CZ307935B6 - Způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti - Google Patents
Způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307935B6 CZ307935B6 CZ2017-857A CZ2017857A CZ307935B6 CZ 307935 B6 CZ307935 B6 CZ 307935B6 CZ 2017857 A CZ2017857 A CZ 2017857A CZ 307935 B6 CZ307935 B6 CZ 307935B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- voltage
- power
- grid
- frequency
- harmonic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims description 68
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 35
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 2
- NQLVQOSNDJXLKG-UHFFFAOYSA-N prosulfocarb Chemical compound CCCN(CCC)C(=O)SCC1=CC=CC=C1 NQLVQOSNDJXLKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- H02J3/382—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Podstata způsobu balancování parametrů kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě s alespoň jedním zdrojem (Z1, Z2), alespoň jedním stacionárním akumulačním zařízením (AKU1, AKU2, AKU3, AKU4), množinou spotřebičů (S1), (S2), (S3), (S4) a s alespoň jedním zařízením vehicle-to-grid (V2G1), (V2G2) pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilu (E1), (E2), spočívá v tom, že zároveň s frekvencí f se současně měří alespoň dva další parametry kvality elektrické energie vybrané ze skupiny: efektivní hodnota napětí Uef, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi, a napětí THDu, změny ve velikosti napětí ∆U, dlouhodobá míra vjemu flikru Plt, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 do řádu 25 a nesymetrie napětí α, přičemž se pomocí řídicí jednotky (ŘJ) s příslušným softwarovým prostředkem (SW) vytvoří plán časového spínání jednotlivých spotřebičů a plán řízeného nabíjení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (E1), (E2) v zařízení vehicle-to-grid (V2G1), (V2G2) v budoucím definovaném časovém úseku a tyto plány se na základě predikce dostatku disponibilní elektrické energie a vývoje parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmoické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí ∆U, dlouhodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí α, v daném místě elektrické sítě upravují tak, aby všechny současně sledované parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí ∆U, dlouhodobá míra vjemu flikru Plt, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí α, v daném místě elektrické sítě v budoucím časovém úseku ležely v mezích odpovídajících standardům dodávky elektrické energie, přičemž tato úprava může probíhat v jednom kroku či ve více po sobě následujících krocích.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě, zejména v tzv. ostrovním systému, kde k elektrické síti je připojeno alespoň jedno zařízení pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilů.
Dosavadní stav techniky
V současné době se prudce rozvíjí segment tzv. „plug-in electric vehicles“, přičemž pod tímto pojmem se rozumí elektromobily, automobily s hybridním pohonem a automobily s vodíkovými palivovými články, všechny opatřené dobij ecími akumulátory Tato vozidla, vybavená zařízením pro tzv. „vehicle to grid“ funkci, budou pro účely následujícího popisu souhrnně označována jako „elektromobily“.
Nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilů z elektrické sítě se provádí pomocí tzv. systémů „vehicle-to-grid“, pro které se v odborné literatuře běžně užívá zkratka V2G. Systémem vehicleto-grid V2G V2G se rozumí zařízení, ve kterém elektromobil prostřednictvím řídicí jednotky vehicle-to-grid V2G komunikuje s elektrickou sítí a řídicí jednotka řídí jak průběh nabíjení akumulátoru elektromobilu, např. reguluje nabíjecí výkon, tak umožňuje regulované vybíjení akumulátoru elektromobilu opačným směrem do elektrické sítě.
To umožňuje regulaci výkonové bilance mezi daným místem elektrické sítě a akumulátory elektromobilů. Regulace výkonu je důležitá např. u velkých parkovacích domů pro elektromobily, vybavených větším počtem paralelních systémů vehicle-to-grid, které při současném dobíjení více elektromobilů způsobí silnou zátěž sítě. Regulace výkonu je ale potřebná také např. u ostrovních systémů, které mají zdroj s omezeným výkonem, např. fotovoltaické panely, a buď nejsou vůbec připojeny k elektrické distribuční soustavě, nebo se snaží odběr z elektrické distribuční soustavy minimalizovat.
Známá řešení pro balancování výkonových parametrů jsou popsána např. v dokumentech CN 104410089, CN 104701882, CN 104682410, CN 103986153 a dalších. Tyto dokumenty ale neřeší kvalitativní parametry elektrické energie v daném místě elektrické sítě, které se také mění v důsledku nabíjení akumulátorů elektromobilů. Pod pojmem „parametry kvality elektrické energie“ rozumíme pro účely dalšího popisu především efektivní hodnotu napětí Uef, frekvenci f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, ale také změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od až do řádu 25 a nesymetrie napětí a.
V běžných elektrických sítích se pro regulování parametrů kvality elektrické energie používají složitá zařízení jako např. dynamické napěťové stabilizátory pro odstranění nebo omezení změn napětí, statické kompenzátory, kompenzátory s přebytky, tyristory spínané kondenzátory, kompenzátory s tyristory řízenými reaktorem a s pevnými kondenzátory, zdroje napětí s měničem s vlastní komutací a zdrojem jalového proudu nebo výkonu, a další podobná zařízení.
Pro účely elektrických sítí se systémy vehicle-to-grid V2G jsou tato řešení nevhodná a drahá.
V elektrických sítích se systémy vehicle-to-grid V2G jsou známa jiná řešení sledující balancování frekvence v elektrické síti. Podle dokumentu US 9630511 B2 se k regulaci frekvence a pro kompenzaci výkonových ztrát v dlouhém vedení používají dvě vzdálené skupiny vozidel se systémy vehicle-to-grid, a řídicí jednotka, která kombinuje elektrickou energii dodávanou oběma skupinami s odlišnou frekvencí a amplitudou. Dokument WO212084196 dále popisuje regulaci frekvence v elektrické síti pomocí omezení odběru činného výkonu nebo naopak jeho dodávkou
- 1 CZ 307935 B6 z dálkově regulovaných a řízených spotřebičů. Podle dokumentu US 2011245987 je známo řešení, kde řídicí jednotka řídí systémy vehicle-to-grid V2G tak, že je-li v daném místě elektrické sítě velký odběr a dojde ke zvýšení frekvence, zvýší se nabíjecí výkony pro nabíjení akumulátorů elektromobilů a naopak.
