RAPORT DE CERCETARE IN EXTENSO - automation.ro · proiectarea si conducerea unui sistem energetice...

Sistem informatic suport pentru proiectarea, implementarea si controlul

fermelor energetic hibride - E-FARM -

RST

1

_____________________________________________________________________________________________ Etapa4: Proiectare si realizare sistem informatic suport

Pagina 1

– RAPORT DE CERCETARE IN EXTENSO –

Sistem informatic support pentru proiectarea, implementarea si controlul fermelor energetice hibride EFARM Contract 22134/01.10.2008

Etapa 4: Proiectare si realizare sistem informatic suport



RST

2


Pagina 2

COLECTIV DE ELABORARE

IPA: CS I ing. Ioan STOIAN – director proiect CS.II Alina CALARASU CS II Eugen STANCEL CS III Maria MIRCEA CS II Ungureanu Gicu CS II Dorina CAPATANA Ec Ioan MARCHIS ISPE: dr ing Fanica VATRA – Responsabil stiintific dr ing. Ana POIDA UTBv: Corneliu MARINESCU – Responsabil stiintific Catalin ION Ioan SERBAN Andreea FORCOS Luminita BAROTE Adrian DEACONU Daniela MARINESCU Paul IACOB Eleonor CIUREA Luminita CLOTEA Marius GEORGESCU Dumitru Mihai VALCAN UTCN: Radu BĂLAN– Responsabil stiintific Sergiu STAN Radu DONCA Olimpiu HANCU Ciprian LĂPUŞAN Vistrian MĂTIEŞ



RST

3


Pagina 3

CUPRINS

Nr capitol

Denumire capitol pagina

1. INTRODUCERE 41.1. Obiectul lucrării 41.2. Baza lucrării 5

1.2.1 Baza juridică 51.2.2. Baza tehnică 6

1.3. Formularea problematicii privind sistemele informatice suport pentru proiectarea, implementarea si controlul FEH

7

1.3.1 Domeniul de aplicabilitate 71.3.2. Termeni utilizati 8

1.4. Standarde si norme nationale si internationale de referintă 112. REZUMATUL FAZEI 163 PROIECTAREA MODULELOR SISTEMULUI INFORMATIC SIS 20

3.1 Proiectare sistem informatic 203.2 Proiectare model functional FEH 213.3 Elaborare specificatii de proiectare 22

4 REALIZAREA BAZEI DE DATE SI A MECANISMELOR SOFTWARE AFERENTE

22

4.1 Proiect baza de date echipamente 224.2 Program exploatare baza de date meteo 244.3 Incarcare baza de date ehipamente 25

5. REALIZAREA COMPONENTELOR SOFTWARE SIS FEH 285.1 Realizare module software pentru sistemul de control – SIS pentru FEH 285.2 Realizare modul software configurator 285.3 Realizare software pentru optimizarea amplasamentelor in FEH (echipamente de

stocare, de corectare a factorului de putere si a consumatorilor ,pe baza calculului pierderilor din FEH)

32

6 MANAGEMENTUL ETAPEI 377. CONCLUZII 398 BIBLIOGRAFIE 40 ANEXE ANEXA 1 – Proiect module sistem 182 pagini ANEXA 2 – Caiet de sarcini 25 pagini ANEXA 3 Proiect model functional pentru FEH 35 pagini ANEXA 4 – Baza de date 22 pagini ANEXA 5 Prezentarea componentei de control a SIS pentru FEH pagini ANEXA 6 – Raport de demonstrare, buletine de verificare 24 pagini ANEXA 7 Manual de utilizare 36 pagini ANEXA 8 Plan de valorificare 26 pagini ANEXA 9 – Copii articole publicate 55 pagini



RST

4


Pagina 4

1. INTRODUCERE

1.1. OBIECTUL LUCRĂRII

Problema adresată de proiectul EFARM este dezvoltarea unui instrument de proiectare

si control inovativ a fermelor energetice hibride menit să contribuie la cresterea utilizării SER (Surselor Energetice Regenerabile) în tară, prin optimizarea proiectării si cresterea eficientei tehnico‐economice a exploatării fermelor energetice hibride (FEH). Obiectivul general al proiectului este rezolvarea unor probleme complexe referitoare la proiectarea si conducerea unui sistem energetice tip GD (Generare Distribuită) prin dezvoltarea, validarea si implementarea în conditii reale a unui produs informatic complex pentru proiectare conducere si control optimal al FEH. Astfel, proiectul permite dezvoltarea unui produs informatic menit să faciliteze implementarea si exploatarea FEH având ca obiective:

să “convingă” beneficiarii de eficientă lor economică si functionalitatea SER la acelasi nivel cu a sistemelor conventionale;

să permită “adaptarea” lor la modificările climatice; să raspundă modificărilor cerintelor de consum energetic al beneficiarului (să fie reconfigurabile)

să fie flexibile din perspectiva interfatării cu beneficiarul: să permită acestuia reconfigurarea lor manuală în functie de experienta acestuia

să fie capabile să se autoorganizeze, pe baza interpretării datelor de intrare furnizate de beneficiar din observatii, pe baza unor date obiective (de la senzori de monitorizare) disponibile în timpul functionării, sau/si pe baza predictiilor si estimărilor

să poata comunica si schimba energie cu SED (Sistemele Energetice Distribuite) din vecinătate.

Scopul realizării sistemului este:

cresterea capacitătii sectorului de CDI în scopul utilizării surselor de energie regenerabilă

Cresterea competentei tehnologice si promovarea transferului de cunostinte si tehnologii în domeniul energiei cu respectarea principiului dezvoltării durabile.

Implementarea de tehnologii curate. Cresterea competitivitătii activitătilor de CDI prin stimularea parteneriatelor în domeniul prin desfăsurarea actiunilor de cercetare colaborativă între membri consortiului multidisciplinar.

Facilitarea implementarii si exploatarii optimale a resurselor energetice regenerabile este o componentă a dezvoltării durabile

Depasirea dificultătilor si extinderea utilizării SER în tară

Obiectivele specifice ale proiectului E‐FARM sunt: Elaborarea unor studii necesare dezvoltării unui sistem informatic suport de proiectare si control optimal a fermelor energetice hibride din zone izolate bazate pe SER;

Dezvoltarea bazelor de date si cunostinte necesare în proiectarea si controlul FEH Dezvoltarea unui sistem informatic suport (SIS) compus din:

o componenta de tip CAD (SIS‐CAD), pentru proiectarea optimală a FEH;



RST

5


Pagina 5

o componenta de tip sistem inteligent de conducere si control (SIS‐IC) în vederea asigurării functionalitătii, eficientei si stabilitătii FEH.

Dezvoltarea unui model functional al FEH, de mică putere amplasat într‐un areal geografic precizat în scopul validării sistemului informatic suport.

Realizarea documentatiilor tehnice de proiectare si utilizare a sistemului informatic suport.

Dezvoltarea interesului local asupra surselor energetice renegerabile si diseminarea astfel a cunostintelor potentialului SER (Surse Energetice Regenerabile) local.

Etapele de desfasurare ale proiectului sunt prezentate în Anexa I.2 la Contract ‐ "Planul de realizare al proiectului”, cu responsabilităti asignate fiecărui partener În etapa prezentă, Etapa a IVa,

Proiectare si realizare sistem informatic suport cu termenul de finalizare 15.11.2011, sunt cuprinse urmatoarele activitati:

Activitatea 4.1 Proiectarea modulelor sistemului informatic SIS CO : proiectare sistem informatic

CO : proiectare model functional FEH P3 : Elaborare specificatii de proiectare

Activitatea 4.2 Realizarea bazei de date si a mecanismelor software aferente

CO: proiect baza de date echipamente CO: program exploatare baza de date solare/meteo P1: incarcare baza de date ehipamente

Activitate 4.3 Realizarea componentelor software SIS FEH CO : realizare module software pentru sistemul de control CO : realizare modul software configurator P3 : Software pentru optimizarea amplasamentelor in FEH (echipamente de stocare, de corectare a factorului de putere si a consumatorilor ,pe baza calculului pierderilor din FEH)

Activitatea 4.4 Diseminare a rezultatelor proiectului. Elaborare plan de valoricare CO : Elaborare plan de valorificare. Articole stiintifice P1 : Elaborare articole stiintifice pentru conferinte/simpozioane P2 : Elaborare articole stiintifice pentru conferinte/simpozioane P3 : Elaborare articole stiintifice pentru conferinte/simpozioane Activitatea 4.5. Managementul etapei CO: Coordonarea realizarii etapei.Analiza rapoartelor intermediare ale partenerilor, feedback



RST

6


Pagina 6

1.2. BAZA LUCRĂRII

1.2.1. Baza juridică

Proiectul se desfasoară pe baza unui parteneriat între SC IPA SA CIFATT Cluj

(coordonator al proiectului) unitate cu profil de cercetare‐dezvoltare, Institutul de Studii si Proiectări Energetice Bucuresti, Universitatea Transilvania din Brasov si Universitatea Tehnică din Cluj‐Napoca,

Baza legală a lucrării o constituie contractul de finantare de la bugetul de stat având nr. 22134/01.10.2008 (Programul 4 din cadrul PNCDI), încheiat între SC IPA SA si Autoritatea contractantă, Centrul National de Management Programe, prin Programul 4 ‐ „Parteneriate în Domeniile Prioritare”. 1.2.2. Baza tehnică

Baza tehnică a lucrării este constituită din:

o Anexa B ‐ Descrierea proiectului si o Planul de realizare al proiectului, anexe ale contractului.

1.3.Formularea problematicii privind sistemele informatice suport pentru proiectarea, implementarea si controlul FEH

În termeni de economie energetică, sistemele energetice sunt definite ca sistemele tehnico‐economice ce îndeplinesc cererea de energie. Totusi, cererea de energiei nu reprezintă o cantitate fixă, aceasta fiind supusă diferitelor influente de tipul: preturi, reguli si preferinte ale consumatorlui. Prin urmare, definirea unui sistem energetic prevede o vedere socio‐economică mult mai largă si se referă atât la partea tehnică si economică a alimentarii cu energie cât si a fenomenelor socio‐economice din cadrul societătii, ce utilizează energia pentru îmbunătătirea standardului de viată. În plus, trebuie luat în considerare si impactul pe care îl are un astfel de sistem pentru mediul înconjurator. Fermele energetice hibride alcatuite din doua sau mai multe surse regenerabile au avantajul stabilitătii si echilibrului, cunoscând o dezvoltare rapidă în ultimii ani ca urmare a interesului pentru cresterea securitătii surselor de energie, dependentei de sursele traditionale si reducerea gazelor cu efect de seră.

Integrarea diferitelor tipuri de surse de energie (fotovoltaice, turbine de vânt, hidro, generatoare) si a mediilor de stocare în cadrul unui sistem energetic hibrid au ca rezultat structuri complexe de alimentare. Prin urmare, sunt necesare strategii de proiectare, operare, mentenanta si control pentru realizarea unui sistem stabil si eficient atât din punct de vedere energetic cât si economic. Tehnologia sistemelor de energie regenerabilă hibride trebuie să fie fiabile din punct de vedere tehnic si eficiente economic pentru consumator. Aceste două criterii depind de configuratia sistemului (de tipul si mărimea fiecarei componente parte integrantă din sistemul hibrid) si de strategia de control ce operează această configuratie. Proiectul E‐FARM îsi propune rezolvarea acestei probleme prin dezvoltarea unui sistem informatic suport pentru proiectare, implementarea si controlul fermelor energetice hibride,



RST

7


Pagina 7

capabil să raspundă cerintelor beneficiarilor atât din punct de vedere economic cât si energetic.

Tema are ca scop dezvoltarea unui sistem inovativ prin optimizarea proiectării, implementării si controlului fermelor energetice hibride, toate acestea având o reală contributie la:

Cresterea utilizării surselor energetice regenerabile în tară; Alimentarea cu energie a zonelor izolate Cresterea eficientei tehnico‐economice a exploatării fermelor energetice hibride Dezvoltarea cunostintelor în domeniul exploatării surselor energetice regenerabile Producerea de energie curată;

Pe parcursul proiectului se urmăresc, în mod special, conditiile pe care trebuie să le

îndeplinească un sistem energetic hibrid: Eficientă prin îmbunătătirea conditiilor de producere si transmitere a energiei, asigurând stabilitate în functionare;

Fiabilitate pentru îmbunătătirea serviciilor către utilizatori în conditiile existentei fluctuatiilor, prin asigurarea stabilitătii în functionare si calitătii energiei livrate;

Securitate pentru asigurarea pe termen scurt si mediu a atentuării fenomenelor acuzate de eventualele căderi ale retelei si reducerea costurilor în cazul unor eventuale reparatii Disponibilul limitat de resurse traditionale de energie si posibilul lor impact

defavorabil asupra mediului, corelat cu cresterea necesitătilor/cerintelor de furnizare a energiei în ariile izolate, au crescut –la nivel european – interesul pentru sustinerea cercetării aplicative în implementarea de sisteme eficiente de productie, furnizare si management al energiei de tip SER. Prezenta lucrare îsi propune dezvoltarea unei aplicatii pentru crearea unui sistem energetic hibrid alcătuit din două sau mai multe surse de energie regenerabilă în functie de disponibilitatea geoclimatică a zonei si cerintele economice ale beneficiarilor, aplicatie ce cuprinde componente de modelare, creare scenarii, simulare si optimizare a unui astfel de ansamblu energetic.

