SK7570Y1 - Method for processing of surplus electricity of local power supply and its connection - Google Patents
Method for processing of surplus electricity of local power supply and its connection Download PDFInfo
- Publication number
- SK7570Y1 SK7570Y1 SK50148-2014U SK501482014U SK7570Y1 SK 7570 Y1 SK7570 Y1 SK 7570Y1 SK 501482014 U SK501482014 U SK 501482014U SK 7570 Y1 SK7570 Y1 SK 7570Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- power
- local
- electricity
- processing
- internal distribution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Technické riešenie sa týka spôsobu merania, regulácie a spracovania prebytkového výkonu lokálneho zdroja elektrickej energie, predovšetkým obnoviteľného zdroja s ťažko predikovateľným výkonom. Lokálnym zdrojom môže byť fotovoltická alebo veterná, alebo vodná elektráreň. Technické riešenie opisuje tiež zariadenie a zapojenie, ktorým sa prebytkový výkon smeruje do optimálneho využitia v lokalite zdroja.The technical solution relates to a method of measuring, regulating and processing the surplus power of a local electric power source, in particular a renewable power source with hardly predictable power. The local source may be a photovoltaic or wind or hydroelectric power plant. The technical solution also describes the equipment and wiring by which the excess power is directed to optimum use at the source site.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Rastie počet malých zdrojov elektrickej energie, ktoré sú umiestnené v blízkosti stavebných objektov a získavajú energiu z obnoviteľných zdrojov. Stavebný objekt, napríklad rodinný dom alebo kancelárska budova, spotrebováva energiu z lokálneho zdroja. Ak je lokálna spotreba väčšia, ako je aktuálny výkon lokálneho zdroja, spotrebováva sa aj elektrická energia z verejnej elektrickej siete, ku ktorej je objekt pripojený (pripojenie ON Grid). Ak je lokálna spotreba menšia, ako je aktuálny výkon lokálneho zdroja, prebytkový výkon sa dodáva do verejnej elektrickej rozvodnej siete. Obnoviteľné zdroje sú v rastúcej miere pripájané do verejnej elektrickej rozvodnej siete, čo od určitej hranice spôsobuje problémy s dodržaním stability siete, pretože výkon dodávaný do siete z množstva malých obnoviteľných zdrojov sa z pohľadu prevádzkovateľa siete nedá regulovať. Reakciou na tieto problémy je znižovanie výkupnej ceny elektrickej energie až do situácie, kedy sa prebytok elektrickej energie môže dodávať do verejnej elektrickej siete len zadarmo, prípadne sa od určitej hranice môže takéto dodávanie elektrickej energie finančne penalizovať, aby sa kompenzovali technické opatrenia, ktoré prevádzkovateľ siete musí vykonať na zachovanie stability elektrickej siete.There is an increasing number of small sources of electricity that are located near buildings and receive energy from renewable sources. A building, such as a family house or office building, uses energy from a local source. If the local power consumption is greater than the current power of the local power source, the electricity from the public grid to which the object is connected (ON Grid connection) is also consumed. If the local consumption is less than the actual power of the local source, the excess power is supplied to the public electricity grid. Renewables are increasingly connected to the public grid, which causes problems with maintaining grid stability from a certain threshold, since the power supplied to the grid from a number of small renewable sources cannot be regulated from the point of view of the grid operator. The response to these problems is to reduce the feed-in tariff until a surplus of electricity can only be supplied to the public grid free of charge, or from a certain threshold, it can be penalized financially to compensate for technical measures taken by the grid operator. must be carried out to maintain the stability of the electricity network.
Sú známe ostrovné systémy OFF Grid, ktoré nepotrebujú pripojenie k verejnej sieti, sú však komplikované a drahé, majú opodstatnenie len pri objektoch bez možnosti napojenia na verejnú elektrickú sieť, ako sú chaty, odľahlé objekty a podobne.Off Grid island systems are known which do not need to be connected to the public network, but are complicated and expensive, they are justified only for buildings without the possibility of connection to the public electricity network, such as cottages, remote objects and the like.
Riešenia podľa zverejnení EP0067755A1, JP2001339995A používajú batérie na ukladanie elektrickej energie a spolu s ďalšími podobnými systémami sú zbytočne komplikované na zapojenie ON Grid.The solutions of publication EP0067755A1, JP2001339995A use batteries to store electricity and, together with other similar systems, are unnecessarily complicated to connect ON Grid.
Je žiadané a nie je známe také riešenie, ktoré by reagovalo na zmenené podmienky pripájania malých zdrojov elektrickej energie do verejnej elektrickej siete, ktoré zároveň bude energeticky výhodné a nebude si vyžadovať rozsiahle úpravy existujúcich prvkov zdroja elektrickej energie.It is desired and not known to respond to the changed conditions for connecting small power sources to the public grid, which at the same time will be energy efficient and will not require extensive modifications to existing power supply elements.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Nedostatky uvedené v doterajšom stave techniky podstatným spôsobom odstraňuje spôsob spracovania prebytkového výkonu lokálneho zdroja elektrickej energie, ktorý vzniká, ak aktuálny výkon lokálneho zdroja je väčší ako spotreba spotrebičov vo vnútornom rozvode objektu, kde výstup lokálneho zdroja so striedavým napätím je pripojený do vnútorného rozvodu s aspoň jedným spotrebičom, vnútorný rozvod je pripojený cez elektromer k verejnej elektrickej sieti, výstup z lokálneho zdroja elektrickej energie je pripojený do vnútorného rozvodu za elektromerom v smere od verejnej elektrickej siete podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že prebytkový výkon sa diagnostikuje meraním smeru toku elektrickej energie v elektromernom bode alebo pri elektromernom bode, následne sa prebytkový výkon nasmeruje do lokálneho akumulačného prvku a až po prípadnom naplnení lokálneho akumulačného prvku sa prebytkový výkon nasmeruje do rozvodnej elektrickej siete alebo sa výkon lokálneho zdroja zníži primerane spotrebe vnútorného rozvodu.The drawbacks of the prior art are substantially eliminated by the method of processing the surplus power of the local power supply, which arises if the actual power of the local power supply is greater than the consumption of appliances in the internal distribution of the building. one appliance, the internal distribution is connected through the electricity meter to the public grid, the output from the local power supply is connected to the internal distribution behind the meter in the direction from the public grid according to this technical solution, which consists in the surplus power being diagnosed direction of electric energy flow at or at the electricity meter point, then the excess power is directed to the local storage element and only after the eventual filling of the local storage element is the excess power of the direction it is connected to the electricity grid or the power of the local source is reduced accordingly to the consumption of the internal distribution.
Prebytkový výkon lokálneho zdroja má v danom momente hodnotu rozdielu medzi jeho aktuálnym výkonom a aktuálnou spotrebou vo vnútornom rozvode objektu. Pod pojmom vnútorný rozvod sa pritom rozumie celý rozvod objektu od elektromerného bodu, môže teda ísť aj o fyzicky exteriérové časti rozvodu. Pojem vnútorný rozvod v tomto opise predstavuje oblasť, v ktorej sú pripojené spotrebiče daného objektu alebo daného elektromerného miesta. Pod pojmom verejná elektrická sieť sa rozumie akákoľvek elektrická sieť dodávateľa energie, ktorý účtuje za spotrebovávanú energiu podľa elektromera. Môže teda ísť aj o súkromnú lokálnu elektrickú sieť, adjektívum verejná je použité s ohľadom na zaužívaný význam tohto slovného spojenia. Verejná elektrická sieť býva vo väčšine prípadov súkromným vlastníctvom dodávateľa až po elektromerný bod vrátane elektromera.The surplus power of the local source is at the given moment the value of the difference between its actual power and actual consumption in the internal distribution of the building. The term internal distribution means the entire distribution of the object from the electricity meter point, so it can also be the physical exterior parts of the distribution. The term internal distribution in this description represents an area in which appliances of a given object or a given electricity meter are connected. The public electricity network shall mean any electricity network of the energy supplier who charges for the energy consumed by the electricity meter. Thus, it may also be a private local electricity network, the public adjective being used with regard to the established meaning of the phrase. In most cases, the public electricity network is privately owned by the supplier up to the electricity meter point, including the electricity meter.