Nevýhody výše popsaných řešení spočívají vtom, že se zabývají regulací pouze jednoho parametru kvality, a to frekvence, případně využívají změn velikosti napětí dvou vzdálených zdrojů. Dodávka elektrické energie ale může být pro odběratele nevyhovující i z důvodu nesplnění jiných parametrů kvality efektivní hodnoty napětí Uef, harmonického zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změn ve velikosti napětí AU, dlouhodobé míry vjemu flikru Pit, krátkodobé míry vjemu flikru Pst, harmonických napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a. Další nevýhoda známých řešení spočívá v tom, že reagují až na stav, kdy k nadlimitní změně frekvence došlo, což už může být v některých případech stav poruchový, případně může dojít k poškození připojených zařízení.
Podstata vynálezu
Úkolem vynálezu je vytvořit způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti, které by odstraňovaly výše popsané nedostatky, zejména by řešily parametry kvality jako komplexní soubor požadavků na kvalitu elektrické energie, a umožnily by předcházet poruchovým a nežádoucím stavům v síti mnohem drive. V konečném důsledku vynález umožní stabilní dodržení všech kvalitativních parametrů v úzké toleranci.
Předmětem vynálezu je způsob balancování parametrů kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě s alespoň jedním zdrojem, alespoň jedním stacionárním akumulačním zařízením, množinou spotřebičů a s alespoň jedním zařízením vehicle-to-grid V2G pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátoru elektromobilu. Způsob zahrnuje měření frekvence v daném místě elektrické sítě a regulaci frekvence omezením odběru činného výkonu zařízení vehicle-to-grid V2G při dobíjení akumulátoru elektromobilu nebo naopak dodávkou činného výkonu do elektrické sítě ze zařízení vehicle-to-grid V2G při vybíjení akumulátoru elektromobilu. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom:
- že zároveň s frekvencí se současně měří alespoň dva další parametry kvality elektrické energie vybrané ze skupiny: efektivní hodnotu napětí Uef, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, ale také změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a,
- že měření vybraných parametrů kvality elektrické sítě se provádí alespoň u jednoho spotřebiče a alespoň jednoho zařízení vehicle-to-grid,
- že se nejprve pomocí řídicí jednotky s příslušným softwarovým prostředkem vytvoří plán dodávky elektrické energie ze zdroje, plán spotřeby elektrické energie spotřebiči a elektromobily, plán časového spínání jednotlivých spotřebičů a plán řízeného nabij ení/vybíjení akumulátoru elektromobilu pomocí zařízení vehicle-to-grid V2G v budoucím definovaném časovém úseku,
- že plán dodávky elektrické energie se následně v řídicí jednotce s příslušným softwarovým prostředkem porovná s plánem spotřeby elektrické energie, s plánem časového spínání jednotlivých spotřebičů a s plánem řízeného nabijení/vybíjení akumulátoru elektromobilu, přičemž na základě tohoto porovnání řídicí jednotka provede predikci dostatku/nedostatku elektrické energie v elektrické síti v budoucím definovaném časovém úseku a následně predikci vývoje vybraných parametrů kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě v budoucím definovaném časovém úseku,
- že při predikováném nedostatku elektrické energie řídicí jednotka upraví plán spotřeby elektrické energie, plán časového spínání jednotlivých spotřebičů a plán řízeného nabijení/vybíjení akumulátoru elektromobilu tak, že v budoucím definovaném časovém úseku
-2CZ 307935 B6 spotřebiče pracují podle upraveného plánu spotřeby a podle upraveného plánu časového spínání jednotlivých spotřebičů, a zařízení vehicle-to-grid V2G pracují podle upraveného plánu spotřeby a upraveného plánu řízeného nabij ení/vybíjení akumulátoru elektromobilu, pro zajištění dostatku disponibilní elektrické energie v síti,
- že při predikovaném dostatku disponibilní elektrické energie, ale současně nedostatečném alespoň jednom z následujících parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, řídicí jednotka upraví plán spotřeby elektrické energie, plán časového spínání jednotlivých spotřebičů a plán řízeného nabijení/vybíjení akumulátoru elektromobilu tak, že všechny současně sledované parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a v daném místě elektrické sítě v budoucím časovém úseku leží v mezích odpovídajících standardům dodávky elektrické energie.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se krok f) provádí opakovaně. S výhodou se kromě frekvence současně měří parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a.
Předmětem vynálezu je rovněž zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě s alespoň jedním zdrojem, alespoň jedním stacionárním akumulačním zařízením, množinou spotřebičů a s alespoň jedním zařízením vehicle-to-grid V2G pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátoru elektromobilu. Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že dále zahrnuje měřicí přístroje pro měření výkonových toků, měřicí přístroje pro měření aktuální spotřeby elektrické energie, měřicí přístroje pro měření frekvence f a současně alespoň dvou dalších parametrů kvality elektrické energie vybraných ze skupiny: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, jakož i přístroje pro časové spínání provozu jednotlivých spotřebičů a zařízení vehicle-to-grid V2G. Zařízení dále zahrnuje řídicí jednotku pro řízení a balancování parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, ke které jsou všechny uvedené přístroje a zařízení připojeny, a která obsahuje softwarové prostředky pro analýzu a predikci spotřeby a kvality elektrické energie, pro generování plánů spotřeby a kvality elektrické energie, pro časové spínání chodu spotřebičů a pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátoru elektromobilu prostřednictvím zařízení vehicle-to-grid V2G. Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu jsou měřicí přístroje pro měření frekvence f a současně alespoň dvou dalších vybraných parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, připojeny alespoň u některých spotřebičů, které mohou parametry kvality nejvíce ovlivnit, a alespoň u některých zařízení vehicle-to-grid V2G, případně mohou být měřeny všechny spotřebiče a všechna zařízení vehicleto-grid V2G. Dále je výhodné, když se pro balancování parametrů kvality využijí kombinace parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická
-3 CZ 307935 B6 napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a a použijí se měřicí přístroje určené k měření těchto vybraných parametrů.