Metodele utilizate în cadrul proiectului urmăresc: Elaborarea unei configuratii stabile si eficiente din punct de vedere economic a unei fermei energetice hibride;

Optimizarea configuratiei în functie de cerintele beneficiarilor; Asigurarea unui control optimal a solutiei alese; Crearea unui model functional în vederea validării componentelor sistemului informatic si a stabilirii metodologiei de implementare a acestora

Abordarea explorativă inovativă a problemelor de stocare a energiei electrice cu aplicatii în cadrul fermelor energetice hibride

1.3.1 Domeniul de aplicabilitate Domeniul de aplicabilitate al proiectului este cel energetic prin promovarea utilizării surselor de energie regenerabilă prin crearea de tehnologii curate. Tema abordată în acest proiect are ca scop realizarea unui produs menit să faciliteze implementarea si exploatarea



RST

8


Pagina 8

optimală a resurselor energetice regenerabile ca o componentă a dezvoltării durabile. Proiectul îsi propune realizarea unui sistem informatic suport pentru proiectarea, implementarea si controlul fermelor energetice hibride, contribuind astfel la crearea unor ferme energetice hibride eficiente atât economic cât si energetic. Aportul pe care proiectul îl aduce atât din punct de energetic, economic si social constă în „convingerea” beneficiarilor de eficienta economică si functionalitatea surselor energetice regenerabile, reconfigurabilitea acestuia prin modificarea cerintelor de consum energetic al beneficiarului, flexibilitate din perspectiva interfatării cu beneficiarul si capabilitate de auto‐organizare pe baza datelor furnizate de beneficiar. La finalizarea proiectului:

Va fi creat un sistem informatic suport pentru proiectarea si exploatarea optimală a fermelor energetice hibride compus dintr‐o componentă de tip CAD‐CAM pentru optimizarea prin modelare/simulare pe baza de scenarii create anterior a proiectării fermelor energetice hibride

Crearea unui modul inteligent de conducere bazat pe sistem suport decizie pentru asigurarea controlului optimal a fermei energetice hibride

Validarea sistemului informatic prin intermediul unui model functional Se pun bazele unui parteneriat public‐privat: între consortiul format din institutele de cercetare‐dezvoltare si cele doua universităti

Se va crea, în cadrul consortiului o bază de cercetare solidă; prin activitătile de cercetare multidisciplinare se vor dobândi cunostinte avansate si se va crea o bază materială – suport pentru dezvoltarea proiectelor viitoare.

1.3.2. Termeni utilizati Autoritate competentă: autorități ale administrației publice centrale şi/sau teritorialepentru protecția mediului, precum şi alte autorități desemnate, însărcinate cu aducerea la îndeplinire a dispozițiilor în conformitate cu prevederile legislației în vigoare privind protecția mediului Baterie cu oxidoreducere (redoxflow): reprezinta un dispozitiv care transforma energia chimica in energie electrica, avand la baza fenomenul de oxido‐reducere. Doi electroliți diferiți sunt separați printr‐o membrana ionic permeabila, iar prin aplicarea unei tensiuni intre electrozii celulei apare o schimbare electrochimica ionica intre electroliți intr‐o anumita direcție. Calitatea energiei electrice: alimentare cu energie electrică care este întotdeauna disponibilă, având tensiunea şi frecvența în limitele admisibile şi cu o curbă de tensiune perfect sinusoidală. Certificat verde: document care atestă o cantitate de 1 MWh de energie electrică produs din surse regenerabile de energie. Certificate albe ‐ certificate emise de organisme de certificare independente care confirmă sustinerile actorilor pietei conform cărora economiile de energie sunt o consecintă a măsurilor de îmbunătătire a eficientei Cogenerare:producerea combinată, simultană de energie electrică şi termică, în unități specializate, de înaltă performanță Compensator static (STATCOM): dispozitiv static ce realizeaza compensarea puterii reactive. Dezvoltare durabila : dezvoltare care corespunde necesitătilor prezentului, fara a compromite posibilitatea generatiilor viitoare de a le satisface pe a lor.



RST

9


Pagina 9

Eficienţa energetică: un raport între o ieşire, sub forma unei performanțe, serviciu, bunuri sau energie şi o intrare de energie Emisie: evacuarea directă sau indirectă, de la surse punctiforme ori difuze ale instalației, de substanțe, vibrații, căldură sau de zgomot în aer, apă ori sol. Energie: toate formele de energie disponibile comercial, inclusiv electricitate, gaz natural (inclusiv gaz natural lichefiat), gaz petrolier lichefiat, orice combustibil pentru încălzire şi racire (inclusiv incalzire si racire centralizata), cărbune brun şi lignit, turbă, combustibili pentru mijloace de transport (exclusiv aerian şi maritim) şi biomasă aşa cum este definită în Directiva 2001 / 77 / EC a Parlamentului European şi a Consiliului din 27 Septembrie 2001, asupra promovării producției de energie electrică din surse regenerabile de energie pe piața internă de energie electrică Energie electrică produsă din surse regenerabile de energie: energia electrică produsă de centrale electrice (surse de energie electrică) care utilizează numai surse regenerabile de energie, precum şi proporția de energie electrică produsă din surse regenerabile de energie în centrale electrice hibride care utilizează şi surse convenționale de energie, incluzând energia electrică consumată de sistemele de stocare a purtătorilor de energie convențională şi excluzând energia electrică obținută din aceste sisteme. Energie regenerabilă: energia produsă prin valorificarea surselor regenerabile de energie, inclusiv din combustibil regenerabil. Ferma Energetică Hibridă (FEH): în contextul subiectului prezentei lucrări, este un sistem energetic de tip GD care constă din două sau mai multe surse de energie electrică produsă din surse regenerabile de energie (panouri fotoelectrice, instalații eoliene, microhidrocentrale, pile cu combustibil, grupuri energetice pe bază de biomasă etc.), un sistem (o instalație) de stocare optimă a energiei electrice, eventual unul sau mai multe grupuri generatoare de rezervă/siguranță pe bază de combustibili convenționali (motorină, păcură, gaze naturale etc.), o rețea proprie/internă de distribuție a energiei electrice la consumatori pe care îi alimentează, precum şi un sistem de monitorizare şi control a puterii produse de diferitele surse din sistem şi de monitorizare şi control a funcționării respectivului sistem energetic în ansamblu său şi a fiecărei componente în parte. Generare distribuită a energiei (GD): numită si generare on‐site, generare dispersată, generare descentralizată, se referă la o varietate de surse de energie independente, de mică dimensiune aflate în apropierea consumatorilor. GUI – Graphical User Interface: interfată grafică ce permite utilizatorului interactiunea cu anumite componente electronice cum ar fi PC. Îmbunătăţirea eficienţei energetice: o creştere a eficienței energetice la consumul final ca urmare a unei schimbări de ordin tehnologic, comportamental şi/sau economic. Impact: orice modificare a mediului, fie ea pozitivă sau negativă, în totalitate sau parțial legată de activitățile, produsele sau serviciile unei organizații, totalitatea efectelor; sau: efect direct sau indirect al unei activități umane care produce o schimbare a sensului de evoluție a stării de calitate a ecosistemelor, schimbare ce poate afecta sănătatea omului, integritatea mediului, a patrimoniului cultural sau condițiile socio‐economice. Instalaţie eoliană grup eolian : instalație care asigură conversia energiei cinetice a vântului în energie electrică. Microretea (MR): reprezinta un sistem de producere a energiei electrice si termice uneori, compus din doua sau mai multe generatoare distribuite, capabil sa functioneze in paralel sau independent de o retea electrica de putere mare si care alimenteaza unul sau mai multi consumatori locali.



RST

10


Pagina 10

Norme de calitate a mediului: un ansamblu de cerințe care trebuie satisfăcute la un moment dat, pentru un element de mediu dat sau ale unei părți specifice a acestuia, în conformitate cu legislația în vigoare. Pila de combustie: reprezintă un dispozitiv care transforma direct energia unui combustibil in energie electrica fara a fi nevoie de arderea acestuia. In general pila de combustie este formata din doi electrozi cu structura poroasa si un electrolit. Poluare : introducerea directă sau indirectă, ca rezultat al activității umane, de substanțe, de vibrații, căldură sau de zgomot în aer, apă ori sol, susceptibile să aducă prejudicii sănătății umane sau calității mediului, să determine deteriorări ale bunurilor materiale, ori să afecteze sau să împiedice utilizarea în scop recreativ a mediului şi/sau alte utilizări ale acestuia, prevăzute de legislația în vigoare. Potentialul hidroenergetic amenajabil: corespunde productiei de energie real posibilă a tuturor amenajărilor hidroelectrice realizabile pe un anumit curs de apă. El poate fi la rândul lui tehnic‐amenajabil sau economic amenajabil. Potentialul hidroenergetic economic amenajabil: reprezintă energia sau puterea tuturor amenajărilor care se pot realiza în conditii economice. Potentialul hidroenergetic tehnic amenajabil: reprezintă energia sau puterea ce pot fi obtinute prin amenajarea unui curs de apă, el se calculeaza pe baza unei scheme de amenajare. Potentialul hidroenergetic teoretic: reprezintă resursele de energie hidraulică fără a tine seama de posibilitătile tehnice si economice de amenjare. Punct comun de cuplare (PCC Point Of Common Coupling): Nodul din rețeaua electrică în care circuitele electrice ale distribuitorului sunt conectate cu circuitele electrice ale utilizatorului rețelei electrice (producător sau consumator de energie electrică) şi prin care are loc un transfer de energie între distribuitor şi utilizator ; este prevăzut cu un sistem de conectare şi deconectare precum şi cu un sistem de măsurare a energiei electrice transferate. Punct de conectare la reţeaua electrică a unei instalaţii eoliene (network connection point wind turbines): nod al rețelei electrice în care se conectează circuitele de ieşire ale unei instalații eoliene sau, în cazul unei centrale eoliene (parc eolian, fermă eoliană) sistemul electric colector la care sunt conectate toate instalațiile eoliene dintr‐o centrală eoliană. Regulator dinamic de tensiune (DVR): dispozitiv care pe durata unui gol de tensiune, completează tensiunea remanentă cu tensiunea necesară. Resurse energetice: caracteristica cantitativă a surselor energetice ce se utilizează sau pot fi utilizate. Resurse regenerabile de energie: caracteristica cantitativă a energiei care este utilizată sau poate fi obținută de la sursele regenerabile de energie. Sistem CAD (Computer Aided Design): utilizarea tehnologiei computerizate pentru proiectarea unui produs sau a unui anumit segment al acestuia ce poate utiliza metode vizuale sau bazate pe simboluri. Curbele de sarcina: grafice care prezinat evolutia in timp a puterii cerute de un anumit consumator sau de grupuri de consumatori. Sistem CAM (Computer Aided Manufacturing): reprezintă utilizarea componentelor software ce asistă producătorii în crearea componentelor produsului prototip. CAM este un program ce permite manufacturarea modelelor fizice folosind programe de tip CAD. CAM crează versiuni de modele ale produsului fizic prin intermediul pachetelor software.



RST

11


Pagina 11

Sistem de stocare a energiei (SSE): reprezinta un ansamblu care contine unul sau mai multe elemente primare de stocare a energiei (acumulatori) intr‐o anumita forma (electrica, mecanica, chimica) si dispozitive de interfatare cu instalatia de utilizare (ex. microretea). Sistem electric (reţea electrică) de distribuţie: ansamblu de instalații care asigură alimentarea consumatorilor cu energie electrică; sistemul electric de distribuție poate să cuprindă şi unități/surse de generare a energiei electrice. Sistem electric al unei instalaţii eoliene: totalitatea echipamentelor electrice ale unei instalații eoliene, incluzând echipamentul pentru conectare la rețeaua electrică, instalația de legare la pământ, sistemul de comunicație; de asemenea sunt incluse legăturile electrice locale la instalația eoliană care au o legătură la pământ, specifică instalației eoliene. Sistem electric colector al instalaţiilor/centralelor eoliene: sistem electric la care sunt conectate una sau mai multe instalații/grupuri eoliene situate într‐un acelaşi amplasament; sistemul include toate echipamentele electrice conectate între terminalele instalațiilor/grupurilor eoliene şi punctul comun de conectare la rețeaua electrică publică. Sistem electroenergetic: Ansamblu de instalații şi echipamente destinate să asigure producerea, transportul, distribuția şi consumul energiei electrice. Supercondensator: reprezinta un condensator electrolitic cu dublu strat cu o densitate de energie ridicata, de sute de ori mai mare decat a unui condensator uzual, putand ajunge pana la 5000F. Surse (de energie electrică) distribuite (DS/DR distributed sources / resources): surse de energie electrică care nu sunt conectate direct la rețelele de transport a energiei electrice (rețele electrice de înaltă şi foarte înaltă tensiune cu tensiunea nominală ≥ 110 kV) ale unui sistem electroenergetic; sursele distribuite cuprind atât generatoare de energie electrică, cât şi sisteme de stocare a energiei . Surse Energetice Regenerabile (SER): surse de energie naturale care se reînnoiesc în timp; includ energia solară, energia eoliană, energia hidraulică, energia biomasei, energia mediilor cu potențial termic redus, inclusiv cea geotermică. Surse energetice: totalitatea materiilor sau fenomenelor naturale din care pot fi obținutediverse forme de energie. Tehnologii de generare a energiei curate (CET – Clean Energy Technolgies): Sisteme de generare a căldurii sau/si energiei ce produc minimul de poluare a mediului comparat cu tehnologiile conventionale Tensiunea armonică: o tensiune sinusoidală cu o frecvență egală cu un multiplu întreg al frecvenței fundamentale a tensiunii de alimentare. 1.4. Standarde si norme nationale si internationale de referintă