Lokálny zdroj elektrickej energie bude predovšetkým, nie však výlučne, fotovoltická elektráreň, teda aspoň jeden fotovoltický panel alebo veterná elektráreň, alebo vodná elektráreň, alebo iný zdroj, zvyčajne zdroj obnoviteľnej alebo netradičnej energie. Prebytkový výkon bude časovo premenný podľa aktuálneho výkonu lokálneho zdroja, napríklad podľa oslnenia fotovoltických panelov alebo podľa sily vetra a podobne. Meniť sa zvyčajne bude aj aktuálna spotreba vo vnútornom rozvode. Prebytkový výkon lokálneho zdroja teda bude relatívny parameter a bude výhodné, ak spôsob podľa tohto technického riešenia bude zahrňovať aj meranieIn particular, but not exclusively, the local power source will be a photovoltaic power plant, i.e. at least one photovoltaic panel or wind power plant, or a hydroelectric power plant, or other source, usually a renewable or non-traditional energy source. The surplus power will be time-varying according to the current power of the local source, for example the glare of the photovoltaic panels or the wind power and the like. The actual consumption in the internal distribution system will usually also change. Thus, the surplus power of the local source will be a relative parameter and it will be advantageous if the method according to the present invention also includes the measurement of
SK 7570 Υ1 aktuálneho prebytkového výkonu. V takom prípade sa smerovanie toku prebytkového výkonu bude riadiť aktuálne nameranou hodnotou prebytkového výkonu.751 current surplus power. In this case, the direction of the surplus power flow will be governed by the currently measured surplus power value.
V prípade, že výkon lokálneho zdroja bude menší, ako je aktuálna spotreba vnútorného rozvodu, bude sa vnútorný rozvod zásobovať aj elektrickou energiou z verejnej elektrickej siete. Ak bude výkon lokálneho zdroja väčší ako aktuálna spotreba vnútorného rozvodu, elektrická energia sa nasmeruje do akumulačného prvku tým, že sa akumulačný prvok pripojí ako spotrebič k vnútornému rozvodu.If the output of the local source is lower than the actual consumption of the internal distribution, the internal distribution will also be supplied with electricity from the public electricity network. If the output of the local source is greater than the actual consumption of the internal distribution, the electricity is directed to the storage element by connecting the storage element as an appliance to the internal distribution.
Akumulačný prvok môže mať rôznu podobu. Výhodné bude najmä ukladanie elektrickej energie do elektrického akumulátora alebo do tepelného akumulátora s tekutým médiom. Tieto dve formy akumulácie sú výhodné najmä preto, že objekt, resp. jeho používatelia, potrebujú uchovanú elektrickú energiu alebo potrebujú aj tepelnú energiu v relatívne krátkom čase od jej uchovania. V prípade uchovávania energie do tepelne akumulačného prvku dôjde k premene elektrickej energie na tepelnú a tá sa uchová v zásobníku do momentu jej potreby. Tepelná energia môže byť využitá na vykurovanie objektu alebo na ohrev úžitkovej vody.The storage element may have different forms. In particular, it will be advantageous to store electrical energy in an electric accumulator or in a heat accumulator with a liquid medium. These two forms of accumulation are advantageous, in particular because the object and / or the object of the accumulation of the accumulators are substantially different. its users need stored electricity or need thermal energy in a relatively short time after it is stored. In the case of storing energy in the thermal storage element, the electric energy is converted into thermal energy and stored in the storage tank until it is needed. Thermal energy can be used to heat the building or to produce domestic hot water.
Uchovávanie elektrickej energie do elektrických akumulátorov je známe, nebolo však doteraz súčasťou ON Grid systémov, teda systémov pripojených k verejnej elektrickej sieti, pretože práve takáto sieť bola použitá akoby vo funkcii akumulátora energie. V skutočnosti však verejná elektrická sieť nemá sama osebe akumulačnú funkciu, dokázala len prebytok z malého zdroja využiť na spotrebu v inom objekte. Po náraste počtu malých elektrární z obnoviteľných zdrojov nemôže sieť zmysluplne akumulovať energiu z týchto zdrojov do prečerpávacích vodných elektrární, pretože obnoviteľné zdroje nemajú plánovateľnú kapacitu.The storage of electrical energy in electric accumulators is known, but it has not yet been part of ON Grid systems, ie systems connected to the public grid, since such a grid was used as if it were an energy accumulator function. In fact, however, the public electricity network does not in itself have an accumulation function; it was only able to use the surplus from a small source for consumption in another building. After the increase in the number of small power plants from renewable sources, the grid cannot meaningfully store energy from these sources in pumped storage, because renewable sources do not have planned capacity.
V prípade akumulácie prebytkového výkonu do elektrických akumulátorov sa môžu použiť klasické chemické, napr. olovené akumulátory alebo zotrvačníkové akumulátory a podobne. Súčasťou riadenia prebytkového výkonu je v takom prípade aj riadenie neskoršieho odoberania elektrickej energie z akumulačného prvku, elektrická energia sa odoberá na spotrebu vo vnútornom rozvode. Súčasťou riadenia môže byť analýza predchádzajúcich režimov, z ktorých sa dá s určitou pravdepodobnosťou predpokladať časový rozvrh spotreby vo vnútornom rozvode.In the case of accumulating surplus power in electric accumulators, classical chemical, e.g. lead - acid or flywheel accumulators and the like. In such a case, the control of the excess power also includes the control of the later consumption of electricity from the storage element; the electricity is taken for consumption in the internal distribution. The management may include an analysis of the previous modes, from which it is possible to predict the timing of consumption in the internal distribution.
V prípade, že z verejnej siete je elektrická energia do vnútorného rozvodu dodávaná v rôznych časových tarifách, uprednostní sa odoberanie elektrickej energie z akumulačného prvku práve v čase drahšej tarify.If electricity is supplied from the public grid to the internal distribution system at different time tariffs, it is preferable to take electricity from the storage element at the time of the more expensive tariff.
V prípade akumulácie prebytkového výkonu do tepelných akumulátorov sa použije teplonosné kvapalné médium, zvyčajne voda, ktorá sa nahrieva aspoň jedným elektrickým vykurovacím telesom. V prípade použitia viacerých vykurovacích telies môžu byť tieto telesá zapájané do spotreby postupne a v rôznej kombinácii na dosiahnutie požadovaného výkonu zohrievania vody. Tepelná energia z akumulačného prvku sa využíva podľa potreby objektu, pričom riadenie prebytkového výkonu môže spolupracovať v rôznej miere s riadením vykurovania a ohrevu úžitkovej vody. Pri jednoduchom spôsobe sa bude riadiť len ukladanie energie do tepla tak, že sa bude kontrolovať maximálna hodnota teploty v zásobníku teplonosného kvapalného média, po jej dosiahnutí sa zastaví ďalšie zohrievanie. Odoberanie tepla v tomto jednoduchom prípade regulácie bude riadené samostatným zariadením, ktoré je zodpovedné za vykurovanie a ohrev teplej úžitkovej vody. V inom, komplexnejšom prípade môže spôsob spracovania prebytkového výkonu lokálneho zdroja elektrickej energie podľa tohto úžitkového vzoru zahrňovať aj riadenie vykurovania. Napríklad pri poklese vonkajšej teploty zapojenie uprednostní ukladanie prebytkového výkonu do tepelného akumulátora pred ukladaním do elektrických akumulátorov a následne riadi výkon vykurovania.In the case of the accumulation of excess power in the thermal accumulators, a heat-carrying liquid medium, usually water, is used, which is heated by at least one electric heating element. If several heaters are used, they can be connected to consumption gradually and in various combinations to achieve the desired water heating capacity. Thermal energy from the storage element is used according to the needs of the building, whereby the excess power control can cooperate to different degrees with the control of heating and domestic hot water. In a simple method, only the storage of energy in the heat will be controlled by controlling the maximum temperature in the heat transfer fluid reservoir, after which it will stop further heating. Heat removal in this simple control case will be controlled by a separate device, which is responsible for heating and hot water production. In another, more complex case, the method of processing the surplus power of the local power source according to this utility model may also include heating control. For example, when the outside temperature drops, the wiring will prefer to store the excess power in the thermal accumulator rather than storing it in the electric accumulators and then control the heating output.
Tepelný akumulátor môže byť zhotovený a zaradený do zapojenia aj v opačnom smere prenosu tepla, teda ako akumulátor schladeného média na klimatizovanie objektu. V takom prípade je tepelný akumulátor vybavený príslušným tepelným strojom, napríklad v podobe piestového alebo skrutkového kompresora.The heat accumulator can also be constructed and connected in the opposite direction of heat transfer, i.e. as an accumulator of the cooled medium for the air conditioning of the object. In such a case, the thermal accumulator is equipped with a corresponding thermal machine, for example in the form of a piston or screw compressor.
Spracovanie prebytkového výkonu podľa tohto technického riešenia môže zahrňovať meranie ďalších parametrov vo vnútornom rozvode, z ktorých sa dá určiť akumulovaný výkon, priebeh a účinnosť jeho využitia a podobne.The processing of the excess power according to the present invention may include measuring other parameters in the internal distribution from which the accumulated power, the course and efficiency of its use, and the like can be determined.