Softwarové prostředky instalované na řídicí jednotce s výhodou zahrnují prostředky pro vytvoření plánu dodávky elektrické energie ze zdroje, plánu spotřeby elektrické energie spotřebiči a elektromobily, plánu časového spínání jednotlivých spotřebičů a plánu řízeného nabij ení/vybíjení akumulátoru elektromobilu pomocí zařízení vehicle-to-grid V2G v budoucím definovaném časovém úseku, a dále prostředky pro porovnání a úpravu těchto plánů na základě predikce dostatku/ nedostatku disponibilní elektrické energie v síti a predikce vývoje parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, v budoucím definovaném časovém úseku.
V první fázi provozu, kterou lze označit jako „fázi učení“, celé zařízení funguje tak, jako obyčejná nabíjecí stanice pro elektromobily, vybavená stacionárním akumulačním zařízením a zdrojem elektrické energie, např. fotovoltaickou elektrárnou, s tím rozdílem, že měřicí přístroje monitorují výrobu elektrické energie, její spotřebu a toky výkonu mezi jednotlivými subsystémy. Stejně tak je monitorována kvalita elektrické energie u jednotlivých spotřebičů elektrické energie a v dalších místech tak, aby bylo možné přesně definovat ovlivnění parametrů kvality elektrické energie jednotlivými spotřebiči a dalšími zařízeními. Tímto způsobem je vytvořena základní databáze pro učení softwarového prostředku řídicí jednotky. Tato databáze je následně podrobena komplexní analýze s cílem definovat vazby mezi jednotlivými veličinami. K tomuto lze využít například tzv. Kohonenových map. Pomocí této nebo jiné podobné metody jsou definovány vazby mezi výrobou elektrické energie, její spotřebou a parametry kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a.
V druhé fázi zařízení v běžném provozu funguje tak, že na základě vazeb vytvořených ve fázi učení je predikována výroba elektrické energie, její spotřeba a stejně tak očekávané hodnoty jednotlivých parametrů elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a. Pokud predikované hodnoty nepřekračují definované meze, které odpovídají normativům či smluvním podmínkám pro dodávku elektrické energie, a zároveň je dostatek disponibilní energie pro uspokojení veškerých požadavků na provoz spotřebičů, řídicí jednotka do provozu nezasahuje.
Pokud řídicí jednotka predikuje překročení definovaných limitních hodnot parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, dojde k zásahu do plánu časového spínání jednotlivých spotřebičů a dle překročeného vybraného parametru je vybrán spotřebič, jehož provoz je v plánu časového spínání posunut tak, aby nebyla například narušena výroba (v případě instalace v továrně), nebo provoz jiných zařízení. Zařízení vehicle-to-grid V2G se přitom chová buď jako spotřebič, tzn. že odebírá činný výkon, nebo naopak jako zdroj, tzn. že dodává činný výkon do sítě.
Balancování jednotlivých sledovaných parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá
-4CZ 307935 B6 míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, se provádí následovně:
1. Balancování efektivní hodnoty napětí Uef
Zařízení pracuje v běžném provozu, softwarové prostředky řídicí jednotky predikují výrobu elektrické energie, její spotřebu a současně predikují hodnoty vybraných parametrů kvality elektrické energie. Pokud jsou všechny predikované hodnoty v definovaných předem nastavených limitech, řídicí jednotka do provozu nezasahuje. Pokud však dojde ke stavu, že je predikováno překročení horní limitní hodnoty efektivní hodnoty napětí, řídicí jednotka zvýší nabíjecí výkon pro definovaný počet elementárních zařízení vehicle-to-grid V2G o definovanou hodnotu činného výkonu. Tímto dojde ke snížení efektivní hodnoty napětí o definovaný počet voltů. Velikost kroku zvýšení činného výkonu a tomu odpovídající vazbu na velikost snížení efektivní hodnoty napětí řídicí jednotka zná z prvotní fáze učení, kdy dochází k definování těchto vazeb. Pokud v prvním kroku i přes definovanou vazbu nedošlo k dostatečnému snížení efektivní hodnoty napětí, celý cyklus se opakuje iteračním způsobem. Opačně, pokud je predikováno překročení spodní limitní hranice pro efektivní hodnotu napětí, řídicí jednotka dle definovaných vazeb omezí nabíjecí výkon elementárních zařízení vehicle-to-grid V2G na takovou hodnotu, která odpovídá potřebnému zvýšení efektivní hodnoty napětí.
2. Balancování frekvence f
Ve fázi učení jsou definovány vzájemné vazby mezi změnami jednotlivých sledovaných veličin a současně reakce jiných veličin na tyto změny. Řídicí jednotka na základě těchto definovaných vazeb má možnost sledované vybrané parametry kvality elektrické energie ovlivňovat. V distribučních elektrických soustavách platí přímá vazba mezi činným výkonem a frekvencí. Se zvýšením dodávky činného výkonu roste v uzavřeném systému i hodnota frekvence. Pokud řídicí jednotka predikuje blížící se překročení limitní hodnoty pro frekvenci (horní limit), dojde ke zvýšení nabíjecího výkonu pro elementární zařízení vehicle-to-grid V2G. Zvýšení nabíjecích výkonů pro elementární zařízení vehicle-to-grid V2G „odčerpá“ přebytečný výkon v systému, tím dojde ke snížení frekvence a návratu do „normálního“ stavu, kdy nejsou definované limity překračovány. Stejným způsobem zařízení funguje v opačném případě, kdy je predikováno možné snížení frekvence pod definovanou mez. Řídicí jednotka reaguje tak, že omezí nabíjecí výkon elementárních zařízení vehicle-to-grid V2G, případně dle potřeby úplně otočí směr toku výkonu z původního směru k zařízením vehicle-to-grid V2G. Zařízení vehicle-to-grid V2G se potom chová jako zdroj elektrické energie a jednotlivá zařízení vehicle-to-grid V2G dodávají činný výkon do systému. Omezením odběru činného výkonu, případně jeho dodávkou dojde ke zvýšení frekvence zpět nad definovaný limit.