Continua dezvoltare a surselor de energii regenerabile a condus la necesitatea

introducerii de reglementări, standarde, ghiduri de proiectare, şi alte instrumente care să creeze un mediu propice pentru dezvoltarea acestui sector. Statele Unite ale Americii prezintă cel mai dezvoltat mediu în aceasta direcție, deținând singurul standard cu caracter general, care reglementează problemele legate de interconectarea surselor de energie distribuite cu puteri de până la 10 MVA. Standardul IEEE 1547 reprezintă un instrument valoros pentru producătorii de astfel de sisteme. IEEE 1547 a fost elaborat în anul 2003 şi tratează problema interconectării surselor de energie distribuite la un sistem electroenergetic de putere mare şi este împărțit în şase capitole principale (P1547.1 – P1547.6) [1‐2]. Este un standard american realizat de comitetul de standardizare IEEE SCC21 (Standards Coordinating Committee 21) [2‐2] – [5‐2]. Standardul stabileşte cerințele tehnice impuse pentru interconectarea



RST

12


Pagina 12

generatoarelor distribuite (bazate în general pe surse de energii regenerabile) cu rețele de putere. Acesta furnizează cerințe referitoare la performanță, funcționare, testare, protecții şi întreținere, incluzând cerințe generale, calitatea energiei, situații de avarie, cerințe de proiectare, etc. Cerințele stabilite acoperă o gama largă de generatoare distribuite, incluzând maşini sincrone, asincrone, invertoare de putere. Condițiile sunt aplicabile tuturor tehnologiilor existente în domeniul generării distribuite, cu o capacitate de până la 10 MVA în punctul comun de conectare cu rețeaua. În acelaşi timp acesta se doreşte a fi neutru din punct de vedere tehnologic. Frecvența la care se raportează toate datele tehnice este de 60 Hz. Standardul oferă inginerilor în domeniu, un instrument foarte util în implementarea rețelelor conținând o varietate mare de generatoare distribuite. Realizarea acestuia a implicat multe dezbateri şi cercetări amănunțite din partea a sute de specialişti cu experiență în domeniu. Deşi IEEE 1547 stabileşte criteriile şi cerințele pentru interconectare, acesta nu este un ghid de proiectare. Standardul furnizează cerințele tehnice minime universal valabile în domeniul interconectării, indiferent de tehnologia utilizată la realizarea generatoarelor.

Seria de standarde IEEE‐1547 este împărtită în sase părti până în momentul de fată, cu următoarea structura: P1547.1 – specifică testele care ar trebui realizate pentru a vedea în ce masură sistemul respectă prevederile din standard. Echipamentele utilizate la interconectare trebuie să îndeplinească cerintele impuse în standard. Sunt definite proceduri de testare flexibile, pentru a putea fi aplicate la o varietate cât mai mare de tehnologii, indiferent de caracteristicile locului de amplasare a sistemului. P1547.2 – este un ghid ce furnizează detalii în vederea întelegerii cât mai usoare a standardului IEEE 1547. Acest document facilitează utilizarea standardului IEEE 1547 prin caracterizarea diverselor tehnologii de generare distribuită si problemele de interconectare asociate. Tot aici se gasesc descrieri tehnice si scheme electrice, ghid de proiectare, si exemple practice de interconectare. P1547.3 – furnizează informatii referitoare la monitorizare, schimbul de informatii, si controlul în vederea interconectării unui sistem distribuit la un sistem electro‐energetic de putere. P1547.4 – furnizează căi alternative si practici pentru proiectarea, functionarea si integrarea sistemelor autonome distribuite cu un SEN (Sistem Energetic National). Este tratată problema capacitătii de separare si reconectare a sistemului autonom la SEN, si mentinerea alimentării micro‐retelei izolate în diverse conditii de functionare. Acest ghid este destinat în primul rând proiectantilor de sisteme electro‐energetice, operatorilor, integratorilor de sistem si producătorilor de echipamente, furnizând informatii importante referitoare la functionarea sistemelor izolate de tip autonom. P1547.5 – este un ghid referitor la cerintele tehnice, inclusiv de proiectare, constructie, testare, întretinere pentru interconectarea surselor îndepartate de energie electrică cu o capacitate mai mare de 10MVA, la un SEN. P1547.6 – furnizează informatii referitoare la interconectarea surselor distribuite de energie electrică la alte retele electrice secundare (locale), care contin mai multe surse distribuite. Principalele cerințe impuse în cadrul acestui standard sunt:

Instalațiile sistemului GD nu trebuie să influențeze negativ dispozitivele de protecție din instalațiile consumatorilor, sau din rețeaua de distribuție, necesitând echipamente de protecție şi control suplimentare.

Sistemul GD nu trebuie să compromită siguranța în funcționarea sistemului electric la care este interconectat. Proprietarul este responsabil de propriul echipament în cazul aparițiilor de avarii în sistemul de distribuție.



RST

13


Pagina 13

Instalația de interconectare trebuie să fie echipată cu dispozitive de protecție care să prevină funcționarea în paralel cu sistemul de distribuție în cazul în care tensiunea, frecvența sau faza nu sunt în limitele normale.

O componentă importantă o reprezintă sistemul de comunicație, care se impune în majoritatea cazurilor pentru a asigura o flexibilitate sporită şi siguranța în funcționare a sistemului. Mai multe sisteme distribuite pot fi conectate informațional cu un dispecer automat care ia decizii cu privire la funcționarea întregului sistem.

Întreruptoarele plasate în punctul comun de cuplare (PCC) trebuie să fie capabile să deconecteze curenții de scurtcircuit mari, care pot apărea din rețeaua de distribuție. De asemenea trebuie să existe un dispozitiv manual de deconectare care să poată fi blocat pe poziția deschis (de. ex. separator) şi vizibil de personalul rețelei de distribuție.

Calitatea energiei furnizate de aceste surse trebuie să respecte standardele generale din domeniu. Un element important îl reprezintă injecția de armonici (superioare) de curent provocate de funcționarea convertoarelor electrice existente în sistem. Acestea nu trebuie să depăşească valorile maxim admisibile din standarde. Alte standarde importante la nivel international referitoare la ferme energetice hibride

sunt urmatoarele: IEEE 15472003 Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Sistems

IEEE 1547.1 2005 Standard for Conformance Tests Procedures for Equipment Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Sistems

IEEE 1547.2 –Draft, Application guide for Standard for interconnecting Distributed Resoarces with Electrical Power Sistems

IEEE 1547.3 Draft Guide for monitoring, information exchange and control of distributed resources interconnected with electrical power sistems

IEEE 1547.4 Draft Guide for design, operation and integration of Distributed Resources Island Sistems with electrical Power Sistems

IEEE 9292000, Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Sistems – incorporated in IEEE 1547

UL 1741, Standard for Inverters, Converters, and Controllers for Use in Independent Power Sistems ‐ elaborated by Underwriters Laboratories Inc. – compatibilzed with IEEE 1547

IEC60050415 International electrotechnical vocabulary –Part 415:Wind turbine generator sistems

IEC61727 Photovoltaic (PV) sistems ‐ Characteristics of the utility interface ‐ December 2004

IEC 62116 Ed.1 2005: Testing procedure of islanding prevention measures for utility interactive photovoltaic inverter (describes the tests for IEC 61727) – approved in 2007

IEC WT 01‐ IEC Sistem for conformity testing and certification of wind turbines – Rules and Procedures

IECEN 614001 Wind Turbine generator sistems Part1: Safety requirements IECEN 614002 Wind turbine generator sistems Part 2: Safety of small wind turbines IECEN 614003 Wind turbine generator sistems Part 3: Design requirement for offshore wind turbines

IECEN 614004 Wind turbine generator sistems Part 4: Design requirement for gearbox for wind turbines



RST

14


Pagina 14

IECEN 6140011 Wind turbine generator sistems Part 11: Acoustic noise measurement techniques

IECEN 6140012 Wind turbine generator sistems Part 12: Wind turbine power performance testing

IECEN 6140013 Wind turbine generator sistems Part 13: Measurement of mechanical loads

IECEN 6140014 Wind turbine generator sistems Part 14: Declaration of sound power level and tonality values

IECEN 6140021 Wind turbine generator sistems Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines

IECEN 6140022 Wind turbine generator sistems Part 22: Maintenance cycle report to IEC WT 01 Ed.1: Sistem for conformity testing and certification of wind turbines – Rules and procedures

IECEN 6140023 Wind turbine generator sistems Part 23: Full‐scale structural testing of rotor blades

IECEN 6140024 Wind turbine generator sistems Part 24: Lighting protection IECEN 6140025 Wind turbine generator sistems Part 25: Communication standard for remote control and monitoring of wind power plants

IECprEN 61400121 Wind turbine generator sistems Part 121: Power performance measurement of grid connected wind turbines

Pr EN50308 – Wind Turbines – proactive measures – requirements for design, operation and amintenance

Pr EN50376 Declaration of sound power level and tonality values of wind turbines VDE012611 2006 Automatic disconnection device between a generator and the public low‐voltage grid” – Safety issues‐ applied on German Market

Principii fundamentale si de securitate pentru interfata om‐masină, marcare si identificare. Identificarea bornelor echipamentelor,a extremitatilor conductoarelor care au cod de identificare

SR EN 60445:2003

Erori de masurare. Terminologie SR 13251:1996

Tensiuni nominale ale retelelor electrice de distributie publică de joasă tensiune

SR HD 472 S1:2001

Vocabular international de termini fundamentali si generali metrologici

SR 13251:1996

Protectie împotriva socurilor electrice. Aspecte comune în instalatii si echipamente electrice

SR EN 61140:2002

Protectia împotriva electrocutărilor. Instalatii electrice fixe. Prescriptii de proiectare, executii si verificări

STAS 12604/5‐90

Protectia contra electrocutărilor. Limite admisibile. STAS 2612‐87

Schimbătoare de caldură. Îndrumător de întocmire a instructiunilor de instalare, de exploatare si de întretinere, necesare pentru mentinerea performantelor tuturor tipurilor de schimbătoare de caldură

SR EN 307:2000

Ghid pentru achizitionarea de echipamente pentru centrale electrice. Partea 5‐3: Turbine eoliene

SR EN 45510‐5‐3:2004



RST

15


Pagina 15

Turbine eoliene. Măsuri protectoare. Prescriptii pentru proiectare, exploatare si întretinere

SR EN 50308:2005

Turbine eoliene. Partea 12: Tehnici de măsurare ale performantelor de putere

SR EN 61400‐12:2001

Turbine eoliene. Partea 2: Securitatea turbinelor eoliene mici SR EN 61400‐2:2001

Recomandări pentru sisteme mici de energie regenerabilă si hibride pentru electrificarea rurală. Partea 3: Dezvoltarea si conducerea proiectului

SR CEI/TS 62257‐3:2006

Energie solară. Vocabular SR EN ISO‐ 9488:2002 Captatoare solare. Captatoare solare plane. Clasificare si

simbolizare STAS 12903‐90

Instalatii termice solare si componente ale acestora. Captatoare solare. Partea 1: Conditii generale

SR EN 12975‐1:2006

Instalatii termice solare si componentele acestora. Instalatii prefabricate

SR EN 12976:2006

Instalatii electrice în constructii. Partea 7‐712: Prescriptii pentru instalatii si amplasamente speciale. Sisteme de alimentare cu energie solară fotovoltaică (PV)

SR HD 60364‐7‐712:2005

Protectie împotriva supratensiunilor a sistemelor fotovoltaice (PV) generatoare de energie electrică. Ghid

SR EN 61173:2002



RST

16


Pagina 16

2. REZUMATUL FAZEI

Pentru atingerea obiectivului propus prin proiect, si anume realizarea unui sistem

informatic suport pentru asigurarea proiectarii si exploatarii optimale a fermelor energetice hidride, in etapa actuala, 4 conform planului de realizare, denumita Proiectare si realizare sistem informatic suport s‐au derulat urmatoarele activitati :

Proiectarea modulelor sistemului informatic SIS Realizarea bazei de date si a mecanismelor software aferente Realizarea componentelor software SIS FEH Diseminare a rezultatelor proiectului. Elaborare plan de valoricare

La realizarea obiectivelor etapei, au contribuit tot membrii consortiului, fiecare avand bine stabilite obiectivele, dupa cum urmeaza: CO IPA :

proiectare sistem informatic proiectare model functional Ferma Energetica Hibrida proiect baza de date echipamente program exploatare baza de date solare/meteo realizare module software pentru sistemul de control – SIS pentru FEH realizare modul software configurator elaborare plan d evalorificare. Articole stiintifice

P1 – ISPE Bucuresti

incarcare baza de date ehipamente elaborare articole stiintifice pentru conferinte/simpozioane

P2 – Universitatea Transilvania Brasov

Realizare software pentru optimizarea amplasamentelor in FEH (echipamente de stocare, de corectare a factorului de putere si a consumatorilor, pe baza calculului pierderilor din FEH)

Elaborarea articole stiintifice si participare la conferinte P3 – Universitatea Tehnica Cluj Napoca

Elaborarea specificatilor de proiectare pentru FEH elaborarea articole stiintifice si participare la conferinte Raportul stiintific si tehnic a fost structurat in asa fel incat sa poate fi usor de

identificat concordanta intre obiectivele propuse si ceea ce s‐a realizat efectiv in cadrul acestei etape.

In introducere s‐au subliniat coordonatele tehnice si administrative in care se deruleaza proiectul, respectiv, obiectului lucrarii, baza lucrarii (tehnica si juridica, domeniul de aplicabilitate, formularea problematicii privind sistemele informatice suport pentru proiectarea, implementarea si controlul FEH, alinierea la standardele si normle in vigoare, precum si stabilirea unui limbaj comun, prin definirea unor termeni frecventi utilizati in domeniul abordat.