Spôsob spracovania prebytkového výkonu lokálneho zdroja elektrickej energie môže zahrňovať aj krok odpájania zdroja elektrickej energie. Tento krok bude vhodný v situácii, kedy by dodávky elektrickej energie do verejnej siete boli penalizované alebo boli penalizované od určitého množstva. Pre majiteľa alebo správcu objektu nie je výhodné dodávať elektrickú energiu za mínusové ceny. Z technického hľadiska sa takto dodaná elektrická energia dá považovať za energiu spôsobujúcu ťažkosti s udržateľnosťou rozvodnej siete (to je dôvod penalizovania) a spôsob podľa tohto technického riešenia je schopný takýmto stavom predísť.The method of processing the surplus power of the local power source may also include the step of disconnecting the power source. This will be appropriate in a situation where the supply of electricity to the public grid would be penalized or penalized from a certain amount. It is not advantageous for the owner or manager of the facility to supply electricity at negative prices. From a technical point of view, the electricity thus supplied can be considered as causing problems with the sustainability of the grid (this is the reason for the penalty) and the method according to the present invention is capable of avoiding such conditions.
Odpojenie v prípade fotovoltických elektrární môže byť postupné po jednotlivých skupinách panelov. Veterná elektráreň sa bude odpájať podľa pokynov jej výrobcu, napríklad tak, že sa nastaví do režimu pre nadmernú rýchlosť vetra.In the case of photovoltaic power plants, the disconnection may be successive by group of panels. The wind turbine will be disconnected according to the manufacturer's instructions, for example by setting it to excessive wind speed mode.
Bude výhodné, aby hodnotenie aktuálnej situácie, teda predovšetkým posúdenie prebytkového výkonu a jeho porovnanie s nastavenými hraničnými hodnotami pre jednotlivé stavy prebiehalo pravidelne, napríklad vo frekvencii 0,1 až 1 Hz. V prípade, že dôjde až k odpojeniu malého zdroja elektrickej energie, je jeho aktuálne dostupný výkon neznámy. Spôsob podľa tohto technického riešenia môže preto zahrňovať krok, pri ktorom sa v určitom intervale zdroj zapne do činnosti, aby sa mohol aktuálny výkon posúdiť. Časové intervalyIt will be advantageous for the evaluation of the current situation, in particular for the assessment of the excess power and its comparison with the set limit values for the individual states, to be carried out regularly, for example at a frequency of 0.1 to 1 Hz. In the event that a small power source is disconnected, its currently available power is unknown. The method according to the present invention may therefore include the step of turning the power on at a certain interval to assess the current performance. Time intervals
SK 7570 Υ1 pre takéto zapínanie a vypínanie budú závislé od konštrukcie a charakteristiky zdroja, napríklad pri veternej elektrárni budú intervaly zohľadňovať rozbehové vlastnosti ústrojenstva.SK 7570 Υ1 for such switching on and off will depend on the design and characteristics of the source, for example in a wind power plant the intervals will take into account the starting characteristics of the device.
Pred úplným odpájaním lokálneho zdroja môže vo výhodnom postupe dôjsť ešte k zapojeniu neakumulačného prvku, ktorý je stratovým spotrebičom elektrickej energie. Môže ísť o ohmickú záťaž, ktorá bude produkovať stratové teplo odvádzané do okolia budovy alebo môže ísť o účelový stratový spotrebič, ktorý bude v objekte zapájaný do záťaže len v prípade nespotrebovateľného prebytku. Môže ísť napr. o elektrické vykurovanie chodníka alebo vonkajšie osvetlenie alebo klimatizovanie menej dôležitých priestorov a podobne. Prebytok elektrickej energie býva pri fotovoltických elektrárňach najvyšší predovšetkým v letnom období, kedy je spotreba tepla menšia. Konkrétny návrh akumulačného prvku a stratového spotrebiča bude zohľadňovať lokálne podmienky inštalácie.Before the local power supply is completely disconnected, the non-accumulating element, which is a loss-making electric power consumer, may also be connected in a preferred manner. This may be an ohmic load that will produce heat dissipated into the surroundings of the building, or it may be a dedicated heat sink, which will be connected to the load only in the case of an unusable surplus. It can go eg. o electric pavement heating or outdoor lighting or air conditioning of less important areas and the like. The surplus of electricity in photovoltaic power plants is highest especially in summer, when heat consumption is lower. The specific design of the storage element and the loss-making appliance will take into account the local installation conditions.
Spôsob môže byť doplnený aj o určitú mieru spolupráce s bežnými spotrebičmi vo vnútornom rozvode. Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa tohto technického riešenia môže riadiť poradie zapínania spotrebičov podľa ich priority tak, aby sa čo najviac časový priebeh spotreby zosúladil s výkonom lokálneho zdroja elektrickej energie. Napríklad chladnička sa môže zapnúť v prípade prebytku elektrickej energie, aby zo svojho vnútra odčerpala viac tepla, než by jej prikazovalo vlastné riadenie, neskôr sa nemusí kompresor chladničky spúšťať v čase, kedy to nevyhnutne vyžaduje iný spotrebič, napríklad TV prijímač.The method may also be complemented by a certain degree of cooperation with conventional appliances in the internal distribution. The apparatus for carrying out the method according to the present invention may control the switching order of the appliances according to their priority so as to match as much as possible the time course of consumption with the power of the local power source. For example, the refrigerator may be turned on in the event of excess electricity to draw more heat from its interior than is commanded by its own control, later the refrigerator compressor may not start at a time when another appliance, such as a TV, necessarily requires it.
S cieľom zvýšiť efektivitu nadradeného zapojenia môže spôsob zahrňovať aj komunikáciu s centrálou riadenia nadradeného systému. V prípade, že bude akumulačný prvok zapojenia naplnený na dostatočnú úroveň a centrála nadradeného systému bude potrebovať prebytkový výkon, môže dôjsť k dodávaniu elektrickej energie do verejnej elektrickej siete, pričom takéto dodávanie nebude svojvoľné, ale v súlade s potrebou nadradeného systému. Signál pre prípustné a žiaduce dodávanie elektrickej energie do verejnej elektrickej siete môže byť zaslaný cez samotné vedenie, signál na príslušnej frekvencii bude rozpoznaný v zapojení.In order to increase the efficiency of the master engagement, the method may also include communication with the master management system. If the accumulation element of the wiring is filled to a sufficient level and the central system of the master system needs surplus power, the electricity may be supplied to the public grid and such supply will not be arbitrary but in accordance with the need of the master system. The signal for permissible and desirable power supply to the public grid can be sent via the line itself, the signal at the appropriate frequency being recognized in the wiring.
Nedostatky uvedené v stave techniky podstatným spôsobom odstraňuje aj zariadenie na spracovanie prebytkového výkonu lokálneho zdroja elektrickej energie, kde zdroj je pripojený do vnútorného rozvodu podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že zahrňuje riadiacu jednotku prepojenú s meraním smeru toku elektrickej energie v elektromernom bode alebo pri elektromernom bode, cez ktorý je vnútorný rozvod pripojený k verejnej elektrickej sieti, a zahrňuje aspoň jeden spínací prvok, ktorý je určený na zapojenie akumulačného prvku k vnútornému rozvodu. Spínací prvok je ovládaný riadiacou jednotkou tak, aby k zopnutiu dochádzalo pri toku elektrickej energie smerom z vnútorného rozvodu do verejnej elektrickej siete.The drawbacks of the prior art are also remedied substantially by an apparatus for processing the surplus power of the local power supply, where the power supply is connected to an internal distribution system according to the present invention, which consists of a control unit connected to the electricity flow direction measurement. a point or at an electricity meter point through which the internal distribution is connected to the public electricity network, and comprises at least one switching element which is intended to connect the storage element to the internal distribution. The switching element is controlled by the control unit in such a way that the switching-on takes place when the electrical energy flows from the internal distribution system to the public grid.
Ako bolo opísané pri spôsobe spracovania, prebytkový výkon vzniká, ak aktuálny výkon lokálneho zdroja je väčší ako spotreba spotrebičov vo vnútornom rozvode objektu. Výstup lokálneho zdroja so striedavým napätím je pripojený do vnútorného rozvodu s aspoň jedným spotrebičom. Takéto pripojenie zvyčajne znamená, že prvok lokálneho zdroja, ktorý generuje elektrickú energiu (zvyčajne v jednosmernom napätí), je pripojený na striedač so synchronizáciou napäťovej vlny a výstup z takéhoto zdroja sa môže pripojiť do vnútorného rozvodu spojeného s verejnou elektrickou sieťou. Pripojenie je v mieste za elektromerom v smere od verejnej elektrickej siete. V tomto opise sa poloha za elektromerom má chápať ako poloha v smere od verejnej elektrickej siete.As described in the processing method, surplus power arises when the actual power of the local source is greater than the consumption of appliances in the internal distribution of the building. The output of the local AC power supply is connected to the internal wiring with at least one appliance. Typically, such a connection means that the local power generating element (which generates electricity (usually at a DC voltage)) is connected to the inverter with voltage synchronization, and the output of such a source can be connected to an internal grid connected to the public grid. The connection is in the place behind the meter in the direction from the public mains. In this description, the position downstream of the meter is to be understood as being downstream of the public utility network.