3. Balancování harmonického zkreslení napětí THUu a proudu THDj
Pro balancování harmonického zkreslení platí stejné výchozí nastavení, kdy v prvotní fázi učení jsou definovány vazby mezi jednotlivými sledovanými veličinami. Pokud je řídicí jednotkou predikován stav, že se blíží překročení limitní hodnoty definované pro harmonické zkreslení řídicí jednotka reaguje na tuto informaci tak, že dle definovaných pravidel pro provoz spotřebičů posune provoz vybraného spotřebiče, který svým provozem zvyšuje hodnotu harmonického zkreslení. Posunutím začátku provozu daného spotřebiče o časový krok, např. o 10 min, je zabráněno zvýšení nad definovaný limit. Mezi zařízení, která zvyšují hodnoty harmonického zkreslení lze zařadit například pohony s frekvenčními měniči.
4. Balancování nesymetrie napětí a
Opět po prvotní fázi učení je dle aktuálního plánu spotřeby predikována nadlimitní hodnota nesymetrie napětí. Řídicí jednotka v případě této situace mění plán spotřeby dle charakteru jednotlivých spotřebičů tak, aby v jednotlivých fázích napětí byl odebírán podobný činný výkon.
-5 CZ 307935 B6
Řídicí jednotka má definován vliv jednotlivých spotřebičů na změnu napětí v jednotlivých fázích, znalost těchto vazeb je potom využívána k řízení nesymetrie napětí v zařízení.
5. Řízení zařízení vehicle-to-grid V2G
Řídicí jednotka sleduje informace o stavu akumulačního systému zařízení vehicle-to-grid V2G, zejména pokud se jedná o napětí akumulátoru elektromobilu, disponibilní elektrickou energii pro vybíjení a volnou kapacitu pro nabíjení. Pokud je připojeno více zařízení vehicle-to-grid V2G, sleduje stav všech těchto zařízení současně. Dále sleduje čas připojení a odpojení elektromobilu k zařízení vehicle-to-grid V2G a aktuální stav akumulátoru elektromobilu. Z těchto informací řídicí jednotka určí požadovaný výkon pro nabíjení, případně pro vybíjení, a vygeneruje vybíjecí či nabíjecí plán tak, aby elektromobil byl připraven včetně patřičné rezervy na předpokládaný čas odpojení elektromobilu od zařízení vehicle-to-grid V2G. Přitom je nutno respektovat jmenovitý výkon palubní nabíječky elektromobilu. Řídicí jednotka současně sleduje aktuální tok výkonu a parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, v daném místě elektrické sítě a predikuje v budoucím definovaném časovém úseku tok výkonu a vývoj parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a. V případě, že jsou predikovány parametry v limitech, řídicí jednotka do nabíjení elektromobilů nezasahuje, a nabíjení postupuje dle časového sledu připojení elektromobilů. Pokud je však predikováno blížící se překročení definovaných limitů parametrů kvality: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, potom řídicí jednotka zasáhne do nabíjecích plánů jednotlivých zařízení vehicle-to-grid V2G a přerozdělí, případně zcela otočí směr toků výkonu mezi elektrickou sítí a zařízením vehicle-to-grid V2G. Stejně tak může dojít ke změně objemu mezi stacionárním akumulačním zařízením a zařízeními vehicle-to-grid V2G.
Výhoda způsobu a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti podle vynálezu spočívá v tom, že odstraňuje výše popsané nedostatky známých řešení, především řeší striktní dodržení parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, v daném místě elektrické sítě, což je významné z hlediska dodržení smluvních podmínek jak pro dodavatele, tak pro odběratele elektrické energie. Zároveň umožňuje předcházet poruchovým stavům a následným škodám a penalizacím. Těchto výhod je přitom dosahováno pouze pomocí spotřebičů a zařízení vehicle-to-grid V2G, která jsou k síti připojena, tzn. že není potřeba používat složitá a nákladná přídavná kompenzační zařízení.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže objasněn pomocí výkresů, na nichž obr.l znázorňuje blokové schéma zařízení podle vynálezu, obr.2 znázorňuje postup při provádění způsobu podle vynálezu a obr.3 znázorňuje plán časového spínání spotřebičů.
Příklady uskutečnění vynálezu
-6CZ 307935 B6
Dále popsaný příklad uskutečnění vynálezu popisuje zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a v daném místě elektrické sítě tvořící tzv. ostrovní systém, kde zdroj elektrické energie je fotovoltaická elektrárna se dvěma stringy fotovoltaických panelů, označenými na obr.l jako zdroje Zl, Z2. Množinu spotřebičů Sl, S2, S3, S4 tvoří běžné domácí elektrospotřebiče, stacionární akumulační zařízení AKU1, AKU2, AKU3, AKU4 tvoří čtyři akumulátorové banky, a k síti jsou dále připojena dvě elementární zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilů El. E2. Zařízení dále zahrnuje měřicí přístroje VT1.VT2, VT3, VT4, VT5, VT6, VT7, VT8 pro měření výkonových toků, měřicí přístroje ASI, AS2, AS3, AS4 pro měření aktuální spotřeby elektrické energie a měřicí přístroje pro měření parametrů kvality elektrické energie, jakož i přístroje pro časové spínání provozu jednotlivých spotřebičů Sl, S2, S3, S4. Měřicí přístroje PK1, PK2, PK3, PK4, PK5, PK6 pro měření parametrů kvality elektrické energie jsou běžné přístroje určené k měření příslušných veličin. Na obr.l jsou měřicí přístroje PK1, PK2, PK3, PK4 pro měření parametrů kvality elektrické energie sdružené s měřicími přístroji ASI, AS2, AS3, AS4 pro měření aktuální spotřeby elektrické energie, a měřicí přístroje PK5, PK6 parametrů kvality jsou sdružené s měřicími přístroji VT7, VT8 pro měření výkonových toků. V jiném provedení mohou být měřicí přístroje PK1, PK2, PK3, PK4, PK5, PK6 pro měření parametrů kvality elektrické energie uspořádány samostatně.
