC-er er bygd opp av et stort antall små, lavspennings omformere som er koblet i serie, og som fungerer som byggeklosser i et stort system. MMC gir modularitet, skalerbarhet, lav harmonisk forvrengning og høy pålitelighet til PV-applikasjoner, spesielt i en distribuert konfigurasjon. Dessuten har MMC fordeler for PV-applikasjoner, ettersom en PV-celle kan kobles til hver av omformerbyggeklossenei en MMC. Dermed kan hver PV-celle operere uavhengig for å maksimere effektiviteten og øke redundansen.

MMC-topologien kan også være veldig godt egnet for å integrere batterier i systemet i hver modul. Den foreslåtte hybridtopologien i PVBESS-prosjektet består av et MMC-basert grensesnitt for PV-systemer, som bygger inn en lagringsenhet, et batteri i omformeren til et PV-system, t Dette kan lett skaleres til medium spenningsområde. Hovedmålet med prosjektet er å produsere både teoretisk og eksperimentelt erfaring for å vurdere egenskapene til dette konseptet.

Mer spesifikke mål for prosjektene kan beskrives som følger:

  1. Å velge en passende omformerkonfigurasjon for nettintegrering av solcelleanlegg med innebygd batterilagringssystemer.
  2. Å utvikle kontrollstrategier for effektdeling og spenningsbalansering mellom sett med solceller og batterier ved hjelp av MMCs iboende egenskaper. Hovedmål for styringen er å maksimere den totale effektiviteten samtidig som du opererer solceller på beste arbeidspunkt "maximum power point tracking" og regulerer ladetilstand "state of charge" (SOC) for batteriene.
  3. Å valider eksperimentelt kontrollalgoritmen og utformingen av systemet i et relevant laboratoriemiljø.
  4. Å vurdere den tekniske og økonomiske gjennomførbarheten av den foreslåtte ordningen.

 

I tillegg har prosjektet på sikt som mål å etablere et langvarig samarbeid mellom indiske og norske institusjoner for å gjennomføre bredere forskningsprosjekter innen kraftelektronikk og som kan bidra til større utbredelse solcelleanlegget i India og Norge.

Prosjektpartner: Indian Institute of Technology Delhi


Prosjektet er finansiert av Norges Forskningsråds ENERGIX program


 

Publisert onsdag 4. november 2020
952 16 754

Prosjektvarighet

2019 - 2022