Meranie toku elektrickej energie v elektromernom bode alebo pri elektromernom bode môže mať podobu samostatného meracieho zariadenia, ktoré meria smer a prípadne aj hodnotu elektrického prúdu. Takéto meracie zariadenie bude pripojené zvyčajne za elektromerom, keďže opačná strana vedenia je súkromným vlastníctvom dodávateľa elektrickej energie. Presné umiestnenie nie je podstatné, ide najmä o to, aby meranie prebiehalo medzi spotrebičmi a lokálnym zdrojom na jednej strane a prípojkou z verejnej elektrickej siete na druhej strane. V prípade, že elektromer má prístupný informačný výstup, napríklad v podobe impulzného výstupu, môže byť zariadenie na spracovanie prebytkového výkonu prepojené s týmto výstupom. V takom prípade bude zariadenie, riadiaca jednotka prepojená s informačným výstupom elektromera.The measurement of the electric power flow at or at the metering point may take the form of a separate metering device which measures the direction and, if necessary, the value of the electric current. Such a metering device will normally be connected downstream of the electricity meter, as the opposite side of the line is the private property of the electricity supplier. The exact location is not essential, in particular, the measurement is to take place between the appliances and the local source on the one hand and the connection from the public grid on the other. If the meter has an accessible information output, for example in the form of a pulse output, the excess power processing device may be coupled to that output. In this case, the device, the control unit, will be connected to the information output of the meter.
Riadiaca jednotka vyhodnocuje smer toku elektrickej energie a v prípade, že táto energia tečie cez elektromerný bod smerom do verejnej elektrickej siete, dá pokyn spínaciemu prvku, aby zapojil akumulačný prvok, čím sa zvýši spotreba v rámci vnútorného rozvodu. Riadiaca jednotka môže ovládať aj viacero spínacích prvkov, ich postupným zapájaním alebo odpájaním sa vytvorí odstupňovaná záťaž.The control unit evaluates the direction of the electric power flow and in case this energy flows through the meter point towards the public utility network, it instructs the switching element to connect the storage element, thereby increasing the consumption within the internal distribution. The control unit can also control several switching elements, by gradual switching them on or off to create a graduated load.
Spínacie prvky môžu, ale nemusia byť fyzickou súčasťou zariadenia. Vo výhodnom usporiadaní môže byť zariadenie umiestnené v telese s normalizovaným pripevňovacím prvkom na DIN lištu, aby sa dalo jednoducho inštalovať do bežných rozvodných skríň. V princípe však môže byť zariadenie vyhotovené tak, že riadiaca jednotka je v samostatnom telese a spínací prvok alebo spínacie prvky sú oddelené. Riadiaca jednotka bude mať zvyčajne elektronickú podobou s príslušným softvérom. Môže byť prepojená so zobrazovacím prvkom na zobrazovanie stavov. Riadiaca jednotka vo výhodnom usporiadaní bude prepojená s kontaktným alebo bezkontaktným rozhraním na prípadné zmeny programu alebo na zmeny parametrov riadenia. Vďaka tomu bude schopná updatovania aj po prípadnej zmene akumulačného prvku a podobne.The switching elements may or may not be a physical part of the device. In a preferred embodiment, the device may be housed in a body with a standard DIN rail mounting element for easy installation into conventional distribution cabinets. In principle, however, the device may be designed such that the control unit is in a separate body and the switching element or switching elements are separate. The control unit will usually be in electronic form with the appropriate software. Can be linked to a status display element. The control unit in a preferred configuration will be connected to a contact or contactless interface for possible program changes or control parameter changes. Thanks to this, it will be able to update even after a possible change of the storage element and so on.
Riadiaca jednotka môže byť okrem už opísaných funkcií prispôsobená aj na meranie dodávaného výkonu do distribučnej verejnej elektrickej siete;In addition to the functions already described, the control unit may also be adapted to measure the power supplied to the public utility grid;
SK 7570 Υ1 vyhodnotenie činných výkonov v jednotlivých fázach na stanovenie prebytkov;EN 7570 Υ1 an assessment of the active outputs at each stage to determine surpluses;
- reguláciu spínania vyhrievacích telies v ohrievači podľa výkonov prebytku vyrobenej elektrickej energie;- regulating the switching of the heaters in the heater according to the power output of the excess electricity produced;
- použitie voliteľného programu na spínanie záťaže v kombinovanom režime prebytky z lokálneho zdroja + nízka tarifa, ktorý je predovšetkým vhodný pre domácnosti, ktoré na kúrenie používajú elektrickú energiu alebo na ohrev bazéna, resp. bazénovú filtráciu.- use of the optional load switching program in the combined mode surpluses from a local source + low tariff, which is particularly suitable for households using electricity for heating or pool heating or heating. pool filtration.
Riadiaca jednotka môže mať voliteľne naprogramované spínanie výstupov podľa nastavených priorít, môže mať ďalšie vstupy na pripojenie externých impulzov z ďalších elektromerov, môže mať webové rozhranie umožňujúce nastavenie a sledovanie činnosti regulátora, môže vytvárať štatistiky meraných okruhov a výroby tepla (denné, mesačné, ročné, výroby, spotreby a prebytky), môže vytvárať hlásenia a môže zaznamenávať poruchy a alarmy.The control unit can have optionally programmed switching of outputs according to the set priorities, it can have additional inputs for connecting external pulses from other meters, it can have a web interface allowing setting and monitoring of the controller activity, it can generate statistics of measured circuits and heat production (daily, monthly, yearly, production, consumption and surpluses), it can generate reports and can record faults and alarms.
Technické riešenie prináša možnosť výhodného zužitkovania prebytkového výkonu v blízkosti výroby elektrickej energie, vďaka čomu nedochádza k stratám v rozsiahlych rozvodoch, ani k problémom s udržateľnosťou verejnej elektrickej siete.The technical solution offers the possibility to profitably utilize the surplus power in the vicinity of the electricity production, which means that there are no losses in large distribution systems or problems with the sustainability of the public electricity network.
Podľa tohto technického riešenia sa môžu využiť malé fotovoltické systémy s výstupným výkonom niekoľko kW elektrickej energie. Výhodou je menšia závislosť od vývoja cien energií. Solárne poleje umiestnené samostatne na nosných konštrukciách alebo ako súčasť striech a fasád domov s cieľom čo najmenej ovplyvňovať ich bežný charakter a funkciu. Slnečná energia sa v segmente domácností v súčasnosti využíva oveľa viac na ohrievanie vody a vykurovanie ako na výrobu elektrickej energie.According to this technical solution, small photovoltaic systems with the output power of several kW of electric power can be used. The advantage is less dependence on the development of energy prices. Solar fields located separately on load-bearing structures or as part of roofs and facades of houses to minimize their normal character and function. Solar energy is currently used much more in the household segment to heat water and heat than to generate electricity.
Tepelný akumulačný prvok má v sebe inteligentné riadenie, ktoré reguluje výkon špirály na vyhrievanie vody v nádrži prebytkovým výkonom, ktorý by sa dodával do distribučnej sústavy. Takáto regulácia spoločne s výhrevným systémom (nádrž ohrievača a špeciálna špirála) ušetrí prevádzkovateľovi finančné prostriedky. Výhodou týchto ohrievačov je, že ohrievajú vodu len z energie vyrobenej z vlastného systému, čím výrazne znižujú prevádzkovateľovi náklady na ohrev. Ohrievače vody sa dajú pripojiť jednak len na ohrev úžitkovej vody, ale aj na predohrev ústredného kúrenia. V praxi sa vyberie vhodný model, ktorý bude pripojený do systému s plynovým ohrevom, elektrickým alebo kombinovaným tepelným systémom. Tiež môžu byť použité aj ako primárny zdroj tepla (elektrické vykurovanie) s tým, že riadenie výkonu špirály z fotovoltického zariadenia bude doplnkovým riešením.The thermal storage element has an intelligent control that regulates the power of the water heating coil in the tank by the excess power that would be supplied to the distribution system. Such regulation together with the heating system (heater tank and special spiral) will save the operator the financial resources. The advantage of these heaters is that they only heat the water from the energy produced from the system itself, significantly reducing the heating costs of the operator. The water heaters can be connected not only to the domestic hot water but also to the preheating of the central heating. In practice, a suitable model will be chosen to be connected to a gas heating, electric or combined heat system. They can also be used as a primary heat source (electrical heating), with the spiral power control from the photovoltaic system being an additional solution.