Zařízení dále zahrnuje řídicí jednotku ŘJ pro řízení a balancování vybraných parametrů kvality elektrické energie, ke které jsou všechny výše popsané měřicí a spínací prvky připojeny, a která obsahuje softwarové prostředky SW pro analýzu a predikci spotřeby a kvality elektrické energie, generování plánů spotřeby a kvality, pro řízení chodu spotřebičů Sl. S2, S3, S4, a pro nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilů El, E2 prostřednictvím zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2. Schéma zapojení zařízení je znázorněno na obr.l. Zařízení rovněž zahrnuje dva MPTT regulátory označené jako DC/DC měniče. Transformaci DC napětí na třífázovou AC soustavu zabezpečují tři synchronizované stridače označené DC/AC. Na obr.l je označeno přípojné místo LOAD distribuční soustavy, kde je prováděno balancování toků výkonu a parametrů elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a. Zařízení je příkladmo instalováno v automobilovém dopravním centru, které umožňuje automatizované parkování a dobíjení elektromobilů El, E2, kde každé parkovací místo je vybaveno zařízeními vehicle-to-grid V2G1, V2G2 pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátoru elektromobilů El, E2 podle plánu generovaného řídicí jednotkou ŘJ. K elektrické síti je rovněž připojena obytná jednotka s běžnými domácími spotřebiči Sl. S2, S3, S4. V jiných příkladech uskutečnění se vynález může vztahovat i na jiné elektrické sítě s jinými elektrospotřebiči, zejména se může vztahovat i na jiné elektrické sítě než na tzv. ostrovní systémy.
Spotřebiče Sl, S2, S3, S4 znázorněné na obr.l představují pouze příklad jejich kombinace. Jiný příklad kombinace spotřebičů je uveden v následující tabulce:
| Domácí spotřebič | Příkon (W) | Domácí spotřebič | Příkon (W) |
| LDC display 24“ | 25 | Mikrovlnná trouba | 1160 |
| Notebook | 50 | Konvice | 960 |
| Stereopřelirávač | Lednice | 150 | |
| Barevná tiskárna | 1050 | LCD TV 32“ | 110 |
| Klimatizace/vytápění | 1400/200 | Ohřev teplé vody | 550 |
| Příslušenství solárního ohřevu | 80 | Programovatelná zátěž | 0-4000 |
Ϊ Myčka nádobí 2400 i i
Balancování parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, probíhá v několika fázích dle algoritmu na obr.2, kde zkratka ADSM znamená řízení prostřednictvím řídicí jednotky ŘJ.
V první fázi je nej důležitější sestavení plánu časového spínání jednotlivých spotřebičů Sl, S2, S3, S4 elektrické energie pro budoucí definovaný časový úsek t, např. pro nejbližších 24 hodin. Tento plán může být sestaven automaticky na základě dat a vazeb získaných během fáze učení řídicí jednotky ŘJ, nebo jej může sestavit přímo uživatel. Na základě tohoto plánu je vypočtena plánovaná spotřeba elektrické energie pro budoucí definovaný časový úsek t. Příklad plánu časového spínání spotřebičů je zřejmý z obr. 3.
V dalším kroku je provedena predikce parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od až do řádu 25 a nesymetrie napětí a a stavu disponibilní energie ve stacionárních akumulačních zařízeních AKU1, AKU2, AKU3, AKU4. Pokud jsou hodnoty predikovaných parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a v daných limitech, řídicí jednotka ŘJ do řízení nezasahuje. V opačném případě, pokud je predikováno překročení některého ze sledovaných parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a nebo dojde k překročení limitu minimální zásoby disponibilní elektrické energie (v tomto případě 3%), dojde k zásahu řídicí jednotky ŘJ v tom smyslu, že vstoupí do plánu časového spínání spotřebičů Sl, S2, S3, S4 a dle definovaných priorit a pravidel upraví tento plán tak, že dojde k přesunu sepnutí vybraného spotřebiče Sl, S2, S3, S4 s nejnižší prioritou na pozdější dobu. V konkrétním případě se jedná např. o posunutí provozu myčky S4 o 10 minut dopředu (10 minut je nastavený interval, se kterým řídicí jednotka ŘJ pracuje).
Následně je předchozí krok opakován až do doby, než jsou splněny veškeré podmínky pro dodržení všech současně sledovaných parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, ale také je zajištěný dostatek disponibilní energie.
Výsledkem je stav, kdy všechny sledované parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a jsou v definovaných mezích a ostrovní systém má dostatek disponibilní energie.