RST

17


Pagina 17

Obiectivul propus in cadrul activitatii 4.1 Proiectarea modulelor sistemului informatic SIS consta in proiectarea modulelor sistemului informatic care vor rezulta in urma proiectului. Proiectarea modulelor a fost realizata pe baza arhitecturii programului stabilit in etapa precedenta si a specificatiilor de proiectare furnizate de membri consortiului. La realizarea activitatii au colaborat IPA ‐ coordonatorul de proiect si partenerul Universitatea Transilvania din Brasov ‐ P3.

Ca urmare a desfasurarii acestei activitati au rezultat ► Proiect module sistem informatic (prezentat detaliat in ANEXA 1), care contine detaliile logice ale modulelor si detaliile privind modul lor implementare. Documentatia se referea la cele doua componente ale programului : HRES_CAD ‐ care permite evaluarea potentialului energetic a unei locatii izolate si fezabilitatea economica a unei ferme energetice hibride (FEH); si HRES_OPTI ‐ care permite optimizarea amplasamentelor resurselor dintr‐o FEH. ► documentatia de verificare a functionalitatii celor doua aplicatii, constand in Caietul de sarcini software ‐ prezentat in ANEXA 2 la prezentul raport, detaliaza conditiile tehnice care trebuiesc indeplinite si metodele lor de verificare. Deasemenea, s‐a realizat un proiect pentru modelul functional al Fermei Energetice Hibride, prezentat in ANEXA 3 a raportului stiintific si tehnic, in baza specificatiilor stabilite.

In cadrul obiectivului propus a se realiza in a doua activitate 4.2. Realizarea bazei de date si a mecanismelor software aferente s‐a realizat modelul conceptual al bazei de date prezentat in ANEXA 4 a raportului. Deasemenea, baza de date a fost incarcata cu date privind echipamentele si date solare/meteo. Incarcarea cu date a bazei de date s‐a facut prin program cu ajutorul componentei HRES_CAD. La realizarea activitatii au contribuit CO‐ IPA si P1 – ISPE.

Activitatea 4.3 Realizarea componentelor software SIS FEH a avut ca rezultat dezvoltarea produsului informatic suport cu cele doua componente ale lui:

HRES‐CAD ‐ care permite evaluarea potentialului energetic a unei locatii izolate si fezabilitatea economica a unei ferme energetice hibride (FEH); Acest modul a fost realizat in mediul de programare Visual Studio 2010, utilizand limbajul de programare C#, iar pentru a avea o interfata cat mai prietenoasa s‐au folosit tehnologiile Windows Presentation Foundation, mai exact scrierea codului pentru interfata in XAML. Baza de date aferenta aplicatiei a fost realizata in SQL Server 2005.

HRES_OPTI ‐ care permite optimizarea amplasamentelor resurselor dintr‐o FEH creata in mediul de programare Borland Delphi, iar algoritmul de calcul al circulatiei de curenti se bazeaza pe teoria grafurilor

si Aplicatia EFarm_SCADA (prezentata in mod detaliat in ANEXA 5)–care va asigura conducerea si controlul FEH in baza datelor de proiectare furnizate, a cerintelor de functionare bazate pe prescrierea de referinte, precum si datelor furnizate in timp real de sistemele de SCADA din ansamblul echipamentelor FEH. Componenta va asigura: a) Conducerea si controlul dinamic, in timp real al functionarii componentelor unei FEH b) Strategia operationala asistata stabilind pentru perioade mai lungi de timp regimurile de funtionare, selectand sursa sau sursele de energie utilizate, asigurand controlul sarcinii si stocarii energiei. Selectarea combinatiilor de operare optime pentru fiecare aplicație depinde de: caracteristicile de sarcina; configuratia sistemului; cerinte privitoare la calitatea energiei. Strategia de control este influențata de: variația cererii de energie in timp; variația energiei; numarul generatoarelor de energie regenerabila; incertitudinea



RST

18


Pagina 18

puterii produse de anumite surse; calitatea energiei furnizate Componenta de control are baza de date de masuratori E‐Farm_Aciz proprie.

Pe baza Caietului de sarcini software s‐a efectuat verificarea functionalitatii produsului informatic realizat.

Rezultate obtinute: ►Raportul de demonstrare pentru program, intocmit pe baza verificarilor functionale efectuate care au fost consemnate în Fişele de experimentări anexate acestora ‐ prezentate in ANEXA 6 la prezentul raport. si ►Manualul de utilizare al produsului program, prezentat in ANEXA 7, fiecare dintre acestea descriind modul de instalare al aplicatiei software si instructiunile de operare. La realizarea activitatii au contribuit CO‐ IPA si P2 – UTBV. Rezultatele obtinute prin desfasurarea activitatii 4.4 Diseminare a rezultatelor proiectului. Elaborare plan de valoricare constau in ►planul de valorificare al proiectului prezentat in ANEXA 8, care cuprinde strategii de valorificarea a produsului informatic, date despre protectia drepturilor de proprietate intelectuala, informatii despre competitori, analiza de marketing, fisa produsului, analiza economica si analiza SWOT. Activitatea de diseminare s‐a concretizat prin publicarea a 8 articole, copii ale acestora sunt prezentate in ANEXA 9 cat si prin participarea la conferinte internationale, cum ar fi: IEEE PowerTech international conference 19‐23 june, 2011, Trondheim, Norvegia si la conferinte din tara, ca: The 10‐th International Conference on Mechatronics and Precision Engineering 19‐21 mai 2011, Bucuresti. Articolele publicatete sunt:

Nr.crt Titlu articol Autori Unde s‐a publicat

1. Aspecte privind influenta

instalatiilor eoliene si fotovoltaice asupra functionǎrii retelelor electrice la care se conecteazǎ

Vatra Fanica, Poida Ana

Volumul de Lucrari CNEE 2011, 26‐28 oct.2011, ISSN 1843‐6005, Editura SIER,

2011

2.

Etapele ce trebuie parcurse pentru realizarea unui proiect de ferma

energetica hibrida autonoma pe baza de surse regenerabile

Vatra Fanica, Poida Ana

Volumul de Lucrari CNEE 2011, 26‐28 oct.2011, ISSN 1843‐6005, Editura SIER,

2011

3. Robust frequency control for a wind/hydro autonomous microgrid

C. Marinescu, I. Serban IEEE PowerTech international conference19‐23 june, 2011, Trondheim, Norvegia

4. A test of the guillotine restrictions determination for a Rectangular Three Dimensional Bin Packing

Problem

Daniela Marinescu Alexandra Baicoianu

Dana Simian WSEAS Transaction, 2011 journal

5. The determination of the guillotine restrictions for a Rectangular Three Dimensional Bin Packing Pattern

Daniela Marinescu Alexandra Baicoianu

Dana Simian

Recent Researches in Computer Science,

ISBN: 978‐1‐61804‐019‐0, Proc. of the 15th WSEAS , CSCC, Corfu, 2011, p491‐496

6. Thermal Modelling and Temperature Control of a House

Radu Balan, Radu Donca, Adina Balan, Alin Plesa*, Laura Pacurar, Vlad

Muresan

The 10‐th International Conference on Mechatronics and Precision Engineering

19‐21 mai 2011, Bucuresti



RST

19


Pagina 19

7. Influence of heat capacity and thermal inertia on heating control for

reducing energy consumption

Vlad Muresan, Radu Donca, Adina Balan, Alin Plesa,

Laura Pacurar, Radu Balan

The 10‐th International Conference on Mechatronics and Precision Engineering

19‐21 mai 2011, Bucuresti

8. Advanced Control Algorithms For Energy Efficiency And Comfort Inside A House

Radu Balan, Sergiu Stan, Vistrian Maties, Radu Donca, Muresan Vlad

IFToMM 2011 World Congress June 19 ‐25, Guanajuato, MÉXICO



RST

20


Pagina 20

3. PROIECTAREA MODULELOR SISTEMULUI INFORMATIC

3.1. Proiectarea sistemului informatic

Pornind de la arhitectura sistemului informatic, stabilita in etapa precedenta, s-a trecut la proiectarea modulelor sistemului. Proiectul modulelor sistemului informatic (prezentat detaliat in ANEXA 1), contine detaliile logice ale modulelor si detaliile privind modul lor implementare. Documentatia se referea la cele doua componente ale programului : HRES_CAD ‐ care permite evaluarea potentialului energetic a unei locatii izolate si fezabilitatea economica a unei ferme energetice hibride (FEH); si HRES_OPTI ‐ care permite optimizarea amplasamentelor resurselor dintr‐o FEH.

Aplicatia software pentru componenta de tip CAD a fost creata in mediul de programare

Visual Studio 2010, utilizand limbajul de programare C#, iar pentru a avea o interfata cat mai prietenoasa s‐au folosit tehnologiile Windows Presentation Foundation, mai exact scrierea codului pentru interfata in XAML.

Date vant

Date hidro

Date Rad.

Calculator Necesar

Selectare Echipame

Validare Configuratie

Rapoarte economice

Date Intrare

Date Iesire

Rapoarte tehnice

Generare parametrii

Program

Program monitorizare



RST

21


Pagina 21

Aplicatia software pentru componenta de optimizare a amplasamentelor in FEH a fost creata in mediul de programare Borland Delphi, iar algoritmul de calcul al circulatiei de curenti se bazeaza pe teoria grafurilor. Baza de date echipamente a fost realizata in SQL Server 2008, structura acesteia fiind realizata cu utilitarul SQL Server Management Studio. 3.2. Proiectare model functional FEH

Modelul functional proiectat (prezentat detaliat in ANEXA 3) este compus dintr‐un ►generator eolian, pentru conversia energiei eoliene in energie electrica, ►un sistem fotovoltaic pentru conversia energiei solare, ►un sistem tampon de inmagazinare a energiei produse si neconsumate, ►un sistem de urmarire si comanda a generatoarelor de energie, realizand masurarea energiei produse (eolian, solar), conversia energiei alternative produse in energie continuua pentru inmagazinarea acesteia in bateriile tampon, conversia energiei continue in energie alternativa pentru alimentarea consumatorilor care necesita energie alternativa, urmarirea starii de incarcare a bateriilor tampon si evaluarea consumatorilor care pot fi alimentati la un moment dat in functie de energia produsa, selectarea consumatorilor care vor fi deconectati functie de gradul de prioritate atribuit in schema de alimentare a locatiei. Parametrii urmariti in instalatie :

• Viteza vantului • Radiatia solara • Energia eoliana produsa • Energia solara produsa • Energia inmagazinata in bateriile tampon • Parametrii energiei catre consumatorii alimentati cu energie alternativa (curent,

tensiune) • Starea comutatoarelor pentru alimentarea consumatorilor (inchis ‐ alimentat /

descchis ‐ deconectat)

Schema de ansamblu au fermei

3.3. Elaborare specificatii de proiectare



RST

22


Pagina 22

Proiectul modelului functional al Fermei Energetice Hibride s‐a bazat pe specificatiile tehnice ale elementelor componente (prezentate in ANEXA 3 – fise tehnice). Specificatiile de aparate se refera la : FT 1 ‐ Turbina eoliana 1KW, FT 2 ‐ Panou solar de tip Solara SM 500 S, FT 3 ‐ Regulator pentru surse fotovolatice tip Steca Solaris 4401 pentru 48v, FT 4 ‐ Convertor pentru generator de vant si panouri fotovoltaice, FT 5 ‐ Baterie de acumulatori de tip SB 12 / 185Ah – VRLA, FT 6 ‐ Invertor de sistem tip XTH 6000‐48, FT 7 ‐ Contor multifunctional UPT 210, FT 8 ‐ Contor multifunctional UMP 215, FT 9 ‐ Traductor energie cu tensiune si frecventa variabila P144E‐22, FT 10 ‐ Dulap automatizare, FT 11‐ Dulap regulatoare

4. REALIZAREA BAZEI DE DATE SI A MECANISMELOR SOFTWARE AFERENTE

4.1 Proiect baza de date (documentatia bazei de date este prezentata in ANEXA 4 a raportului stiintific) O bază de date are următoarea arhitectură (în principiu):

• baza de date propriu‐zisă; • sistemul de gestiune a bazelor de date, care realizează gestiunea şi prelucrarea datelor conținute de baza de date;

• dicționarul bazei de date (informații referitoare la structura datelor, statistici, documentație)

• mijloace hardware utilizate; • reglementări administrative; • personalul implicat: administrator, utilizatori finali, operatori, programatori;

Prin model înțelegem o abstractizare a unui sistem, obiect, entitate, fenomen din lumea reală, căruia i se rețin doar acele caracteristici considerate esențiale, definitorii (din punctul de vedere al observatorului, în cazul nostru fiind vorba despre analist). Activitatea prin care se creează un model se numeste modelare. Analistul identifică proprietățile esențiale şi le asociază câte un atribut care să le descrie. Atributele iau valori într‐un anumit domeniu.

Avantajele utilizării B.D. a) Uşurința gestionării volumelor mari de date prin instrumentele puse la dispoziția utilizatorilor. b) Scurtarea duratelor de proiectare a unor aplicații complexe sau sisteme informatice. c) Adaptabilitatea la modificări atât în faza de proiectare cât şi în faza de exploatare. d) Reducerea redundanței şi creşterea controlului asupra consistenței datelor prelucrate. În sistemele clasice, aceeaşi dată era memorată în mai multe locuri. În cazul actualizării acesteia nu întotdeauna era efectuată în toate fişierele unde ea exista, rezultatele obținute erau inconsistente sau chiar eronate. Folosind conceptul de BD, o dată este memorată într‐un singur loc, actualizarea se face de o singură procedură, orice aplicație care foloseşte data respectivă o preia din acelaşi loc. Rezultă de aici şi alte avantaje: e) Creşterea vitezei de răspuns. f) Asigurarea securității datelor, prin restricții de acces la date cu caracter confidențial.