Ďalšími výhodami sú čiastočná nezávislosť objektu od verejnej elektrickej siete, spoľahlivosť a menšia zložitosť oproti OFF Grid systémom.Other advantages are partial independence of the building from the public grid, reliability and less complexity compared to OFF Grid systems.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Technické riešenie je bližšie vysvetlené na obrázkoch 1 až 3. Použitá mierka, príklady spotrebičov, ako aj zdrojov elektrickej energie, ich počet je nezáväzný, informatívny a nemá byť vysvetľovaný ako zužujúci rozsah ochrany. Pokiaľ nie je v opise príkladov uvedené inak, na obrázkoch 1 a 2 sú plnou čiarou znázornené výkonové spojenia, prerušovanou čiarou sú vyobrazené ovládacie spojenia a bodkočiarkovanou čiarou informačné spojenia. Rozvody elektrickej energie DC aj AC sú pre prehľadnosť znázornené len jednou linkou, aj keď v skutočnosti budú mať viac vodičov, aspoň dva vodiče.The technical solution is explained in more detail in Figures 1 to 3. The scale used, examples of appliances as well as sources of electricity, their number is non-binding, informative and should not be interpreted as restrictive scope of protection. Unless otherwise specified in the description of the examples, the power lines are shown in solid lines in FIGS. 1 and 2, the control links and the dashed line represent the information links. Both the DC and AC power lines are shown with only one line for clarity, although in fact they will have multiple wires, at least two wires.
Na obrázku 1 je schéma zapojenia dvoch malých obnoviteľných zdrojov elektrickej energie s riadením prebytkového výkonu. Hodnoty napätí uvedené pri vedeniach sú len informatívne a nezáväzné, sú použité na jednoduchšie pochopenie úlohy jednotlivých vedení a spojení. Obrázok znázorňuje stav, kedy fotovoltické panely aj veterná elektráreň dodávajú elektrickú energiu do vnútorného rozvodu. Nabíjacia stanica je odpojená a aktuálne je zapojený prvý stupeň vyhrievania tepelného akumulačného prvku.Figure 1 is a wiring diagram of two small renewable power sources with surplus power control. The voltage values given in the lines are only informative and not binding, they are used to facilitate the understanding of the role of individual lines and connections. The figure shows the state where both the photovoltaic panels and the wind power plant are supplying electricity to the internal distribution. The charging station is disconnected and the first heating stage of the thermal storage element is currently connected.
Na obrázku 2 je znázornené schematické zapojenie jedného zdroja elektrickej energie s akumuláciou len do tepelného akumulačného prvku. Obrázok znázorňuje stav, kedy je spínací prvok tepelného akumulačného prvku zopnutý.Figure 2 shows a schematic connection of a single electric power source with accumulation only to a thermal storage element. The figure shows the state in which the switching element of the thermal storage element is switched on.
Obrázok 3 vyobrazuje zapojenie zariadenia s informačnými a výkonovými výstupmi v systéme s ohrevom vody a s uchovávaním elektrickej energie v akumulátoroch.Figure 3 shows the wiring of a device with information and power outputs in a water heating system and storing electricity in accumulators.
Príklady uskutočneniaEXAMPLES
Príklad 1Example 1
V tomto príklade podľa obrázka 1 má stavebný objekt fotovoltické panely 21, ktoré spolu s príslušným DC-AC meničom 9 tvoria elektrickú elektráreň. Výstup DC-AC meniča 9 je synchronizovaný s frekvenciou verejnej elektrickej siete 8. Podobne je jednosmerný prúd z malej veternej elektrárne 22 spracovaný v príslušnom DC-AC meniči 9. Oba spracované výkonové výstupy z týchto lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie sú pripojené do vnútorného rozvodu 4 za elektromerom 3 (v smere od verejnej elektrickej siete 8), v tom5In this example of Figure 1, the building has photovoltaic panels 21 which together with the respective DC-AC converter 9 form an electric power plant. The output of the DC-AC converter 9 is synchronized with the frequency of the public utility network 8. Similarly, the direct current from the small wind power plant 22 is processed in the respective DC-AC converter 9. Both processed power outputs from these local power sources 2 are connected to the internal distribution 4 behind the electricity meter 3 (in the direction from the public electricity network 8), of which5
SK 7570 Υ1 to príklade sú do vnútorného rozvodu 4 pripojené v hlavnom rozvádzači HR, v ktorom sa nachádza tiež elektromer 3.SK 7570 751 in this example, they are connected to the internal distribution 4 in the main switchboard HR, which also contains the electricity meter 3.
V hlavnom rozvádzači HR je umiestnené aj zariadenie s riadiacou jednotkou 1. Tá je prepojená so snímačom 5 smeru toku elektrickej energie medzi elektromerom 3 a vnútorným rozvodom 4. Snímač 5 má v tomto príklade podobu elektronického voltmetra a ampérmetra a digitálnu hodnotu aktuálneho napätia a prúdu vrátane smeru prúdu (+/-) zasiela do riadiacej jednotky L Riadiaca jednotka J_ je okrem snímača 5 prepojená so štyrmi stykačmi, ktoré sú ovládané riadiacou jednotkou j_ a tvoria spínacie prvky 6. Dva spínacie prvky 6 sú spojené s dvoma vykurovacími telesami v tepelnom akumulačnom prvku 71. Tretí spínací prvok 6 je prepojený s nabíjacou stanicou 72 s gélovými olovenými akumulátormi. Štvrtý spínací prvok 6 je zatiaľ ponechaný ako voľný, pripravený na rozšírenie zapojenia na strane akumulačných prvkov 7.In the main switchboard HR there is also a device with a control unit 1. This is connected to the flow direction sensor 5 between the electricity meter 3 and the internal distribution 4. In this example, the sensor 5 has the form of an electronic voltmeter and ammeter and digital current and voltage (+/-) sends to control unit 1. In addition to the sensor 5, the control unit 7 is connected to four contactors which are controlled by the control unit 7 and form switching elements 6. Two switching elements 6 are connected to two heating elements in a thermal storage element. 71. The third switching element 6 is connected to a charging station 72 with gel lead-acid batteries. The fourth switching element 6 is still free, ready to expand the wiring on the side of the storage elements 7.
Zapojenie podľa tohto príkladu má viacero základných režimov.The wiring according to this example has several basic modes.
Pri nedostatočnom výkone oboch lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie sa na uspokojenie spotreby vnútorného rozvodu 4 využíva energia z verejnej elektrickej siete 8 prichádzajúca cez elektromer 3.In the case of insufficient power of both local electric power sources 2, energy from public electricity network 8 coming through the electricity meter 3 is used to satisfy the consumption of the internal distribution 4.
Po náraste výkonu lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie, napríklad po východe slnka a dostatočnom oslnení fotovoltických panelov 21, riadiaca jednotka 1 dostane zo snímača 5 údaj o tom, že smer toku elektrickej energie sa zmenil, elektrická energia preteká do verejnej elektrickej siete 8, na čo riadiaca jednotka J_ reaguje tým, že pripojí akumulačný prvok 7 v podobe nabíjacej stanice 72. Ak sa počas nabíjania zapojí vo vnútornom rozvode 4 spotrebič a malo by dôjsť k spotrebovávaniu elektrickej energie z verejnej elektrickej siete 8, zariadenie odpojí nabíjaciu stanicu 72 a zapojí ju až po opätovnom detekovaní dostatočného prebytkového výkonu. Po úplnom nabití všetkých akumulátorov sa nabíjacia stanica 72 vlastným riadením odpojí od zdroja energie a je pripravená elektrickú energiu dodávať do vnútorného rozvodu 4 podľa pokynu riadiacej jednotky LAfter increasing the power of the local power sources 2, for example after sunrise and sufficient dazzling of the photovoltaic panels 21, the control unit 1 receives from the sensor 5 an indication that the direction of the electric power flow has changed, the electricity flows into the public power network 8 the control unit 7 reacts by connecting the storage element 7 in the form of a charging station 72. If the appliance is connected to the internal distribution 4 during charging and electricity should be consumed from the public grid 8, the device will disconnect the charging station 72 and connect it up to after detecting sufficient excess power. After all the batteries have been fully charged, the charging station 72 disconnects itself from the power supply by its own control and is ready to supply electricity to the internal distribution 4 as directed by the control unit L
Ak sa v lokálnych zdrojoch 2 elektrickej energie naďalej tvorí prebytok elektrickej energie, zariadenie spína dva spínacie prvky 6, ktoré smerujú elektrickú energiu do vykurovacích špirál, ktoré sú umiestnené v 300 litrovom zásobníku vody. Tento zásobník tvorí tepelný akumulačný prvok 71 energie a rozvodmi je prepojený s radiátormi ústredného vykurovania a tiež s tepelným výmenníkom, v ktorom sa zohrieva teplá úžitková voda. Rozvody teplonosného média nie sú pre prehľadnosť na obrázku 1 zobrazené. Tepelný akumulačný prvok 71 je súčasťou zapojenia s obehovými čerpadlami, elektromagneticky ovládanými ventilmi a s ďalšími časťami, ako je zvyčajné pri akumulácii tepla z termických solárnych panelov.If there is still a surplus of electricity in the local power sources 2, the device switches two switching elements 6 which direct the power to the heating coils, which are placed in a 300 liter water tank. This reservoir forms a thermal energy storage element 71 and is connected to the central heating radiators as well as to a heat exchanger in which the domestic hot water is heated. The distribution of the heat transfer medium is not shown in Figure 1 for clarity. The thermal storage element 71 is part of a circuit with circulation pumps, solenoid valves and other parts, as is common in the storage of heat from thermal solar panels.