Vývoj balancování jednotlivých parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a je
-8CZ 307935 B6 patrný z následující tabulky, ve které jsou zachyceny stavy elektrické sítě při čtyřech po sobě následujících iteracích, kde v prvé iteraci byl pro budoucí definovaný časový úsek predikován nedostatek disponibilní elektrické energie a současně překročení limitu změny frekvence f, ve druhé iteraci bylo predikováno pouze překročení limitu změny frekvence f, ve třetí iteraci bylo predikováno překročení limitů celkového harmonického zkreslení napětí THDu nebo celkového harmonického zkreslení proudu THDi a ve čtvrté iteraci bylo dosaženo vyrovnaného stavu, kdy byl predikován jak dostatek disponibilní elektrické energie, tak její dostatečná kvalita ve všech sledovaných parametrech: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, přičemž tohoto cílového stavu bylo dosaženo posouváním provozu myčky nádobí S4 na pozdější dobu. Stejným způsobem se reguluje provoz dalších spotřebičů Sl, S2, S3 i zařízení vehicle-to-grid V2G V2G1, V2G2, pracujících buďto v režimu spotřebiče, nebo v režimu zdroje.
| Iterace | Průběh celkové spotřeby | Produkce energie | Max spotřeba | PQP's ( Afreq THDi | max hoc THDu | nota) Pit | Pst | Akce |
| 1. | :, ,ΝχχχχχÍxxxxí,,, Nxxxxx | η | 0 · Hz 15% | 3,55% | 0,81 | 1,24 | posuň myčku o 10 minut vpřed | |
| 2. | í.,...... , ....... V > ¢0¾ .....: | 32% | 0.115% | 4,80% | 0,81 | 1,24 | posuň myčku o 10 minut vpřed | |
| 3. | ; ; ; ; ; > : X 4'.'% i·· <..·:···: ·: ·:··.^. X .XX.: 0% ί.. SŠŠSS.. .x. .x. íšiWŠ... č· | 55% | 52% | 0.05Hz S0% | 3.55% | 1,4 | 1,36 | posuň myčku o 10 minut vpřed |
| 4. | 4r.% ;. >··ϊ···χ·ί -ί J -i· Á-i-N G : | 55% | 52% | 0.05Hz 17% | 3,10% | 0,91 | 1,22 | bez akce |
Při využívání zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 k regulaci parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a se postupuje tak, jak je popsáno v části podstata vynálezu. K zařízení jsou dle obr.l připojena dvě zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2. Ve skutečnosti bude těchto zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 připojeno mnohem více, u parkovacích domů jich mohou být řádově desítky. Řízení probíhá takovým způsobem, že v první fázi řídicí jednotka ŘJ dostane informaci, zda a v kolika zařízeních vehicle-to-grid V2G1, V2G2 je připojen elektromobil El, E2. Dále řídicí jednotka ŘJ dostane informaci, jaký je aktuální stav tzn. kapacita akumulátorů jednotlivých elektromobilů El, E2. Tím je řídicí jednotka ŘJ informována o aktuální akumulované elektrické energii v celé soustavě zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2. Vzhledem ktomu, že každé zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 je určeno pro konkrétní elektromobil El, E2, zná řídicí jednotka ŘJ z historie nabíjecích a vybíjecích cyklů ve fázi učení i průměrný každodenní dojezd každého elektromobilu El, E2. Na základě těchto informací je schopen příslušný softwarový prostředek SW určit dostupnou kapacitu každého elektromobilu El, E2, jak pro případné nabíjení, tak pro případné vybíjení. Přitom je počítáno s energetickou rezervou pro případ delší požadované dojezdové vzdálenosti, než je průměrný denní standard
-9CZ 307935 B6 každého elektromobilu El, E2. Řídicí jednotka ŘJ také z fáze učení zná pravděpodobné časy pripojení/odpojení elektromobilu El, E2 k/od systému vehicle-to-grid V2G V2G1, V2G2.
Na základě informaci o aktuální kapacitě akumulátoru každého elektromobilu El, E2, o celkové kapacitě akumulátoru každého elektromobilu El, E2, o pravděpodobných časech pripojení/odpojení každého elektromobilu El, E2 a o maximálním nabíjecím a vybíjecím výkonu každého elektromobilu El, E2, řídicí jednotka definuje priority a upraví plán nabijení/vybíjení jednotlivých elektromobilů El, E2 pomocí zařízení vehicle-to-grid V2G V2G1, V2G2.
Např. při rostoucí frekvenci f v síti vznikne požadavek na zvýšený odběr činného výkonu, řídicí jednotka ŘJ pomocí příslušného softwarového prostředku SW následně podle výše uvedených informací vytvoří pořadí, časy a výkon pro nabíjení elektromobilů El. E2, které se prostřednictvím zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 začnou nabíjet. Výsledkem je např. že jedno zařízení V2G1 začne plným výkonem 6kW nabíjet první elektromobil El a druhé zařízení vehicle-to-grid V2G2 začne nabíjet sníženým výkonem 2kW druhý elektromobil E2. Důvodem odlišných nabíjecích výkonů je znalost aktuálního stavu akumulátorových baterií jednotlivých elektromobilů El, E2 a také čas, kdy bude potřeba s jednotlivými elektromobily-E 1, E2 odjet.
Pro ostatní parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, řízení zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 funguje obdobně. Vždy jsou stanoveny priority, které zařízení vehicle-to-grid V2G1, V2G2 se do procesu balancování parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, zapojí, jakým výkonem se zapojí a po jaký čas se zapojí a to i pro případ opačného toku výkonu, tzn. při vybíjení.