Structuri de date De cele mai multe ori, în aplicații, datele apar sub forma unor mulțimi sau colecții şi

pentru a le putea prelucra ele trebuie să respecte o anumită organizare. Structura de date este o colecție de date peste care s‐a definit o structură cu un mecanism propriu de selecție şi identificare a componentelor. Componentele structurii pot fi individualizate şi selectate prin nume sau prin poziția pe care o ocupă în structură, în raport cu ordinea specificată.



RST

23


Pagina 23

Asupra unei structuri de date se pot efectua următoarele operații: - creare (memorarea inițială a datelor pe suport); - consultare (acces la elementele structurii); - actualizare (operații de modificare, adăugare, ştergere de elemente din structură); - copierea datelor; - sortare (aranjarea datelor după anumite criterii).

Structurile de date care au aceeaşi organizare şi asupra cărora se efectuează aceleaşi operații formează un anumit tip de structură.

Structuri interne de date Înregistrarea este o structură de date eterogenă cu număr finit de elemente. Ea conține

mai multe câmpuri, individualizate prin nume. Tabloul este o structură de date omogenă, reprezentat în memorie sub formă liniară într‐o zonă compactă, cu zone de aceeaşi lungime pentru componentele tabloului Liste liniare: structuri de date dinamice, cu componente omogene sau eterogene. Listele particulare sunt stiva, coada, lista ordonată. Pot fi simplu sau dublu înlănțuite. În memorie se reprezintă de obicei folosind pointerii ca adrese ale elementelor listei. Arborii sunt structuri dinamice organizate ierarhic. Reprezentarea internă este dispersată, legătura făcându‐se prin pointeri.

Structuri externe de date (de regăsire) În multe aplicații trebuie proiectate structuri de date pentru memorarea lor şi apoi

regăsirea unei submulțimi de date care au anumite caracteristici. Proiectarea acestora se bazează pe structurile fundamentale de date şi ține seama de posibilitățile pe care acestea le oferă în gestionarea datelor. Pentru structurile de regăsire, datele sunt considerate înregistrări identificabile prin conținut, cu unul sau mai multe câmpuri cu rol de cheie. Cheia distinge înregistrarea în mod unic.

Structuri de regăsire după o cheie: Tabele ‐ sunt cele mai simple structuri de căutare; se pot defini ca liste cu înregistrări identificabile prin cheie. Tabele de dispersie ‐ numite şi fişiere selective sau directe: sunt cazuri particulare de tabele ordonate şi dinamice, cu înregistrările distribuite pe baza unei funcții de dispersie în zone direct accesibile. Arbori binari de regăsire ‐ înregistrările asociate nodurilor sunt dispuse în funcție de valorile cheilor: înregistrările cu cheie mai mică decât cea dintr‐un nod se dispun în subarborele stâng iar cele cu cheia mai mare se dispun în subarborele drept. Căutarea se face rapid şi simplu. Construirea arborelui este uşoară. Mai dificilă este operația de ştergere astfel încât arborele să rămână cu proprietățile stabilite. Barbori ‐ dacă informația care trebuie memorată în fişiere este de mari dimensiuni, trebuie rezolvată problema transferului datelor între memoria externă şi cea internă. Pentru aceasta s‐au ales arborii multi‐căi cu paginare, în care nodurile conțin mai multe înregistrări care formează pagini. Pagina este unitatea de transfer şi de căutare a unei înregistrări. Un B‐arbore de ordin m este un arbore cu următoarele caracteristici:

- dacă rădăcina nu este nod terminal, atunci ea are cel puțin doi subarbori - fiecare nod neterminal diferit de rădăcină are cel puțin [n/2] subarbori - fiecare nod neterminal are cel mult m subarbori - toate nodurile neterminale apar pe acelaşi nivel - un nod cu p subarbori conține p1 înregistrări, ordonate crescător după valorile cheii.



RST

24


Pagina 24

- dacă valorile cheilor înregistrărilor unui nod sunt c1<c2<…<cp‐1, atunci primul său succesor direct are înregistrări cu chei mai mici decât c1, al doilea succesor conține înregistrări cu chei cuprinse între c1 şi c2,… ultimul succesor conține înregistrări cu valoarea cheii mai mare decât cp‐1. Structuri de date pentru căutarea după valorile mai multor atribute:

Fişiere multiindexate: se aleg mai multe atribute şi se construieşte pentru fiecare câte un fişier index (valorile atributului se pot repeta). Aceste fişiere conțin câte o înregistrare pentru fiecare înregistrare din fişierul sursă. Pentru un fişier index de acest fel se poate construi un alt fişier index. Fişiere inversate şi multilistă: pe lângă fişier se mai memorează într‐o zonă suplimentară, stabilindu‐se perechi atribut ‐ valoare. Pot exista perechi cu acelaşi atribut. Fiecărei perechi atribut‐valoare (av) i se asociază mulțimea M a tuturor înregistrărilor din fişier care au valoarea v pentru atributul a. Mulțimile de înregistrări de acest fel se pot memora într‐o listă înlănțuită (organizare multilistă) sau pot fi precizate prin adresele înregistrărilor care le compun (organizare inversată).

Modelul conceptual al bazei de date specific sistemului informatic EFARM denumit BD_ EFARM, este o baza de date relationala, implementata in Microsoft SQL Server 2005 si este stocata pe un server de baze de date SQL Server.

Are o prezentare flexibilă, permițând personalizarea şi extinderea ulterioară, a numărului de parametri şi a informației stocate în cadrul bazei de date. Aceasta este scalabilă, însemnând faptul că sunt suportate instalări de proporții fără pierderea performanței. Arhitectura bazei de date BD_ EFARM

La proiectarea structurii fizice si logice a bazei de date BD_EFARM s‐a utilizat procedeul de modelare entitate‐relatie (modelare E‐R) si s‐a avut in vedere cantitatea mare de informatii eterogene care va fi stocata, problemele privind arhivarea si consistenta informatiilor.

Principalele tabele care fac obiectul bazei de date BD_ EFARM sunt: Acumulatori Turbine_hidro Turbine_eoliene Panouri_fotovoltaice Convertoare Generatoare

4.2. Program exploatare baza de date solare/meteo

Aplicatia permite completarea bazei de date cu caracteristicile specifice panourilor solare: codul panoului, producatorul, puterea nominala(kW), lungimea(mm), latimea(mm), grosimea(mm), randamentul(%), curentul de scurtcircuit(A), tensiunea de mers in gol(V), curentul si tensiunea efectiva, pretul(euro).

Tabelul panouri_fotovoltaice contine coloane care permit stocarea informatiilor legate de panourile fotovoltaice. O inregistrare in tabel contine datele despre tipurile, producatorul, si caracteristici functionale si de catalog a panourilor fotovoltaice. Cheia primara a tabelului este id_panouri_fotovoltaice. 4.3. Incarcarea bazei de date echipamente



RST

25


Pagina 25

Incarcarea bazei de date EFARM_BD se face prin utilizarea componentei HRES_CAD a aplicatie EFARM.

Baza de date a aplicatiei E‐farm a fost creata in SQL Server 2005 si este structurata pe tabele de echipamente: turbine de vant, panouri solare, turbine hidro, baterii, generatoare diesel, invertoare. Pentru fiecare echipament se mentioneaza numele si producatorul si parametrii principali. Pentru a realiza o conexiune cu aplicatia creata in Visual Studio 2010 se foloseste optiunea model din VS2010, astfel avand o imagine permanenta a bazei de date din SQL Server 2005 si in mediul nostru de programare. Orice modificare in structura ei din mediul SQl Server determina o incompatibilitate cu imaginea sa din Visual Studio 2010 din aceasta cauza dupa efectuarea unei astfel de modificari se efectueaza si un update al imaginii. În continuare acestea sunt prezentate prin schemele de descriere a datelor. Tabelul acumulatori conține coloane care permit stocarea informațiilor legate de datele despre elementele de stocare a energiei produse din surse regenerabile. O înregistrare în tabel conține datele despre tipurile, producătorul, şi caracteristici funcționale şi de catalog a elementului de stocare. Cheia primară a tabelului este id_baterie.

Fig. 1 ‐ Tabelul acumulatori

Tabelul turbine_hidro conține coloane care permit stocarea informațiilor legate de turbinele hidro. O înregistrare în tabel conține datele despre tipurile, producătorul şi caracteristici funcționale şi de catalog a turbinelor hidroenergetice. Cheia primară a tabelului este id_turbine_hidro.



RST

26


Pagina 26

Fig..2 ‐ Tabelul turbine_hidro

Tabelul turbine_eoliene conține coloane care permit stocarea informațiilor legate de turbinele eoliene. O înregistrare în tabel conține datele despre tipurile, producătorul şi caracteristici funcționale şi de catalog a turbinelor eoliene. Cheia primară a tabelului este id_turbine_eoliene.

Fig. 3 ‐ Tabelul turbine_eoliene

Tabelul convertoare conține coloane care permit stocarea informațiilor legate de convertoare. O înregistrare în tabel conține datele despre tipurile, producătorul şi caracteristici funcționale şi de catalog a convertoarelor. Cheia primară a tabelului este id_convertor.



RST

27


Pagina 27

Fig. 4 ‐ Tabelul convertoare

Tabelul panouri_fotovoltaice conține coloane care permit stocarea informațiilor legate de panourile fotovoltaice. O înregistrare în tabel conține datele despre tipurile, producătorul şi caracteristici funcționale şi de catalog a panourilor fotovoltaice. Cheia primară a tabelului este id_panouri_fotovoltaice.

Fig. 5 ‐ Tabelul panouri fotovoltaice

Tabelul generatoare diesel conține coloane care permit stocarea informațiilor legate de generatoare. O înregistrare în tabel conține datele despre tipurile, producătorul şi caracteristici funcționale şi de catalog a generatoarelor. Cheia primară a tabelului este id_generator.



RST

28


Pagina 28

Fig. 6 ‐ Tabelul generatoare

5. REALIZAREA BAZEI DE DATE SI A MECANISMELOR SOFTWARE AFERENTE 5.1. Realizare module software pentru sistemul de control SIS pentru FEH

Componenta E‐FARM‐SCADA (prezentata detaliat in ANEXA 5) va asigura conducerea si controlul FEH in baza datelor de proiectare furnizate, a cerintelor de functionare bazate pe prescrierea de referinte, precum si datelor furnizate in timp real de sistemele de SCADA din ansamblul echipamentelor FEH. Componenta va asigura: a) Conducerea si controlul dinamic, in timp real al functionarii componentelor unei FEH b) Strategia operationala asistata stabilind pentru perioade mai lungi de timp regimurile de funtionare, selectand sursa sau sursele de energie utilizate, asigurand controlul sarcinii si stocarii energiei. Selectarea combinatiilor de operare optime pentru fiecare aplicație depinde de: caracteristicile de sarcina; configuratia sistemului; cerinte privitoare la calitatea energiei.Strategia de control este influențata de: variația cererii de energie in timp; variația energiei; numarul generatoarelor de energie regenerabila; incertitudinea puterii produse de anumite surse; calitatea energiei furnizate. 5.2. Realizare modului software configurator

Modulul configurator are doua componente: ►componenta care permite alegerea echipamentelor componente fermei energetice hibride in functie de resursele energetice regenerabile existente si ►o componenta care permite calcularea eficientei economice a proiectului. Prin aceasta ultima componenta se apreciaza proiectul in comparative cu alte proiecte. Inainte de orice demers de configurare se apeleaza modulul configurator care poate determina necesarul de energie de care este nevoie pentru locatia unde se va efectua proiectarea instalatiei hibride. Calculatorul ofera informatii despre consumatorii primari



RST

29


Pagina 29

(Iluminare, echipamente casnice, de incalzire/racire, electronice sau scule electrice) din locatiile clasice, afisand campuri modificabile pentru putere (W), cantitate, timpii de functionare zilnici (ore/zi) si calculul cati kWh pe luna sunt necesari. Apasand butonul "Calculeaza" se va calcula necesarul total de putere lunar (kWh/luna).

Fig. 7 Calculator sarcina

Dupa ce avem definita sarcina ca valori medii anuale, zilnice, profilul de consum, puterea maxima posibila, puerea medie a consumatorului (pompa, bioreactor, instalatie de supraveghere, instalatie de alarma, punct de monitorizare meteo, birou, casa, atelier, grup de gospodarii, samd) putem trece la urmatoarele module.

Fig 8. Rezultatul grafic al modului de definire a sarcinii



RST

30


Pagina 30

Modulul software permite interogarea bazei de date de unde se vor selecta tipul si numarul de echipamente pentru: turbinele de vant, panouri, generatoarele hidroelectrice, bateriile si generatorul diesel care vor compune sistemul hibrid proiectat. Pentru Turbinele de vant (fig. 8) sunt prezentate cele mai bune 3 turbine de vant pentru locatia aleasa, se selecteaza una din acestea. Pentru turbina selectata se va afisa sub tabel, caracteristicile turbine: nume, producator, puterea (kW) si puterea medie estimate pentru locatia aleasa (kW). Daca se tasteaza numarul de turbine dorit in dreapta se va afisa pe graficul distributiei Weibull si caracteristica de functionare a turbinei de vant.

Fig. 9 Alegere turbinei de vant

Pentru echipamentele de tip “Panouri” se alege tipul dorit si numarul de panouri si apoi daca se selecteaza “Calculeaza” se vor afisa parametrii prezentati in figura 9.

Fig. 9a Alegerea Panourilor

Din submeniul “Hidro” se alege tipul de generator si numarul acestora, iar apoi daca se apasa pe “Selecteaza” se va afisa puterea generatoarelor.