V zásobníku vody sú umiestnené dve vykurovacie špirály s rôznym príkonom. Ich radením alebo spoločným zapojením je možné vytvoriť tri úrovne príkonu. V zásobníku je okrem iného umiestnený snímač teploty. Po dosiahnutí nastavenej teploty sa vykurovacie špirály odpoja od zdroja 2 elektrickej energie. To sa prejaví rastom prebytkového výkonu, ktorý je detekovaný pri elektromere 3. Riadiaca jednotka 1 na tento stav reaguje tak, že postupne odpája jednotlivé fotovoltické panely 21. Ak ani takýto postup nevedie k zastaveniu prietoku elektrickej energie do verejnej elektrickej siete 8 a riadiaca jednotka 1 vyhodnotí, že pravdepodobne ide o krátkodobý stav, zapne do záťaže ohmické odpory (nie sú zobrazené), kam sa privádza elektrická energia z veternej elektrárne 22. Po náraste spotreby vo vnútornom rozvode 4 sa stratové odpory odpoja a pripoja sa fotovoltické panely 21.In the water tank there are two heating coils with different power input. By shifting or connecting them together, three power levels can be created. The temperature sensor is located in the tank. When the set temperature is reached, the heating coils are disconnected from the power source 2. This translates into an increase in the excess power detected by the electricity meter 3. The control unit 1 responds to this condition by gradually disconnecting the individual photovoltaic panels 21. If such a procedure does not lead to stopping the flow of electricity to the public grid 8 and the control unit 1 evaluates that this is probably a short-term condition, turns on ohmic resistors (not shown) where the power from the wind power plant 22 is supplied. After the increase in consumption in the internal distribution 4, the loss resistors are disconnected and the photovoltaic panels 21 are connected.
Ak sa teraz napriek všetkému dostupnému výkonu z lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie odoberá elektrická energia z verejnej elektrickej siete 8, riadiaca jednotka 1 dá pokyn, aby nabíjacia stanica 72 uvoľnila elektrickú energiu do vnútorného rozvodu 4.If, despite all the available power, now the electricity from the public electricity network 8 is being drawn from the local electricity sources 2, the control unit 1 instructs the charging station 72 to release the electricity into the internal distribution 4.
Uvedeným spôsobom sa minimalizuje tok elektrickej energie cez elektromer 3 a to oboma smermi. Minimalizujú sa tým náklady na odoberanú energiu z verejnej elektrickej siete 8 a lokálne získaná elektrická energia sa účelne využije v blízkosti jej vytvorenia. Obmedzí sa dodávanie elektrickej energie do verejnej elektrickej siete 8, ktoré môže spôsobovať problémy s jej stabilitou a ktoré je finančne penalizované dodávateľom elektrickej energie.In this way, the electric power flow through the electricity meter 3 is minimized in both directions. This minimizes the cost of consumed energy from the public grid 8 and locally obtained electricity is effectively used in the vicinity of its generation. The supply of electricity to the public grid 8, which may cause stability problems and which is financially penalized by the electricity supplier, will be restricted.
Príklad 2Example 2
V tomto príklade podľa obrázka 2 má rodinný dom viaceré fotovoltické panely 21. Výstup DC-AC meniča 9 je synchronizovaný s frekvenciou verejnej elektrickej siete 8 a je pripojený do vnútorného rozvodu 4 za elektromerom 3 (v smere od verejnej elektrickej siete 8).In this example of Figure 2, the family house has several photovoltaic panels 21. The output of the DC-AC converter 9 is synchronized with the frequency of the utility 8 and connected to the internal wiring 4 behind the meter 3 (away from the utility 8).
Riadiaca jednotka J_ je pripojená k impulznému výstupu elektromera 3. Elektromer 3 v tomto príklade plní aj funkciu snímača 5. Riadiaca jednotka 1 je prepojená so spínacím prvkom 6, ktorý pripája do činnosti vykurovacie teleso v tepelnom akumulačnom prvku 71. Riadiaca jednotka j_ je prepojená s internetovým prostredím, v tomto príklade pomocou spojenia s LAN sieťou v rodinnom dome. Základné stavy a režimy sú podobné ako v predchádzajúcom príklade. Riadiaca jednotka j_ je navyše schopná prijať cez sieť signál od prevádzkovateľa verejnej elektrickej siete 8 a podľa tohto signálu upraví prioritu rozhodovania tak, že prebytok elektrickej energie môže smerovať do verejnej elektrickej siete 8.The control unit 1 is connected to the pulse output of the electricity meter 3. In this example, the electricity meter 3 also functions as a sensor 5. The control unit 1 is connected to a switching element 6 which connects the heating element in the thermal storage element 71. Internet environment, in this example using a LAN connection in a family house. The basic states and modes are similar to the previous example. In addition, the control unit 7 is able to receive a signal from the public electricity network operator 8 via the network and adjusts the decision priority according to this signal so that excess electricity can be directed to the public electricity network 8.
V tomto príklade zapojenie zahrňuje pamäť na uchovávanie nameraných hodnôt a diagnostikovaných stavov.In this example, the wiring includes a memory for storing measured values and diagnosed conditions.
SK 7570 Υ1SK 7570 Υ1
Príklad 3Example 3
V tomto príklade podľa obrázka 3 má rodinný dom viaceré fotovoltické panely 21. Výstup DC-AC meniča 9 je synchronizovaný s frekvenciou verejnej elektrickej siete 8 a je pripojený k vedeniu za elektromerom 3 (v smere od verejnej elektrickej siete 8).In this example of Figure 3, the family house has several photovoltaic panels 21. The output of the DC-AC converter 9 is synchronized with the frequency of the utility 8 and connected to the wiring behind the meter 3 (in the direction away from the utility 8).
Na ohrev vody sa využíva energia slnka, ktorá pomocou fotovoltických panelov 21 vyrába jednosmerný elektrický prúd, ktorý zohrieva vodu v zásobníku. Vďaka napojeniu na fotovoltické panely 21 nevznikajú žiadne straty elektrickej energie, zariadenie pracuje veľmi efektívne, pričom je zabezpečená tepelná ochrana a bezpečná regulácia celého zapojenia. Jednoduchosť a variabilita umiestnenia fotovoltických panelov 21, ich bezúdržbová prevádzka a veľmi jednoduché prepojenie so zásobníkom vody pomocou tenkého elektrického kábla dáva prakticky neobmedzené možnosti využitia zariadenia v rodinných a panelových domoch, ako aj v priemyselných objektoch. Z celospoločenského hľadiska pritom ide o výrobu elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov. Využitie fotovoltických panelov 21 na ohrev vody je ekologická výroba elektrickej energie, ktorú si v plnom rozsahu spotrebováva priamo výrobca. Nie sú potrebné žiadne povolenia na pripojenie a nemusia sa nakupovať ďalšie prídavné zariadenia. Je to zatiaľ najefektívnejšie a bezstratové využitie ekologickej elektrickej energie z fotovoltických panelov 21.The energy of the sun is used to heat the water, which, by means of the photovoltaic panels 21, produces a direct electric current which heats the water in the storage tank. Connection to the photovoltaic panels 21 does not result in any loss of electricity, the device works very efficiently, while providing thermal protection and safe regulation of the entire wiring. The simplicity and variability of the placement of the photovoltaic panels 21, their maintenance-free operation and the very simple connection to the water reservoir by means of a thin electric cable give practically unlimited possibilities of use of the equipment in family and prefabricated houses as well as industrial buildings. From a society-wide point of view, it is the production of electricity from renewable sources. The use of photovoltaic panels 21 for water heating is the ecological production of electricity, which is fully consumed directly by the producer. No connection permissions are required and no additional devices need to be purchased. It is the most efficient and lossless use of green electricity from photovoltaic panels 21.