Průmyslová využitelnost
Způsob a zařízení podle vynálezu jsou využitelné zejména v městských aglomeracích, kde se předpokládá vysoký rozvoj infrastruktury pro systémy vehicle-to-grid V2G a současně je v těchto lokalitách vysoká koncentrace zařízení, která snižují kvalitu elektrické energie.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (7)
1. Způsob balancování parametrů kvality elektrické energie v daném místě elektrické sítě s alespoň jedním zdrojem (Zl), (Z2), alespoň jedním stacionárním akumulačním zařízením (AKU1), (AKU2), (AKU3), (AKU4), množinou spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a s alespoň jedním zařízením vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2) pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilů (El), (E2), způsob zahrnuje měření frekvence v daném místě elektrické sítě a regulaci frekvence omezením odběru činného výkonu zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2) při dobíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2) nebo naopak dodávkou činného výkonu do elektrické sítě ze zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), V2G2) při vybíjení akumulátoru elektromobilu (El, E2), vyznačující se tím,
a) že zároveň s frekvencí (f) se současně měří alespoň dva další parametry kvality elektrické energie vybrané ze skupiny: efektivní hodnota napětí Uef, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá
- 10CZ 307935 B6 míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a,
b) že měření vybraných parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, se provádí alespoň u některého ze spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4), a současně alespoň u některého ze zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2),
c) že se nejprve pomocí řídicí jednotky (ŘJ) s příslušným softwarovým prostředkem (SW) vytvoří plán dodávky elektrické energie ze zdroje (Zl), (Z2), plán spotřeby elektrické energie spotřebiči (Sl), (S2), (S3), (S4) a elektromobily (El), (E2), plán časového spínání jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a plán řízeného nabíjení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2) pomocí zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2) v budoucím definovaném časovém úseku,
d) že plán dodávky elektrické energie se následně v řídicí jednotce (ŘJ) s příslušným softwarovým prostředkem (SW) porovná s plánem spotřeby elektrické energie, s plánem časového spínání jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a s plánem řízeného nabíjení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2), přičemž na základě tohoto porovnání řídicí jednotka (ŘJ) provede predikci dostatku/nedostatku disponibilní elektrické energie v elektrické síti v budoucím definovaném časovém úseku a následně predikci vývoje parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá amíra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, v daném místě elektrické sítě v budoucím definovaném časovém úseku,
e) že při predikováném nedostatku disponibilní elektrické energie řídicí jednotka (ŘJ) upraví plán spotřeby elektrické energie, plán časového spínání jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a plán řízeného nabíjení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2) tak, že v budoucím definovaném časovém úseku spotřebiče (Sl), (S2), (S3), (S4) pracují podle upraveného plánu spotřeby a podle upraveného plánu časového spínání jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4), a zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2) pracují podle upraveného plánu spotřeby a upraveného plánu řízeného nabíjení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2), pro zajištění dostatku disponibilní elektrické energie v síti,
f) že při predikovaném dostatku disponibilní elektrické energie, ale současně nedostatečném alespoň jednom vybraném parametru kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, řídicí jednotka (ŘJ) upraví plán spotřeby elektrické energie, plán časového spínání jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a plán řízeného nabíjení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2) tak, že všechny současně sledované vybrané parametry kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a v daném místě elektrické sítě v budoucím časovém úseku leží v mezích odpovídajících standardům dodávky elektrické energie.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok f) se provádí opakovaně.
- 11 CZ 307935 B6
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zároveň s frekvencí (f) se současně měří parametry kvality elektrické energie: Uef, THDU.
4. Zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, v daném místě elektrické sítě s alespoň jedním zdrojem (Zl), (Z2), alespoň jedním stacionárním akumulačním zařízením (AKU1), (AKU2), (AKU3), (AKU4), množinou spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a s alespoň jedním zařízením zařízení vehicle-to-grid (V2G1), (V2G2) pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátorů elektromobilů (El), (E2), vyznačující se tím,, že zahrnuje měřicí přístroje (VT1), (VT2), (VT3), (VT4), (VT5), (VT6), (VT7), (VT8) pro měření výkonových toků, měřicí přístroje (ASI), (AS2), (AS3), (AS4) pro měření aktuální spotřeby elektrické energie, měřicí přístroje (PK1), (PK2), (PK3), (PK4), (PK5), (PK6) pro měření frekvence a současně alespoň dvou dalších parametrů kvality elektrické energie vybraných ze skupiny: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, jakož i přístroje (ČS1), (ČS2), (ČS3), (ČS4), (ČS5), (ČS6) pro časové spínání provozu jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2), dále zahrnuje řídicí jednotku (ŘJ) pro řízení a balancování parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, ke které jsou všechny výše popsané přístroje a zařízení připojeny, a která obsahuje softwarové prostředky (SW) pro analýzu a predikci spotřeby a kvality elektrické energie, pro generování plánů spotřeby a kvality elektrické energie, pro časové spínání chodu spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4), a pro řízené nabíjení a vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2) prostřednictvím zařízení vehicle-to-grid (V2G1), (V2G2).
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že měřicí přístroje (PK1), (PK2), (PK3), (PK4), (PK5), (PK6) pro měření frekvence f a současně alespoň dvou dalších parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, jsou připojeny alespoň k některým spotřebičům (Sl), (S2), (S3), (S4), a alespoň k některým zařízením vehicle-to-grid (V2G1), (V2G2).