RST

31


Pagina 31

Fig. 10 Alegerea generatoarelor hidroelectrice

Din submeniul „Baterii” se alege tipul si numarul de baterii si se apasa „Selecteaza”

Fig. 11 Alegerea bateriilor

Din submeniul „Generator” se alege tipul si numarul de generatoare diesel apoi se apasa „Selecteaza”.

Fig. 12 Alegerea Generatoarelor

In urma selectiilor facute, si a definirii surselor locale (cadere si debit pentru hidro,

radiatia solara medie la orizontala pentru fotovoltaice se verifica datele de intrare cu datele specificate pentru fiecare componenta (modul solar, turbina eoliana, turbina hidro) pentru a depista inadvertentele tehnice ale proiectului. In caz de inadvetentete se reia selectia elementelor componente. Mai departe se verica puterile, tensiunile magistralei, si se



RST

32


Pagina 32

calculeaza puteriile momentane rezultate , energiile medii anuale produse de fiecare componenta, de ansablu lor si energia efectiv livrata; se compara necesarul mediu zilnic cu energia medie livrata zilnic, independenta energetica a consumatorului in zile bazata pe elementele de conserrvare introduse in proiect.

Toate aceste elemente de verificare sunt si vizualizate sub forme grafice pentru a usura intelegerea tuturor aspectelor energetice in cauza. Procesul este iterativ astfel incat proiectantul sa „compuna” o varianta tehnica fezabila.

Fig. 13‐ Ecran configurator 5.3 Realizare software pentru optimizarea amplasamentelor in FEH

Aplicatia denumita HRES_OPTI permite optimizarea amplasamentelor resurselor dintr‐o micro‐retea de tip FEH (baterii acumulatori, baterii condensatoare, anumite generatoare, anumiti consumatori, linii cu puncte de tranformare), in vederea minimizarii pierderilor in conductoarele retelei. Ea este impartit in doua componente:

una pentru calculul pierderilor intr‐o micro‐retea FEH cu un singur nivel de tensiune (ex. 230/400V) si

una pentru micro‐retele FEH cu linii lungi care necesita puncte de transformare a tensiunii.



RST

33


Pagina 33

Ambele componente permit o optimizare a amplasamentelor resurselor dintr‐o FEH, in vederea minimizarii pierderilor in conductoare cauzate atat de circulatia curentilor activi cat si reactivi. Aplicatia transforma micro‐reteaua creata intr‐un graf echivalent si furnizeaza costul (echivalentul pierderilor) corespunzator circulatiilor curentilor activi si reactivi intre componentele FEH. Functiile aplicatiei HRES_OPTI sunt:

Distributia optima a condensatoarelor intro microretea de tip FEH, pentru minimizarea pierderilor cauzate de circulatia curentilor reactivi

Aceasta functie a aplicatiei permite o amplasare optima a surselor de putere reactiva (baterii de condensatoare in principiu) intr‐o micro‐retea de tip FEH, in vederea minimizarii pierderilor de putere activa cauzate de circulatia curentilor reactivi prin conductoarele retelei. Se calculeaza componentele reactive ale curentilor prin nodurile retelei prin echivalarea retelei cu un graf si furnizeaza costul (pierderile) in cazul unei anumite configuratii de amplasare a componentelor din FEH.

Distributia optima a bateriilor (surse duale), consumatorilor si generatoarelor intro microretea de tip FEH, pentru minimizarea pierderilor cauzate de circulatia curentilor activi.

Aceasta functie a aplicatiei permite o amplasare optima a anumitor surse de putere activa care permit modificari ale amplasamentului intr‐o micro‐retea de tip FEH. Sunt vizate in primul rand bateriile de acumulatoare, anumite generatoare (ex. panourile fotovoltaice) si anumiti consumatori. Amplasarea optima are ca scop minimizarea pierderilor in conductoarele micro‐retelei, cauzate de circulatia curentilor activi. Aplicatia calculeaza componentele active ale curentilor prin nodurile retelei prin echivalarea retelei cu un graf si furnizeaza costul (pierderile) in cazul unei anumite configuratii de amplasare a componentelor din FEH.

Minimizarea pierderilor intro microretea de tip FEH in cazul existentei liniilor lungi cu puncte de transformare.

Aceasta functie permite o amplasare optima a componentelor unei FEH pentru minimizarea pierderilor in conductoarele micro‐retelei, atunci cand aceasta contine cel putin o linie lunga ce leaga un generator in general de restul sistemului, si care necesita puncte de transformare. Aplicatia calculeaza circulatiile de curenti (activi si reactivi) prin nodurile retelei prin echivalarea retelei cu un graf si furnizeaza costul (pierderile) in cazul unei anumite configuratii de amplasare a componentelor din FEH. Aplicatia software este prezentata sub forma de ferestre tip Windows. Problema rezolvata a fost cum am mentionat pe baza minimizarii componentei reactive a curentului . Ca procedura de lucru trebuiesc parcurse urmatoarele etape: ‐ Inainte trebuie decisa, in conformitate cu solutiile rezultate din studiul a carui baza teoretica a fost prezentata mai sus (punctele e si f) unde se plaseaza sursele de putere reactiva de tip K (baterii de condensatoare intr‐o prima consideratie). ‐ Urmeaza, pe baza rezultatelor obtinute dintr‐o succesiune de simulari utilizand programul, sa se stabileasca valoarea surselor K1, K2...Kn, minimizand valoarea pierderilor. In verificarile noastre asupra solutiei de program am inceput prin plasarea bancurilor de condensatoare, sursele K, in apropierea elementelor retelei majore cu un factor de putere redus, valoarea echivalenta a capacitatii fiind proportionala cu valoarea puterii reactive solicitata de elementul de retea. Referitor la aplicatia sofware, initai se va prezenta interfata de tip Windows de comunicare cu utilizatorul. Considerand cunoscute aspectele tinand de solutia minimizarii pierderilor



RST

34


Pagina 34

date de circulatia de putere activa prezentate in raportul de anul trecut, vom ilustra utilizarea elementelor noi adaugate pentru rezolvarea problemelor implicate de existenata puterii reactive. In noua versiune dezvoltata apare un nod nou al grafului reprezentat de sursele K, bateria de condensatoare (cum am considerat solutia de compensare in acest exemplu). Suplimentar fiecarui element de tip sarcina sau generator i se specifica obligatoriu factorul de putere cos(fi). Nodurile sunt definite si introduse in program si/sau modificate in concordanta cu situatia studiata, utilizand interfata din fig. 14 si respecand urmatoarele reguli:

1. Daca nodul este setat sa fie generator, atunci valoarea fluxului produs (curentul in cazul nostru, flux din punctul de vedere al teoriei grafurilor) trebuie introdusa in caseta “Produced Value”.

2. Daca nodul este setat sa fie sarcina, atunci valoarea curentul absorbit trebuie introdus in caseta “Consumed Value”.

3. Daca nodul este setat sa fie dual (generator sau sarcina; este cazul bateriilor sau altor elemente de stocare a energieie), atunci valoarea fluxului produs (curentul in cazul nostru) trebuie introdusa in caseta “Produced Value”, iar valoarea curentul absorbit trebuie introdus in caseta “Consumed Value”.

4. Daca nodul e setat sa fie sursa K (capacitor) , atunci nu se introduce nici o valoare in casetele respective.

Desigur, in cazurile 1, 2, 3 trebuieste specificat si cos(fi). Valoarea bateriilor de condensatori din sursele de tip K se calculeaza pe baza considerentelor mentionate anterior. Valorile partiale de repartizare intre diferite Ki ale condensatoarelor se vor modifica in scopul gasirii prin utilizarea programului a solutiei adecvate.

Fig 14 Configurarea nodurilor

In functie de functia indeplinita de fiecare nod al retelei grafurilor se folosesc urmatoarele simboluri, ilustrate in fig. 15.



RST

35


Pagina 35

1. Un cerc rosu reprezinta un generator. 2. Un patrat albastru se foloseste pentru sarcini. 3. Un triunghi maro este folosit pentru elementele duale (bateriile) care pot fi sarcini

sau generatoare. 4. Rombul verde reprezinta un punct de conexiune al retelei. 5. Trapezul gri simbolizeaza sursele de tip K (baterii de condensatoare) .

Fig.15 Simboluri pentru Noduri

In continuare se va prezenta un exemplu de optimizare a circulatiei de curent reactiv utilizand aceeasi Microretea FEH prezentata in faza anterioara. Este vorba de o MR FEH alimentata de 3 generatoare RES care contine 8 sarcini, 3 elemente de stocare (numite si surse duale), 3 surse de tip K (baterii de condensatoare), de data aceasta, si are 10 puncte de interconexiune.

Fig 16 Exemplul de retea.

Dupa cum se poate constata in rindurile de butoane din josul figurii, s‐au introdus in noua aplicatie urmatoarele butoane: 1. “Optimize capacitor distribution” – optimizeaza distributia de capacitoare; 2. “Maximum flow of reactive current” – prin acest buton se comanda calculul de echilibrare

a curentilor reactivi in conductoarele retelei ;



RST

36


Pagina 36

3. “Optimization of reactive current” – optimizeaza distributia de currenti astfel incat pierderile totale datorate acestora sa fie minime.

Optimizarea finala implica optimizarea distributiei valorilor condensatoarelor in cautarea curentilor reactivi minimi. Pe baza acesti optimizari finale se obtine rezultatul din fereastra prezentata in fig. 17. In fig. 17 valorile curentului activ sunt reprezentate cu culoarea verde, iar valorile curentilor reactivi sunt reprezentate utilizind culoarea rosie. Directia indicata de sagetile insotind fiecare nod ne indica daca elementul generareaza sau absoarbe tipul respectiv de putere. De exemplu in cazul generatorului din stanga, acesta produce o putere reflectata prin 10 unitati de curent activ si deasemenea produce 5,4 unitati de curent corespunzatoare puterii reactive. Acestea reflecta faptul ca generatorul a fost definit conform figurii 2 ca lucrind pentru un cos(fi) inductiv. Cu alte cuvinte avem de aface cu o sursa regenerabila care lucreaza cu un generator asincron. In cazul condensatorului plasat (pe baza considerentelor teoretice e,f) langa acest generator semnificativ, acesta absoarbe 6,34 unitati de curent reactiv. Acelasi tip de explicatii se aplica si celorlalte elemente configurand reteaua studiata.

Fig. 17 Optimizarea circulatiei de curent reactiv.

In fereastra din stanga aplicatiei se poate vedea in ultima linie rezultatul calculului pierderilor date de curentii reactivi in reteaua considerata, care este de 357,38 wati pentru cifrele introduse privind parametrii conductoarelor retelei in studiul de caz. Modul de utilizare a acestei componente este detaliat in manualul de utilizare a intregului program EFARM prezentat in ANEXA 7 a raportului. Functionalitatea aplicatiei este demonstrata prin incercarile la care a suspusa, conform caietului de sarcini (ANEXA 2) si a rezultatelor obtinute subliniate in raportul de demonstrarea din ANEXA 6 a raportului



RST

37


Pagina 37

6. MANAGEMENTUL ETAPEI Managementul etapei are la baza metoda RUP (Rational Unified Process) ce reprezinta un cadru de dezvoltare iterativa a proceselor software, fiind creat de Rational Software Corporation. RUP se bazeaza pe structura bloc, sau elemente de continur, ce descriu ce va rezulta, competentele necesare si explicatiile pas cu pas care descriu cum anumite obiective pot fi atinse. Principalele componente ale blocului sunt:

Rolul fiecarui participant – acesta defineste competentele, abilitatile si responsabilitatile aferente participantilor in cadrul fazelor

Rezultatele – rezultatele reprezinta produsul activitatii Activitati – reprezinta un obiective specifice ce au ca scop atingerea obiectivului general al proiectului

Proiectul este sustinut de un consortiu multidisciplinar cu realizari in domeniul tematicii

abordate format dintr‐un institut CD – IPA SA, care isi asuma responsabilitatea coordonarii proiectului, un Institut de Studii si Proiectari Energetice – ISPE Bucuresti si doua universitati: Universitatea Transilvania din Brasov si Universitatea Tehnica din ClujNapoca, care dispun de personal cu experienta in domeniu CD.

Astfel, in concordanta cu structura metodei RUP, rolul fiecarui participant a fost impartit in functie de activitatile specifice etapei in cauza, tinand cont de competentele si abilitatile participantilor. Etapa 1 „Studiu privind problematica SER , GD si utilizarea acestora in FEH” a fost structurata pe patru activitati ce au ca obiectiv general crearea unui studiu tehnic si stiintific. Acesta creaza o baza in vederea atingerii obiectivului final al proiectului si anume crearea unui sistem informatic suport pentru proiectarea, implementarea si controlul fermelor energetice hibride. Fiecare activitate este impartita in patru subactivitati ce reprezinta obiectivele specifice ale etapei. Aceastea sunt prezentate in cele ce urmeaza clasificate pe fiecare participant in parte. IPA :

proiectare sistem informatic proiectare model functional Ferma Energetica Hibrida proiect baza de date echipamente program exploatare baza de date solare/meteo realizare module software pentru sistemul de control – SIS pentru FEH realizare modul software configurator

P1 – ISPE Bucuresti incarcare baza de date ehipamente elaborare articole stiintifice pentru conferinte/simpozioane

P2 – Universitatea Transilvania Brasov Software pentru optimizarea amplasamentelor in FEH (echipamente de stocare, de corectare a factorului de putere si a consumatorilor, pe baza calculului pierderilor din FEH)


Elaborare specificatii de proiectare Elaborarea articole stiintifice si participare la conferinte



RST

38


Pagina 38

Rezultatele obiectivelor specifice, impartite pe parteneri au ca rezultat prezentarea unui raport tehnic si stiintific de fiecare dintre acestia. Fiecare rezultat a fost integrat formand astfel un singur document ce cuprinde toate informatiile, rezultand astfel indeplinirea obiectivului general al Etapei. Etapa a fost tratata ca un proiect in sine, iar evaluarea acesteia se face prin urmatoarele documente asociate:

Plan de evaluare pentru monitorizarea progresului. Astfel s‐a organizat o intalnire in care s‐a prezentat de catre coordonator structura proiectului rezultat in Etapa precedenta, s‐au discutat responsabilitatile ce au revenit fiecarui partener in cadrul acestuia si concordanta cu activitatile enuntate in cadrul proiectului. Aceasta intalnire a avut ca scop clarificarea atributiilor fiecarui participant si armonizarea obiectivelor specifice astfel incat rezultatul final sa reprezinte o baza solida pentru etapele urmatoare.