Zapojenie na riadenie prebytkového výkonu obnoviteľných zdrojov elektrickej energie sa skladá z generátora, lokálneho zdroja 2 elektrickej energie, ktorý je vodičmi pripojený na DC-AC menič 9, ten je vodičmi pripojený na hlavný rozvádzač HR s elektromerom 3, ktorý je prívodnými vodičmi spojený s distribučnou verejnou elektrickou sieťou 8. Elektromer 3 je vodičmi spojený s riadiacou jednotkou X s tým, že hlavný rozvádzač je vodičmi prepojený s rozvádzačom RP pomocných vstupov a výstupov, ktorý je vodičmi spojený s vyhrievacími telesami umiestnenými v akumulačnej nádrži, v tepelnom akumulačnom prvku 71. V ňom je úžitková voda, výmenník V tepla a termistor T, spojený vodičmi s rozvádzačom RP pomocných vstupov a výstupov a je spojený vodičmi s radiacou jednotkou X. Rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov je vodičmi spojený s čerpadlami C a rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov je spojený vodičmi s elektromagnetickými ventilmi EV, spojenými potrubím s akumulačnou nádobou a elektromagnetické ventily EV sú potrubím pripojené na zdroj ZV vody. Výmenník V tepla je potrubím pripojený na primárny zdroj PZ tepla, s tým, že rozvádzač RP pomocných výstupov je vodičmi spojený s akumulátorovou nabíjacou stanicou 72, ktorej výstup je vodičmi pripojený na akumulátory A, ktoré sú vodičmi spojené s DC - AC meničom 9. Nabíjacia stanica 72 je spojená vodičmi s rozvádzačom RP pomocných výstupov, ktorý je vodičmi spojený s hlavným rozvádzačom HR.The wiring for controlling the excess power of renewable electric power sources consists of a generator, a local power source 2, which is connected by wires to a DC-AC converter 9, which is wired to the main switchboard HR with an electricity meter 3. The electricity meter 3 is connected by conductors to the control unit X, the main switchboard being connected by conductors to the switchboard RP of the auxiliary inputs and outputs, which is connected by conductors to the heating elements placed in the accumulation tank, in the thermal storage element 71. it is the domestic hot water, heat exchanger V and thermistor T connected by conductors to the auxiliary input and output RP distributor and connected to the control unit X. The auxiliary input and output RP distributor is connected to pumps C and the auxiliary input and output RP distributor is connected by conductors to electromagnetic EV valves, connected by a pipeline to the storage tank, and EV solenoid valves are connected via a pipeline to a water source. The heat exchanger V is connected via a pipeline to the primary heat source PZ, with the auxiliary output switchgear RP connected by conductors to a battery charging station 72, the output of which is connected by conductors to accumulators A connected by conductors connected to a DC-AC converter 9. the station 72 is connected by conductors to the auxiliary output switchboard RP, which is connected to the main distributor HR by the conductors.
Obnoviteľné lokálne zdroje 2 elektrickej energie, ako napr. fotovoltické panely 21 (alebo tiež ako veterné elektrárne 22, malé vodné elektrárne - bez zobrazenia na obrázku 3), predstavujú generátor zdrojov elektrickej energie. Ten je vodičmi pripojený na DC-AC menič 9, ktorý je vodičmi pripojený na hlavný rozvádzač HR s riadiacou jednotkou 1, ktorý je spojený vodičmi s elektromerom 3, ktorý je prívodnými vodičmi spojený s verejnou elektrickou sieťou 8. Elektromer 3 je vodičmi spojený s riadiacou jednotkou X, ktorá vyhodnocuje stav o dodávke a spotrebe elektrickej energie.Renewable local electric power sources 2, such as e.g. photovoltaic panels 21 (or also as wind power plants 22, small hydro power plants - not shown in Figure 3), represent a power generator. This is connected by conductors to DC-AC converter 9, which is connected by conductors to main switchboard HR with control unit 1, which is connected by conductors to electricity meter 3, which is connected to supply lines 8 by supply conductors. unit X, which evaluates the status of electricity supply and consumption.
Hlavný rozvádzač HR je vodičmi spojený s rozvádzačom RP pomocných vstupov a výstupov, ktorý je vodičmi spojený s vyhrievacími telesami R umiestnenými v tepelnom akumulačnom prvku 71, v ktorom je úžitková voda, výmenník V tepla a termistor T, ktorého údaj o teplote úžitkovej vody prejde vodičmi do rozvádzača RP pomocných vstupov a výstupov a vodičmi ďalej vchádza do riadiacej jednotky X. Tá vyhodnotí údaje o teplote úžitkovej vody a tiež údaje o dodávke a odbere elektrickej energie, pričom riadiaca jednotka X vodičmi riadi spínanie spínacích prvkov 6, teda spínanie výstupov v rozvádzači RP pomocných vstupov a výstupov. Rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov je vodičmi spojený s čerpadlami C a rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov riadi pomocou vodičov spínanie elektromagnetických ventilov EV a potrubím je napĺňané množstvo úžitkovej vody v nádobe tepelného akumulačného prvku 71. Elektromagnetické ventily EV privádzajú potrubím množstvo úžitkovej vody zo zdroja ZV vody do nádoby tepelného akumulačného prvku 71. Výmenníkom V tepla a pomocou potrubia pripojeného na primárny zdroj PZ tepla je odovzdávané teplo na dodatočný ohrev úžitkovej vody. Rozvádzač RP pomocných výstupov je vodičmi spojený s akumulátorovou nabíjacou stanicou 72, ktorej výstup je vodičmi pripojený na akumulátory A. Tie sú vodičmi spojené s DC - AC meničom 9, ktorý je spojený vodičmi s rozvádzačom pomocných výstupov, ktorý je ďalej vodičmi spojený s hlavným rozvádzačom HR. Nabité akumulátory A uchovávajú nespotrebovanú elektrickú energiu vyrobenú z vlastných zdrojov, a tým sa odvod prebytočného výkonu odovzdávaného do verejnej elektrickej siete 8 zmenší na minimum.The main switchboard HR is connected by conductors to the switchboard RP of the auxiliary inputs and outputs, which is connected by conductors to the heating elements R located in the heat storage element 71 in which there is a service water, heat exchanger V and thermistor T. to the switchboard RP of the auxiliary inputs and outputs and leads to the control unit X. It evaluates data on the temperature of domestic water as well as data on the supply and consumption of electricity, while the control unit X controls the switching of switching elements 6 auxiliary inputs and outputs. The auxiliary input and output switchgear RP is connected to pumps C by wires and the auxiliary input and output switchgear RP controls the switching of the electromagnetic valves EV and the piping is filled with the amount of service water in the thermal storage element vessel 71. From the water to the container of the thermal storage element 71. In the heat exchanger V and by means of a pipe connected to the primary heat source PZ, heat is transferred for additional heating of the domestic water. The switchboard RP of the auxiliary outputs is connected by conductors to the accumulator charging station 72, the output of which is connected by conductors connected to accumulators A. These are conductors connected to the DC-AC converter 9, which is connected by conductors to the auxiliary output distributor. HR. Charged accumulators A retain unused electricity produced from their own resources, thereby reducing the excess power transferred to the public grid 8 to a minimum.
Rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov je spojený s vodičmi s hlavným rozvádzačom HR, ktorý zabezpečuje prívod elektrických fáz z verejnej elektrickej siete 8. Rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov na základe vyhodnotených údajov z riadiacej jednotky X zabezpečí zapínanie vyhrievacích telies R umiestnených v nádrži tepelného akumulačného prvku 71. Rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov je spojený vodičmi s čerpadlami C a je spojenými vodičmi s elektromagnetickými ventilmi EV, ktoré prepájajú potrubie s nádržou tepelného akumulačného prvku 71 a zabezpečujú rozvod úžitkovej vody na spotrebuThe auxiliary input and output RP switchboard is connected to the main switchboard HR, which provides power supply from the public utility network 8. The auxiliary input and output RP switchboard based on the evaluated data from the control unit X ensures switching on of the heaters R located in the heat storage tank The switchboard RP of the auxiliary inputs and outputs is connected by conductors with pumps C and is connected by conductors with electromagnetic valves EV, which connect the pipeline to the reservoir of the thermal storage element 71 and ensure the distribution of service water for consumption
SK 7570 Υ1 v domácnosti, napr. ústredné kúrenie, sprchy, kuchyňa a pod. Elektromagnetické ventily EV sú potrubím pripojené na zdroj ZV vody.SK 7570 Υ1 in the household, eg. central heating, showers, kitchen and so on. The solenoid valves EV are connected to a water source by a pipeline.