6. Zařízení podle některého z nároků 4 až 5, vyznačující se tím, že měřicí přístroje (PK1), (PK2), (PK3), (PK4), (PK5), (PK6) pro měření frekvence a současně alespoň dvou dalších parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a jsou sdružené s alespoň některými z měřicích přístrojů (VT1), (VT2), (VT3), (VT4), (VT5), (VT6), (VT7), (VT8) pro měření výkonových toků a měřicích přístrojů (ASI), (AS2), (AS3), (AS4) pro měření aktuální spotřeby elektrické energie,
7. Zařízení podle některého z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že softwarové prostředky (SW) zahrnují prostředky pro vytvoření plánu dodávky elektrické energie ze zdroje (Zl), (Z2), plánu spotřeby elektrické energie spotřebiči (Sl), (S2), (S3), (S4) a elektromobily (El), (E2), plánu časového spínání jednotlivých spotřebičů (Sl), (S2), (S3), (S4) a plánu řízeného nabijení/vybíjení akumulátoru elektromobilu (El), (E2) pomocí zařízení vehicle-to-grid V2G (V2G1), (V2G2) v budoucím definovaném časovém úseku, a dále prostředky pro porovnání a úpravu těchto plánů na základě predikce dostatku/nedostatku disponibilní elektrické energie v síti a predikce vývoje parametrů kvality elektrické energie: efektivní hodnota napětí Uef, frekvence f,
- 12CZ 307935 B6 harmonické zkreslení dané obsahem harmonických složek proudu THDi a napětí THDu, změny ve velikosti napětí AU, dlouhodobá míra vjemu flikru Pit, krátkodobá míra vjemu flikru Pst, harmonická napětí vyšších řádů od 1 až do řádu 25 a nesymetrie napětí a, v budoucím definovaném časovém úseku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-857A CZ307935B6 (cs) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-857A CZ307935B6 (cs) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2017857A3 CZ2017857A3 (cs) | 2019-07-10 |
| CZ307935B6 true CZ307935B6 (cs) | 2019-08-28 |
Family
ID=67141278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-857A CZ307935B6 (cs) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307935B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308496B6 (cs) * | 2020-01-27 | 2020-09-23 | Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava | Systém řízení AC nabíjecí stanice nebo skupiny nabíjecích stanic pro lokální distribuční sítě s omezenou rezervovanou kapacitou a způsob řízení pomocí tohoto systému |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012191825A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | エネルギマネジメントシステム |
| US20140058571A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-27 | Nec Laboratories America, Inc. | Multi-objective energy management methods for micro-grids |
| EP2787598A1 (en) * | 2011-11-28 | 2014-10-08 | Kyocera Corporation | Power control device, power control system, and power control method |
| WO2015046320A1 (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | 積水化学工業株式会社 | ホームエネルギーマネージメントシステム及びホームエネルギーマネージメント方法 |
| KR20160001249A (ko) * | 2014-06-27 | 2016-01-06 | (주) 이이시스 | 태양광 발전과 에너지 저장 시스템을 이용한 홈 에너지 관리 시스템 |
| DE102015008305A1 (de) * | 2015-06-29 | 2016-12-29 | Karlsruher Institut für Technologie | Energiemanagementsystem für ein Energieerzeugungssystem |
| JP2017229233A (ja) * | 2013-12-02 | 2017-12-28 | 株式会社東芝 | エネルギー管理システム、エネルギー管理方法、プログラム、サーバおよびクライアント装置 |
-
2017
- 2017-12-29 CZ CZ2017-857A patent/CZ307935B6/cs unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012191825A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | エネルギマネジメントシステム |
| EP2787598A1 (en) * | 2011-11-28 | 2014-10-08 | Kyocera Corporation | Power control device, power control system, and power control method |
| US20140058571A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-27 | Nec Laboratories America, Inc. | Multi-objective energy management methods for micro-grids |
| WO2015046320A1 (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | 積水化学工業株式会社 | ホームエネルギーマネージメントシステム及びホームエネルギーマネージメント方法 |
| JP2017229233A (ja) * | 2013-12-02 | 2017-12-28 | 株式会社東芝 | エネルギー管理システム、エネルギー管理方法、プログラム、サーバおよびクライアント装置 |
| KR20160001249A (ko) * | 2014-06-27 | 2016-01-06 | (주) 이이시스 | 태양광 발전과 에너지 저장 시스템을 이용한 홈 에너지 관리 시스템 |
| DE102015008305A1 (de) * | 2015-06-29 | 2016-12-29 | Karlsruher Institut für Technologie | Energiemanagementsystem für ein Energieerzeugungssystem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2017857A3 (cs) | 2019-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rodrigues et al. | An inclusive methodology for Plug-in electrical vehicle operation with G2V and V2G in smart microgrid environments | |
| Kikusato et al. | Electric vehicle charge–discharge management for utilization of photovoltaic by coordination between home and grid energy management systems | |
| Azzouz et al. | Real-time optimal voltage regulation for distribution networks incorporating high penetration of PEVs | |
| Knezović et al. | Distribution grid services and flexibility provision by electric vehicles: A review of options | |
| Wang et al. | Harmonizing AC and DC: A hybrid AC/DC future grid solution | |
| Rocabert et al. | Control of power converters in AC microgrids | |
| Rahman et al. | Coordinated control of three-phase AC and DC type EV–ESSs for efficient hybrid microgrid operations | |
| US9205756B2 (en) | Battery system | |
| US10110061B2 (en) | Energy storage device for an electrical AC voltage grid | |
| US9780565B2 (en) | System and method for controlling frequency | |
| CN108667147B (zh) | 一种含多微电网的柔性中压直流配电中心优化调度方法 | |
| Restrepo et al. | Three-stage distribution feeder control considering four-quadrant EV chargers | |
| Jain et al. | A grid connected PV array and battery energy storage interfaced EV charging station | |
| JP7484842B2 (ja) | 電力管理システム、充電設備、サーバおよび電力需給バランスの調整方法 | |
| Gümrükcü et al. | Optimal management for megawatt level electric vehicle charging stations with a grid interface based on modular multilevel converter | |
| CN114665462A (zh) | 电力管理系统、服务器以及电力供需的调节方法 | |
| CZ307935B6 (cs) | Způsob a zařízení pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti | |
| Chakraborty et al. | Hierarchical control of networked microgrid with intelligent management of TCLS: a case study approach | |
| CN116667498A (zh) | 一种储能系统的充电控制方法、装置和储能变流系统 | |
| WO2023105455A1 (en) | Energy distribution system and method of controlling the distribution of energy | |
| Arya et al. | Solar powered EV fast charging station to support distribution grid | |
| CN112913102A (zh) | 使用可再生能源的电力供给设备 | |
| Alharbi et al. | Control and Hardware-in-the-Loop Simulation of Community Energy Storage Systems Based on Repurposed Electric Vehicle Batteries | |
| JP2017028969A (ja) | 電力管理装置 | |
| CZ33341U1 (cs) | Systém pro balancování parametrů kvality elektrické energie v elektrické síti |