Analiza a modului de rezolvare a problemelor ce apar pe parcursul proiectului : metodele de rezolvare a problemelor au avut la baza responsabilitatile atribuite fiecarui partenerilor si a coordonatorului, responsabilitati ce au fost stabilite in faza de propunere a temei:

o Conducatorul de proiect: Asigura managementul proiectului si comunicarea operativa cu autoritatea contractanta si cu partenerii

Mobilizeaza resursele umane, materiale si financiare necesare realizarii proiectului

Receptioneaza lucrarile efectuate de parteneri Asigura secretul profesional pe durata prevazuta in acordul de colaborare

o Partenerii: Participa la realizarea proiectului conforma planului de realizare Mobilizeaza resurse umane materiale si financiare necesare realizarii proiectului in conformitate cu propunerea de proiect

Asigura comunicarea directa si operativa intre membrii consortiului sau prin intermediul unui portal protejat asigurandu‐se astfel cadrul de lucru colaborativ

Elaboreaza si preda la termen rapoartele de faza pentru activitatile/lucrarile desfasurate prevazute in proiect

Asigura secretul profesional pe durata prevazuta de acordul de colaborare si dupa caz aplica prevederile legale privind regimul informatiilor clasificare

Plan de management al riscului ce cuprinde gestionarea riscurilor asociate la proiect cu referire la responsabilitati si resurse; astfel datorita tipului de rezultat a fazei, studiu tehnic si stiintific, riscul preconizat de catre coordonator a fost de natura comunicativa, din aceste considerente acesta a tinut contact permanent cu partenerii, informandu‐i de schimbarile ce au aparut pe parcursul etapei.

Deasemenea coordonatorul are obligatia de a mentine actual portalul proiectului. Portalul EFARM http://www.automation.ro/e‐farm/index.html, atat in limba romana cat si in limba engleza este destinat accesării de către vizitatorii externi şi membrii echipei de realizare a proiectului, utilizează limbajul HTML pentru interfața cu aceştia. Pentru a se asigura o interactivitate mai buna s‐au utilizat scripturi ale limbajului PHP. Limbajul PHP este folosit pentru implementarea accesului la documentele private ale proiectului necesare schimbului de informații între partenerii consortiului şi a postarii în cadrul portalului a unor anunturi necesare comunicarii între membrii echipei.



RST

39


Pagina 39

7. CONCLUZII Prezenta raportare a fost structurată sub forma unui raport stiintific şi tehnic impreuna

cu 9 anexe in care se prezinta detaliat rezultatele cercetării colectivelor multidisciplinare ale partenerilor proiectului E‐FARM.

Etapa 4 Proiectare si realizare sistem informatic suport a avut urmatoarele activitati :

Proiectarea modulelor sistemului informatic SIS Realizarea bazei de date si a mecanismelor software aferente Realizarea componentelor software SIS FEH Diseminare a rezultatelor proiectului. Elaborare plan de valoricare

Pentru atingerea obiectivelor etapei, au contribuit tot membrii consortiului, fiecare avand bine stabilite obiectivele, dupa cum urmeaza: IPA :

proiectare sistem informatic proiectare model functional Ferma Energetica Hibrida proiect baza de date echipamente program exploatare baza de date solare/meteo realizare module software pentru sistemul de control – SIS pentru FEH realizare modul software configurator

P1 – ISPE Bucuresti

incarcare baza de date ehipamente elaborare articole stiintifice pentru conferinte/simpozioane

P2 – Universitatea Transilvania Brasov

Software pentru optimizarea amplasamentelor in FEH (echipamente de stocare, de corectare a factorului de putere si a consumatorilor, pe baza calculului pierderilor din FEH)


Elaborare specificatii de proiectare elaborarea articole stiintifice si participare la conferinte

Rezultatele obtinute in cadrul acestei etape sunt:

proiect module sistem (ANEXA 1) Caiet de sarcini (ANEXA 2) Proiect pentru modelul functional al fermei energetice hibride (ANEXA 3) Baza de date echipamente si documentatia ei aferenta (ANEXA 4) Produs informatic – componenta de control a sistemului SIS pt FEH (ANEXA 5) Raport de demonstrare (ANEXA 6) Manual de utilizare (ANEXA 7) Plan de valorificare (ANEXA 8) Articole stiintifice – 8 (ANEXA 9)



RST

40


Pagina 40

8. BIBLIOGRAFIE

CO: [1‐0] Peter Vaessen, Davy Thielens, “Distributed Generation – Global agenda“, KEMA Consulting, mai 2007 [2‐0] “United Nations Framework Convention on Climate Change, 7 Noiembrie 2008 [3‐0] Directiva Uniunii Europene : 2004/8/EC [4‐0] OPET – Combined Heat and Power – proiectul OPET CHP/DH 2004 (proiect cofinantat de UE in cadrul

programului FP5) [5‐0] BEER‐Departament for Business Enterprise&Regulatory Reform [6] Europa.eu, Green Paper „Towards a European strategy for the security of energy supply”, 29 Nov. 2000 [7‐0] International Energy Agency ‐ www.iea.org [8‐0] “Politica Energetica a Romaniei in Perioada 2006 – 2009”‐ Document strategic in domeniul energiei

Ministerul Economiei si Comertului [9‐0] Autoritatea Nationala de Reglementare in domeniul Energiei ‐ www.anre.ro [10‐0] www.renewebleenergy.no [11‐0] Renewable Energy, Marit L. Fossdal, Eli Arnstad, Kirsten Broch Mathiesen, Bjørn Eriksen [12‐0] Survey of Energy Resources World Energy Council 2007 Hydropower [13‐0] Renewables 2007 Global Status Report, Eric Martinot. [14‐0] Ghidul producatorului de energie electrica din surse regenerabile de energie, ANRE 2007 [15‐0] www.minind.ro/domenii_sectoare/energie/studii/potential_energetic.pdf [16‐0] ICEMENERG SA, ICPE SA , ANM ,UPB , ISPE SA , INL SA , IGR , OVM‐ICCPET SA ,ENERO “Studiu privind

evaluarea potentialului energetic actual al surselor regenerabile de energie in Romania (solar, vant, biomasa, microhidro, geotermie), identificarea celor mai bune locatii pentru dezvoltarea investitiilor in producerea de energie electrica neconventionala”

[17‐0] Renewable Energy Laboratory ‐ HOMER [18‐0] www.retscreen.net [19‐0] Clean energy project analysis: RETScreen engineering&cases textbook [20‐0] F.G. Filip „Sisteme suport pentru decizii”, 2004 [21‐0] A. Buscayrol, Ph. Delarue, X. Guillaud, „Power strategies for maximum control structure of a wind

conversion system with a synchronous machine”, Renewable energy, Vol. 30, pp. 2273‐2288, 2005. [22‐0] V. A. Graham and K. G. T. Hollands. A method to generate synthetic hourly solar radiation globally. Solar

Energy, Vol. 44, No. 6, pp. 333‐341, 1990. [23‐0] Mugur Balan, “Energia Solara ‐ 2.1. Particularitati ale energiei solare”

[24‐0] Basler & Hofman, Hydrology in Mountainous Regions. I – Hydrological Measurements; the Water Cyrcle, Proceedings of two Lausanne Symposia, August 1990, IAHS Publ. No. 193, 1990, Elvetia

P1 ISPE: [1‐1] Studiu privind problematica SER, GD şi utilizarea acestora în FEH ‐ Etapa 1 din cadrul proiectului E‐

FARM Sistem informatic suport pentru proiectarea, implementarea şi controlul fermelor energetice hibride, finanțat de la Bugetul de Stat în baza contractului nr.22134/2008 (Programul 4 din cadrul PNCDI).

[2‐1] Vatră F., Vatră C. A. ‐ Reţeaua electrică internă a centralelor eoliene şi instalaţiilor fotovoltaice ‐ Secțiunea 3 din Modulul 2 ‐ din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[3‐1] Alliance for Rural Electrification ‐ Hybrid power systems based on renewable energies: a suitable and costcompetitive solution for rural electrification.

[4‐1] Llaria A., Curea O., Jimenez L., Bidarte U. ‐ Review of methods for a Hybrid Energy System islanding efficient management.

[5‐1] Relancio J., Recuero L. ‐ Off grid installations. Session 6 ‐ Training on PV Systems Design, construction, operation and maintenance, Leonardo Energy, octomber 2010 (http://www.leonardo‐energy.org/training‐pv‐systems‐design‐construction‐operation‐and‐maintenance).

[6‐1] Postolache P. ‐ Utilizarea reţională a energiei electrice ‐ Secțiunea 10 din Modulul 10 din Note de Curs din cadrul cursurilor LPQIVES ‐ Calitatea Energiei Electrice ‐ Gradul 1, organizate de SIER în anul 2009.



RST

41


Pagina 41

[7‐1] Vatră F. ‐ Surse de energie distribuite. ‐ Secțiunea 1 din Modulul 9 ‐ Surse de energie distribuite şi calitatea energiei electrice, Note de Curs din cadrul cursurilor LPQIVES ‐ Calitatea Energiei Electrice ‐ Gradul 2, organizate de SIER în anul 2009.

[8‐1] Rob van Gerwen ‐ Introducere în producerea distribuită şi surse de energie regenerabilă –Secțiunea 8.1 ‐ Noiembrie 2006, din Ghid de Aplicare Calitatea şi Utilizarea Energiei Electrice elaborat în cadrul Programulul Leonardo Energy /LPQI, disponibilă pe site‐ul SIER www.sier.ro.

[9‐1] Relancio J., Recuero L. ‐ Design. Session 1 ‐ Training on PV Systems Design, construction, operation and maintenance, Leonardo Energy, september 2010 (http://www.leonardo‐energy.org/training‐pv‐systems‐design‐construction‐operation‐and‐maintenance).

[10‐1] Vatră F. ‐ Producerea şi consumul de energie electrică în lume. Surse primare, procedee, evoluţie, tendinţe. ‐ Secțiunea 1 din Modulul 1 ‐ Surse şi resurse de energii regenerabile din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[11‐1] Relancio J., Recuero L. ‐ Execution and Commissioning. Session 2 ‐ Training on PV Systems Design, construction, operation and maintenance, Leonardo Energy, september 2010 (http://www.leonardo‐energy.org/training‐pv‐systems‐design‐construction‐operation‐and‐maintenance).

[12‐1] Vatră F. ‐ Amplasarea centralelor eoliene. ‐ Secțiunea 5 din Modulul 1 ‐ Surse şi resurse de energii regenerabile din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[13‐1] Vatră F. ‐ Proiect, construcţia si exploatarea unei centrale eoliene. Studiu de caz. ‐ Secțiunea 6 din Modulul 4 din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[14‐1] Postolache P., Vatră C.A. ‐ Evaluarea potenţialului eolian. ‐ Secțiunea 4 din Modulul 1 ‐ din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[15‐1] Ton van de Wekken ‐ “Wind Farm Development and Operation: A Case Study”, Power Quality and Utilisation Guide ‐ Section 8 ‐ Distributed Generation Leonardo Energy (ianuarie 2007), www.leonardo‐energy.org [16‐1] “WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program) Version 8” , Riso National Laboratory, Roskilde, Danmark. [17‐1] Wien F. ‐ Producerea Distribuită şi Regenerabile Energie eoliană, Secțiunea 8.3.2 (noiembrie

2006) din Ghid de Aplicare ‐ Calitatea şi Utilizarea Energiei Electrice ‐ Programul LPQI (disponibilă şi pe site‐ul SIER: www.sier.ro)

[18‐1] Definirea arhitecturii şi stabilirea conceptelor în vederea realizării sistemului informatic support (SIS) şi a sistemului de control Partea I (2.1.P1) ‐ Etapa 2 din cadrul proiectului E‐FARM Sistem informatic suport pentru proiectarea, implementarea şi controlul fermelor energetice hibride, finanțat de la Bugetul de Stat în baza contractului nr.22134/2008 (Programul 4 din cadrul PNCDI).

[19‐1] Schneider Electric ‐ Electrical Installation Guide 2010. ‐ Chapitre P: Photovoltaic installations , 08.12.2009.

[20‐1] Relancio J., Recuero L. ‐ Economic Analysis. Session 5 ‐ Training on PV Systems Design, construction, operation and maintenance, Leonardo Energy, september 2010 (http://www.leonardo‐energy.org/training‐pv‐systems‐design‐construction‐operation‐and‐maintenance).

[21‐1] Postolache P. ‐ Evaluarea potenţialului energiei solare şi a instalaţiilor fotovoltaice. ‐ Secțiunea 5 din Modulul 1 ‐ din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[22‐1] Postolache P. ‐ Sisteme de stocare a energiei electrice. ‐ Secțiunea 4 din Modulul 4 ‐ din cadrul Cursului de Specializare Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a instalaţiilor fotovoltaice în sistemul elctroenergetic, organizat de SIER în anul 2010.