Na ďalšie využitie prebytočného výkonu elektrickej energie z generátorov lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie je rozvádzač RP pomocných vstupov a výstupov vodičmi spojený s akumulátorovým meničom AM, ktorý striedavé elektrické napätie prebytkovej elektrickej energie vyrobenej z domových - vlastných lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie transformuje na potrebné jednosmerné napätie, ktoré je vodičmi pripojené na elektrické akumulátory A. Tie sú vodičmi pripojené na DC - AC menič 9 a jeho výstupné sieťové napätie je vodičmi spojené s rozvádzačom RP pomocných vstupov a výstupov.To further utilize the excess power from the local power generators 2, the auxiliary input and output switchgear RP is connected to an accumulator converter AM, which transforms the alternating electrical voltage of the surplus electricity produced from the home-own local power sources 2 into the necessary DC voltage. These are connected to DC - AC converter 9 by conductors and its output mains voltage is connected by conductors to switchboard RP of auxiliary inputs and outputs.
Týmto spôsobom pomocou elektrického výkonu z elektrických akumulátorov A získame ďalšiu potrebnú energiu na vlastnú spotrebu domácnosti aj pri nepriaznivých podmienkach výroby elektrického výkonu z lokálnych zdrojov 2 elektrickej energie.In this way, by using electric power from the electric accumulators A, we obtain the additional energy required for the household's own consumption even under unfavorable conditions for the production of electric power from local power sources 2.
Výhodou popísaného spôsobu využitia prebytočnej nespotrebovanej energie je, že zostatková nevyužitá elektrická energia vracajúca sa do distribučnej verejnej elektrickej siete 8 je znížená na minimálnu hodnotu.An advantage of the described method of utilizing excess unused energy is that the residual unused electricity returning to the utility grid 8 is reduced to a minimum.
Výhrevné telesá v nádrži sa rovnomenne zaťažujú výkonnostnými stupňami s výkonom 0,2 kW. Výkon, ktorý sa dodáva do distribučnej sústavy, je odčítavaný z elektromera 3 (podľa možnosti pripojenia sa použije fakturačné meradlo alebo bude pridaný snímač 5 na hlavný prívod). Smer toku elektrickej energie sa môže zisťovať meraním prúdu na vstupe alebo výstupe elektromera 3. Odčítané dáta zo snímača 5 sa vyhodnocujú v riadiacej jednotke í, ktorá pripája a odpája výkonové stupne ohrevu po 0,2 kW a zároveň riadi proces ohrevu poprípade zmiešavania teplej vody.The heating elements in the tank are equally loaded with power levels of 0.2 kW. The power supplied to the distribution system is read from the electricity meter 3 (depending on the connection option, a billing meter will be used or a sensor 5 will be added to the main supply). The direction of electric power flow can be determined by measuring the current at the input or output of the electricity meter 3. The read data from the sensor 5 is evaluated in the control unit 1, which connects and disconnects the heating stages of 0.2 kW and controls the heating or mixing process.
Počas pripojenia jednotlivých výkonových stupňov sa nahrieva voda v nádrži, ktorá je využívaná ako možnosť na ohrev, predohrev, resp. dohrev TUV a UK. V prípade, že sa dosiahne žiadaná maximálna teplota, bude ohrev odpojený a výkon bude naspäť presmerovaný na dodávku na straty do distribučnej sústavy verejnej elektrickej siete 8. Žiadaná teplota sa nastavuje cez riadiacu jednotku 1 alebo priamo na nádrži tepelne akumulačného prvku 71. Veľké množstvo vyrobenej elektrickej energie je bežne dodávané na straty do distribučnej sústavy. Táto energia sa pritom môže efektívne využiť pri jej akumulácii a premene na teplo, za prijateľných finančných nákladov s relatívne krátkou dobou návratnosti pri minimálnych prevádzkových nákladoch. Počas prechodových mesiacov a leta, tzn. od marca do konca októbra, dokáže zapojenie pokryť takmer všetky náklady na ohrev teplej úžitkovej vody. Program riadiacej jednotky j_ sa dodáva s nastavenými teplotami - základný ohrev 50 °C alebo pre zväčšenú akumuláciu 85 °C, v tomto prípade musí byť zapojenie vybavené zmiešavacím ventilom. V rozšírenej verzii obsahuje trubkový systém (výmenník), aby sa efektívne využívalo teplo aj na predohrev ústredného kúrenia. Zapojenie výborne šetrí náklady na vykurovanie domácnosti hlavne v prechodových mesiacoch roka.During the connection of individual power stages, the water in the tank is heated, which is used as an option for heating, preheating, resp. DHW and UK heating. If the desired maximum temperature is reached, the heating will be disconnected and the power will be redirected to supply for losses to the utility grid 8. The desired temperature is set via the control unit 1 or directly on the heat storage tank 71. Large quantities produced Electricity is normally supplied for losses to the grid. This energy can be used efficiently in its accumulation and conversion to heat, at an acceptable financial cost with a relatively short payback period at minimal operating costs. During the transition months and summer, ie. from March to the end of October, the connection can cover almost all the costs of hot water production. The control unit program is supplied with the set temperatures - basic heating 50 ° C or for increased accumulation 85 ° C, in which case the wiring must be equipped with a mixing valve. In the expanded version, it includes a pipe system (exchanger) to efficiently utilize heat to preheat central heating as well. Involvement greatly saves the cost of heating the home, especially in the transition months of the year.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Priemyselná využiteľnosť technického riešenia je zjavná. Podľa tohto technického riešenia je možné spracovávať prebytkový výkon lokálneho zdroja elektrickej energie a hospodárne ho využívať na lokálnu spotrebu. Je tiež možné opakovane vyrábať zariadenia s riadiacou jednotkou, ktorá hodnotí smer toku elektrickej energie a riadi spracovanie prebytkového výkonu.The industrial applicability of the technical solution is obvious. According to this technical solution, it is possible to process the surplus power of the local power source and to use it economically for local consumption. It is also possible to re-produce devices with a control unit that evaluates the direction of the electric power flow and controls the processing of the excess power.
NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50148-2014U SK7570Y1 (en) | 2014-12-07 | 2014-12-07 | Method for processing of surplus electricity of local power supply and its connection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50148-2014U SK7570Y1 (en) | 2014-12-07 | 2014-12-07 | Method for processing of surplus electricity of local power supply and its connection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK501482014U1 SK501482014U1 (en) | 2016-05-02 |
| SK7570Y1 true SK7570Y1 (en) | 2016-10-03 |
Family
ID=55807246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50148-2014U SK7570Y1 (en) | 2014-12-07 | 2014-12-07 | Method for processing of surplus electricity of local power supply and its connection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK7570Y1 (en) |
-
2014
- 2014-12-07 SK SK50148-2014U patent/SK7570Y1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK501482014U1 (en) | 2016-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3027939C (en) | Method and apparatus for controlling power flow in a hybrid power system | |
| CN107425518B (en) | Load management in a hybrid power system | |
| US20120229077A1 (en) | Electric power supply system and method for controlling electric power discharge | |
| Sechilariu et al. | Building integrated photovoltaic system with energy storage and smart grid communication | |
| CA2712205C (en) | Power supply system | |
| JP7560471B2 (en) | Converter with power management system for domestic users to manage power among different loads including electric vehicles of domestic users | |
| JP2009538110A (en) | Modular energy control system | |
| US20140163756A1 (en) | Systems and methods for minimizing energy costs for a power consumption system that has access to off-grid resources | |
| EP2951867B1 (en) | System and method for coupling a monophase power source to a multiphase power network | |
| WO2014092823A1 (en) | Systems and methods for regulating an alternative energy source that is decoupled from a power grid | |
| KR20220060547A (en) | Spare generators and associated power systems | |
| Teleke et al. | Nanogrids with energy storage for future electricity grids | |
| JP7013812B2 (en) | Hot water storage type hot water supply device | |
| KR20170002312A (en) | Adaptive energy management scheduling system and method for hybrid energy storage system with renewable energy resources | |
| JP2015078797A (en) | Energy interchange management system, energy interchange management method and energy interchange management program | |
| AU2021105891A4 (en) | Energy Provision System and Method | |
| Saleh et al. | Distributed energy storage unit-based active demand response for residential loads | |
| US20170129346A1 (en) | Monophase-inverter | |
| SK7570Y1 (en) | Method for processing of surplus electricity of local power supply and its connection | |
| Milenov et al. | Application of Hybrid Inverters in Photovoltaic Systems | |
| Burmester | Nanogrid topology, control and interactions in a microgrid structure | |
| US20210263578A1 (en) | Photovoltaic smart power distribution box and controller | |
| Diekmann et al. | Centralized energy management for the optimization of residential districts | |
| US20240328650A1 (en) | Energy management system for a building and method for managing energy | |
| Silva et al. | Multifunction controller and DC revenue meter for nanogrid |