Projekti / Programi
Mikro-razsmernik za sončne panele
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T190 |
Tehnološke vede |
Elektriško inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
mikro pretvornik, fotovoltaični sistem, optimalna struktura pretvornika, združevanje komponent, vodenje sistema mikro pretvornikov, povezava mikro pretvornikov s števec, vodenje sistema več fotovoltaičnih sistemov, kompatibilnost s pametnimi omrežji
Raziskovalci (26)
Organizacije (3)
Povzetek
Projekt ima tri pri glavne cilje:
Prvi in osnovni cilj je razviti nov koncept mikro-razsmernika za sončne panele, ki bo imel izkoristek višji od 95%, bo zagotavljal galvansko ločitev med sončnimi paneli in izmeničnimi napetostmi na izhodu razsmernika, bo majhnih dimenzij in bo brez elektrolitskih kondenzatorjev. Pri snovanju bo uporabljen inovativni pristop z združevanjem komponent in funkcionalnosti. Mikro-razsmernik bo moral zadostiti vsem standardom, ki veljajo za mikro-razsmernike in bo sposoben komunikacije z nadrejenim sistemom.
Drugi cilj je razviti sistem vodenja skupine mikro-razsmernikov, ki bo nadrejen posameznim mikro-razsmernikom. Bo modularne izvedbe in bo lahko deloval kot samostojna enota ali kot del pametnega števca električne energije. Njegova naloga bo brezžična komunikacija s posameznimi mikro-razsmerniki in izmenjava podatkov o njihovem statusu in razpoložljivih resursih. Na njem se bo izvajalo lokalno vodenje sistema mikro-razsmernikov, ki bo skrbelo za optimalno razdelitev obremenitev v obliki referenc za generacijo jalove moči, v izjemnih primerih pa tudi delovne moči, med posamezne mikro-razsmernike. Skupino mikro-razsmernikov bo navzven prikazoval kot fotovoltaično enoto za proizvodnjo električne energije, s podatki o njeni proizvodnji in razpoložljivih resursih. V primeru vgradnje v števec, bo v števcu implementirana in s konceptom pametnih omrežij kompatibilna komunikacijska povezava poskrbela za komunikacijo z nadrejenim sistemom vodenja, ki bo implementiran v podatkovnem koncentratorju nizkonapetostnega omrežja.
Tretji cilj je razviti in implementirati sistem vodenja v podatkovnem koncentratorju nizkonapetostnega omrežja. V obstoječih pametnih merilnih sistemih v nizkonapetostnih sistemih že obstajajo koncentartorji. Ti komunicirajo s pametnimi števci, zbirajo podatke iz njih in jih posredujejo nadrejenemu sistemu. Za implementacijo algoritma sistema vodenja bo prilagojena in uporabljena nova generacija bolj zmogljivih podatkovnih koncentratorjev in števcev, ki bo podpirala funkcionalnost v skladu s standardi pametnih omrežij. V okviru slednje bo vzpostavljena komunikacija med podatkovnim koncentratorjem in števci, ki bo hitrejša in bolj robustna od obstoječih. Omogočila bo prenos podatkov o napetostih na posameznih števcih in podatkov iz sistemov vodenja skupine mikro-razsmernikov, ki bodo integrirani v števcih. Na dovolj zmogljivem podatkovnem koncentratorju bo razvit in implementiran sistem vodenja nizkonapetostnega omrežja. Ta bo na osnovi podatkov o napetostih na posameznih števcih in razpoložljivih resursih posameznih sistemov mikro-razsmernikov določil referenčne vrednosti za generiranje jalovih, v primeru nuje pa tudi delovnih moči, posameznim sistemom vodenja mikro-razsmernikov. Primarni namen zagotavljati stabilnost delovanja in napetostnih profilov, sekundarni pa minimizacija izgub povezanih s prenosom energije. Podatkovni koncentrator bo lahko nadrejenemu sistemu posredoval podatke o stanju in razpoložljivih resursih v delu omrežja, ki ga bo vodil. Sledenje bi bilo mogoče uporabiti v povezavi s konceptom virtualne elektrarne.
