Hybridienergiajärjestelmän automaattiohjaus energiamurroksen tarpeisiin

Abstract

Tämän raportin tarkoituksena on antaa kattava ja selkeä kuvaus Älykkäät ohjaukset moderneissa energiajärjestelmissä -hankkeessa tehdystä hybridienergiajärjestelmän automaattiohjauksesta, sekä sen taustoista, toiminnasta ja ohjausperiaatteista. Edellä mainittu hybridienergiajärjestelmä sisältää itse tehonsyöttölaitteiston sekä 100 kWh:n suuruisen energiavaraston, joista kumpikin on asennettu erillisiin perävaunuihin.

Edellisessä hankkeessa rakennettu laitteisto mahdollistaa monipuoliset tehonsyöttömahdollisuudet tulevaisuuden sähköverkoissa. Hybridienergiajärjestelmän käyttö oli kuitenkin edellisen hankkeen jäljiltä vielä täysin manuaalista. Järjestelmän asetuksia täytyi muuttaa käsin kosketusnäytöltä, mikäli haluttiin aikaan erilaisia käyttötilanteita. Uudessa hankkeessa ja tässä opinnäytetyössä tarkoituksena on tehdä järjestelmän toiminnasta automaattista siten, että se vastaisi energiamurroksen tarpeisiin.

Järjestelmän tulisi kyetä muuttamaan tilaa eri syötteiden perusteella, esimerkiksi energiavaraston varausprosentin perusteella tai aurinkovoimalan antotehon perusteella. Lisäksi järjestelmän tulisi vastata tulevaisuuden sähköverkon tarpeisiin mahdollistamalla esimerkiksi automaattinen tehopiikkien leikkaus kulutuskohteissa ja energiantuotannon seuraaminen kulutuksella. Keskeisessä osassa edellä mainituissa ominaisuuksissa on ns. ”tehoputki”, jota hybridienergiajärjestelmän tulisi hyödyntää toteuttaakseen nämä toiminnallisuudet.

The aim of this thesis is to give clear and comprehensive description about the automatic control of the hybrid energy supply system which was implemented in the project ”Smart controls in modern energy supply systems”. Background, basic functioning and control logic of the system will be carefully presented. The hybrid energy supply system is based on MSc-electronics HESS-system. The hybrid energy supply system also includes 100 kWh energy storage. HESS-system and the energy storage is installed in two separate car trailers.

This two trailer hybrid energy supply system allows versatile power supply possibilities in future low voltage grids. However, before this project the system had to be manually operated from touch panel to change the operating mode. In thisproject and in this thesis the aim is to develop the system control so that it works automatically and meets the needs of the energy transition.

The system should be able to change operating mode based on different measurements such as energy storage State of Charge and PV-array output power. The system should be also able to meet the needs of future LV-grid for example power peak shaving and demand response functions. Essential part of these functions in this thesis is ”power tube” -control logic which is used in the mobile hybrid energy supply system to implement these other functions.