Predlagani projekt združuje raziskovalne in razvojne aktivnosti ter kompetence podjetij Iskra Avtoelektrika d.d. in Iskraemeco d.d., Univerze v Mariboru in TECESa, za razvoj nove, na trgu še ne obstoječe in s konceptom pametnih omrežij kompatibilne ter povsem funkcionalne celovite rešitve, ki obsega mikro-razsmernik, sistem vodenja skupine mikro-razsmernikov in sistem vodenja nizkonapetostnega distribucijskega omrežja implementiran na podatkovnem koncentratorju. Obe podjetji sta hkrati sofinancerja in uporabnika rezultatov projekta. Iskra Avtoelektrika d.d. je globalni proizvajalec pogonskih sklopov, ki si utira pozicijo na razvijajočem se trgu mikro-razsmernikov, Iskraemeco d.d. pa sodi med vodilne svetovne ponudnike naprav in sistemov za merjenje, registracijo in obračun električne energije.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru raziskovalnega projekta so bile razvite novosti v svetovnem merilu, ki se nanašajo na nov koncept mikro-razsmernika (MR), sistem vodenja skupine mikro-razsmernikov (SVSMR) in sistem lokalnega vodenja nizkonapetostnega distribucijskega omrežja (SLVNDO). Na področju MR je bil razvit povsem nov koncept MR. V njem je uporabljen visokofrekvenčni vmesni krog, pulzno-gostotna modulacija in razklopitveno vezje, ki omogoča uporabo kondenzatorja manjše kapacitivnosti. Razviti MR je sposoben sprejemati referenčne vrednosti za generacijo jalove moči in redukcijo oddane delovne moči. V obliki SVSMR je bil vpeljan povsem nov element. Ta izmenjuje informacije z MR in SLVNDO. Na osnovi referenčnih vrednosti, ki mu jih pošilja SLVNDO, SVSMR določi referenčne vrednosti za generacijo jalove in omejevanje delovne moči vsakega MR posebej. Pri tem upošteva tako nelinearne karakteristike fotovoltaičnih panelov in MR, kot tudi trenutne obratovalne razmere vsakega MR in fotovoltaičnega modula. Za zahtevano skupno generirano jalovo moč algoritem SVSMR določi takšne referenčne vrednosti za generacijo jalove moči in omejevanje delovne moči posameznih MI, da je skupna oddana delovna moč fotovoltaične elektrarne z mikro-razsmerniki največja. Tudi SLVNDO je nov elementi, ki je bil v okviru projekta vpeljan v nizkonapetostno distribucijsko omrežje. SLVNDO sproti od pametnih števcev pridobiva informacije o napetostih, tokih in močeh. Na osnovi teh informacij določi optimalne referenčne vrednosti za generacijo jalove moči in omejevanje delovne moči posameznih fotonapetostnih elektrarn, ki so opremljene z mikro-razsmerniki in SVSMR. Cilj razvitega algoritma je zagotavljanje ustreznega napetostnega profila v vseh točkah nizkonapetostnega omrežja in zmanjševanje izgub povezanih s prenosom energije v omrežju. Za testiranje in ovrednotenje razvitih rešitev je bil vzpostavljen edinstven in fleksibilen eksperimentalni sistem. Z uporabo razpoložljivih merilnih verig, procesiranja in prenosa podatkov ter algoritma vodenja omogoča popoln nadzor nad elementi eksperimentalnega sistema. Predstavlja edinstveno infrastrukturo, ki je nujno potrebna za razvoj, testiranje in ovrednotenje sistemov za upravljanje z energijo in rešitev za pametna omrežja.
Pomen za razvoj Slovenije
Vpliv rezultatov raziskovalnega projekta na razvoj Slovenije je večplasten. V okviru projekta je bilo ustvarjeno novo zanje, ki se ga širi v znanstvenih in raziskovalnih krogih, v industriji, v izobraževanem sistemu in v sistemu javnih storitev in služb. V raziskovalnih in znanstvenih krogih objave v obliki revijalnih in konferenčnih člankov prispevajo k splošnemu dvigu znanja in izmenjavi novih idej. Znanje, pridobljeno med izvajanjem projekta je že vsaj delno prenešeno v nove ali izboljšane izdelke in v nove ali izboljšane tehnološke rešitve, ki povečujejo konkurenčnost slovenske industrije na globalnem trgu. Pričakovati pa je mogoče, da se bo novo pridobljeno znanje pokazalo tudi v obliki večjih prihodkov in novih delovnih mest v industriji. V izobraževalnem sistemu je bilo v okviru projekta pridobljeno znanje že vključeno v študijske programe dodiplomskega, magistrskega in doktorskega študija, in sicer v obliki učnih gradiv in predavanj ter laboratorijskih in avditornih vaj. Vse navedeno prispeva k razširjanju rezultatov projekta. Rezultati projekta so že bili predstavljeni sistemskemu operaterju distribucijskega omrežja, distribucijskim podjetjem in dobaviteljem energije. Glede na rezultate Elektro Inštituta Milan Vidmar, je za omogočitev namestitve 1 kWp fotovoltaike v distribucijsko omrežje, treba v samo omrežje vložiti 400 do 500 EUR. Rezultati projekta jasno kažejo, da je omenjen stroške mogoče bistveno zmanjšati z vpeljavo rešitev razvitih v okviru projekta v distribucijska omrežja. To pomeni uporabo “aktivnih” fotovoltaičnih sistemov in sistemov lokalnega vodenja nizkonapetostnega omrežja. Tak pristop “aktivnih” fotovaltaičnih sistemov omogoča priključevanje novih fotovoltaičnih sistemov v obstoječa distribucijska omrežja z minimalnimi stroški.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