[23‐1] Ton van de Wekken ‐ “Wind Farm Development and Operation: A Case Study”, Power Quality and Utilisation Guide ‐ Section 8 ‐ Distributed Generation Leonardo Energy (ianuarie 2007), www.leonardo‐energy.org [24‐1] Vatră F. ‐ Soluţii de conectare a centralelor electrice eoliene la reţelele electrice. Conferința Națională şi

Expoziția de Energetică ‐ CNEE 2009, 21‐23 octombrie 2009, Sinaia. [25‐1] Lubosny Z. ‐ Wind Turbine Operation in Electric Power Systems, Springer, 2003, ISBN 3‐540‐40340‐x. [26‐1] Wien F. ‐ Producerea Distribuită şi Regenerabile Energie eoliană, Secțiunea 8.3.2 (noiembrie

2006) din Ghid de Aplicare ‐ Calitatea şi Utilizarea Energiei Electrice ‐ Programul LPQI (disponibilă şi pe site‐ul SIER: www.sier.ro)



RST

42


Pagina 42

[27‐1] Yin M.ş.a.‐ Modeling of the wind turbine with a permanent magnet synchronous generator for integration, PESGM 2007, Tampa, Florida, Rap. 001076. [28‐1] El‐Fouly T.H.M., El‐Saadany E.F., Salama M.M.A. ‐ Voltage regulation of wind farm equipped with variablespeed doublyfed induction generators wind turbines, PESGM 2007, Tampa, Florida, Rap.001502. [29‐1] Vatră C. A.‐ Renewable sources productivity particular case wind turbine, Conferința Națională şi Expoziția de Energetică – CNEE 2007, 7‐9 nov. 2007, Sinaia. [30‐1] Vatră C. A. ‐ Wind resource characteristics and assessment of the wind turbine productivity, Degree Project, Politecnico di Torino, 2005. [31‐1] Vatră C. A.‐ Analysis of the wind resource characteristics and assessment of the wind turbine productivity,

Conferința Națională şi Expoziția de Energetică ‐ CNEE 2009, 21‐23 octombrie 2009, Sinaia. P2: UTBv A1: [1]. H. X. Yang, L. Burnett, J. Lu, Weather data and probability analysis of hybrid photovoltaic–wind power

generation systems in Hong Kong, Renewable Energy, 28, 2003, pp. 1813–1824.

[2]. D. Guasch, S. Silvestre, Dynamic battery model for photovoltaic applications. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 11, 2003, pp. 193–206.

[3]. D. Berndt, Maintenance‐free Batteries. John Wiley & Sons, 1994, England.

[4]. M. S. Illindala, G. Venkataramann, Battery energy storage for stand alone microsource distributed generation system, 6th IASTED International Conference on Power and Energy System, Marina Del Rey, CA, 13‐15 Mai, 2002.

[5]. F. Farret, G. Simoes, Integration of alternative sources of energy, IEEE Press, 2006.

[6]. H. Yang, W. Zhou, L. Lu, Z. Fang, Optimal sizing method for stand‐alone hybrid solar–wind system with LPSP technology by using genetic algorithm, Journal of Solar Energy, no. 82, 2008, pp. 354–367.

[7]. J. A. Chahwan, VRB and Li‐Ion Battery Modelling and Performance in Wind Energy Applications, Master Thesis, Department of Electrical and Computer Engineering, McGill University, Montréal, Québec, Canada May 2007.

[8]. N. Miyanaga, T. Inoue, et al., Large‐Scale Li‐Ion Battery Cells for space use, The TwentyFifth International Telecommunications Energy Conference, pp. 241‐248, October 2003.

[9]. L. Gao, S. Liu and R. Dougal, Dynamic Lithium‐Ion Battery Model for System Simulation, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, vol. 25, no. 3, pp. 495‐505, September 2002.

[10]. L. Barote, C. Marinescu, Li‐Ion Modeling for Storage in Stand‐Alone Wind Energy Systems, 7th International Conference on Electromechanical and Power Systems, October 8‐9, Iaşi – Chişinău, Rep. Moldova, 2009.

[11]. P. J. H Wingelaar, J. L. Duarte, M. A. M. Hendrix, Dynamic and static simulation tool for PEM fuel cells, Proc. of IEEE ISIE 2006, July 9‐12, Montreal, Quebec, Canada, pp.1700‐1705 UTBv A2: [1]. M. Coleman, C. K. Lee, C. Zhu, and W. G. Hurley, State‐of‐Charge Determination From EMF Voltage

Estimation: Using Impedance, Terminal Voltage, and Current for Lead‐Acid and Lithium‐Ion Batteries, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, nr. 5, Oct. 2007, pp. 2550 – 2557.

[2]. H. J. Bergveld, W. S. Kruijt, and P. H. L. Notten, Battery Management Systems Design by Modelling. Norwell, MA: Kluwer, 2002.

[3]. M. Verbrugge and E. Tate, “Adaptive state of charge algorithm for nickel metal hydride batteries including hysteresis phenomena,” J. Power Sources, vol. 126, no. 1, pp. 236–249, Feb. 2004.

[4]. S. Sato and A. Kawamura, “A new estimation method of state of charge using terminal voltage and internal resistance for lead acid battery,” in Proc. IEEE PCC, Osaka, Japan, 2002, vol. 2, pp. 565–570.



RST

43


Pagina 43

[5]. K. Kutluay, Y. Çadırcı, and Y. S. Özkazanç, “A new online state‐ofcharge estimation and monitoring system for sealed lead‐acid batteries in telecommunication power supplies,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 52, no. 5, pp. 1315–1327, Oct. 2005.

[6]. S. Piller,M. Perrin, and A. Jossen, “Method for state of charge determination and their applications,” J. Power Sources, vol. 96, no. 1, pp. 113–120, 2001.

[7]. A. H. Anbuky and P. E Pascoe, “VRLA battery state‐of‐charge estimation in telecommunication power systems,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 47, no. 3, pp. 565–573, Jun. 2000.

[8]. J. Peng, Y. Chen, and R. Eberhart, Battery pack state of charge estimator design using computational intelligence approaches, in Proc. 15th Annu. Battery Conf. Appl. and Advances, 2000, pp. 173–177.

[9]. P. T. Krein, S. West, and C. Papenfuss, Equalization requirements for series VRLA batteries, in Proc. 16th Annu. Battery Conf. Appl. and Advances, 2001, pp. 125–130.

[10]. W. B. Gu, G. Q. Wang, and C. Y. Wang, Modeling the overcharge process of VRLA batteries, in Proc. 16th Annu. Battery Conf. Appl. and Advances, 2001, pp. 181–186.

[11]. A. Tenno, R. Tenno, and T. Suntio, Evaluation of VRLA battery under overcharging: Model for battery testing, J. Power Sources, vol. 111, no. 1, pp. 65–82, Sep. 18, 2002.

[12]. Z. M. Salameh, M. A. Casacca, and W. A. Lynch, A mathematical model for lead‐acid batteries, IEEE Trans. Energy Convers., vol. 7, no. 1, pp. 93–98, Mar. 1992.

[13]. P. E. Pascoe and A. H. Anbuky, A VRLA battery simulation model, Energy Convers. Manage., vol. 45, no. 7/8, pp. 1015–1041, May 2004.

[14]. F. Huet, A review of impedance measurements for determination of the state‐of‐charge or state‐of‐health of secondary batteries, J. Power Sources, vol. 70, no. 1, pp. 59–69, Jan. 1998.

[15]. S. Rodrigues, N. Munichandraiah, and A. K. Shukla, A review of state of‐ charge indication of batteries by means of a.c. impedance measurements, J. Power Sources, vol. 87, no. 1/2, pp. 12–20, Apr. 2000.

[16]. F. Huet, R. P. Nogueira, P. Lailler, and L. Torcheux, Investigation of the high‐frequency resistance of a lead‐acid battery, J. Power Sources, vol. 158, no. 2, pp. 1012–1018, Aug. 2006.

[17]. E. Karden and R. W. De Doncker, The non‐linear low‐frequency impedance of lead/acid batteries during discharge, charge and float operation, in Proc. Intelec, Oct. 14–18, 2001, pp. 65–72.

[18]. C. B. Zhu, M. Coleman, and W. G. Hurley, State of charge determination in a lead‐acid battery: Combined EMF estimation and Ah‐balance approach, in Proc. 35th IEEE Power Electron. Spec. Conf., Aachen, Germany, Jun. 2004, pp. 1908–1914.

[19]. S. Abu‐Sharkh and D. Doerffel, Rapid test and non‐linear model characterization of solid‐state lithium‐ion batteries, J. Power Sources, vol. 130, no. 1/2, pp. 266–274, 2004.

[20]. H. Blanke, O. Bohlen, S. Buller, R. W. De Doncker et al., Impedance measurements on lead‐acid batteries for state‐of ‐charge, state‐of‐health and cranking capability prognosis in electric and hybrid electric vehicles, J. Power Sources, vol. 144, no. 2, pp. 418–425, Jun. 15, 2005.

[21]. M. Verbrugge and E. Tate, Algorithm for adaptive state of charge, state of health, and power capability prediction for nickel metal hydride batteries, in Proc. 3rd Int. Advanced Automotive Battery Conf., Jun. 10–13, 2003, pp. 82–88.

[22]. J. D. Kozlowski, A novel online measurement technique for AC impedance of batteries and other electrochemical systems, in Proc. 16th Annu. Battery Conf., Jan. 9–12, 2001, pp. 257–262.

[23]. R.H. Milocco, B.E. Castro, State of charge estimation in Ni–MH rechargeable batteries, Journal of Power Sources, vol. 194, 2009, pp. 558–567.



RST

44


Pagina 44

[24]. O. Barbarisi, R. Canaletti, L. Glielmo, M. Gosso, F. Vasca, State of charge estimator for NiMH batteries, Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control, Las Vegas, Nevada, USA, 2002, pp. 1739–1744.

[25]. J. Crank, The Mathematics of Diffusion, Oxford Univ. Press, New York, 1975. [26]. D. Britz, Digital Simulation in Electrochemistry, 2nd Edition, Springer‐Verlag, 1988. [27]. A. Lasia, D. Grégoire, General model of electrochemical hydrogen absorption into metals, Journal of the

Electrochemical Society, 142, pp. 3393‐3399, 1995.

[28]. K. Kutluay, Y. Cadirci, Y. Ozkazanc, A New Online State‐of‐Charge Estimation and Monitoring System for Sealed Lead–Acid Batteries in Telecommunication Power Supplies, IEEE Trans Ind. Electron., vol. 52, no. 5, Oct. 2005.

[29]. D. Linden, Handbook of Batteries. New York: McGraw‐Hill, 1995. [30]. J. P. Cun, J. N. Fiorina, M. Fraisse, and H. Mabboux, The experience of a UPS company in advanced battery

monitoring, presented at the Intelec’96, Boston, MA, 1996, Paper 22‐5.

[31]. I. Kurisawa and M. Iwata, Internal resistance and deterioration of VRLA battery—analysis of internal resistance obtained by direct current measurement and its application to VRLA battery monitoring technique, presented at the Intelec’97, Melbourne, Australia, 1997, Paper 29‐3.

[32]. R. V. Biagetti and A. M. Pesco, Apparatus and method for adaptively predicting battery discharge reserve time, U.S. Patent 4 952 862, Aug. 28, 1990.

[33]. T. Hubert, A battery system using adaptive run‐time estimation, software controlled multi‐mode charging and intrinsic diagnostics combined to enhance UPS reliability, in Proc. HFPC’95, 1995, pp. 382–395.

[34]. M. A. Casacca and Z. M. Salameh, Determination of lead‐acid battery capacity via mathematical modeling techniques, IEEE Trans. Energy Convers., vol. 7, no. 3, pp. 442–446, Sep. 1992.

[35]. A. H. Anbuky and P. E. Pascoe, VRLA battery state of charge estimation in telecommunication power systems, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 47, no. 3, pp. 565–573, Jun. 2000.

[36]. M. Kozaki and T. Yamazaki, Remaining battery capacity meter and method for computing remaining capacity, U.S. Patent 5 691 078, Nov. 25, 1997.

J. H. Aylor, A. Thieme, and B. W. Johnson, A battery state‐of‐charge indicator for electric wheelchairs, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 39, no. 5, pp. 398–409, Oct. 1992. P3. UTCN :

[1] Hossam A. Gabbar, Engineering design of green hybrid energy production and supply chains,

Environmental Modelling & Software 24 (2009) 423–435

[2] M.K. Deshmukha, S.S. Deshmukh, Modeling of hybrid renewable energy systems, Renewable and

Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 235–249

[3] Notton G, Muselli M, Louche A. Autonomous hybrid photovoltaic power plant using a back‐up

generator: a case study in a Mediterranean Island. Renew Energy 1996;7(4):371–91.

[4] Karaki SH, Chedid RB, Ramadan R. Probabilistic performance assessment of autonomous solar–wind

energy conversion systems. IEEE Trans Energy Convers 1999;14(3):766–72.

[5] Chedid R, Akiki H, Rahman S. A decision support technique for the design of hybrid solar–wind

power systems. IEEE Trans Energy Convers 1998;13(1):76–83.

[6] El‐Hefnawi SH. Photovoltaic diesel–generator hybrid power system sizing. Renew Energy

1998;13(1):33–40.



RST

45


Pagina 45

[7] Valente LCG, Almeida SCAD. Economic analysis of a diesel/photovoltaic hybrid system for

decentralized power generation in northern Brazil. Energy 1998;23(4):317–23

[8] Shrestha GB, Goel L. A study on optimal sizing of stand‐alone photovoltaic stations. IEEE Trans

Energy Convers 1998;13(4):373–8.

[9] Kellogg WD, Nehrir MH, Venkataramanan G, Gerez V. Generation unit sizing and cost analysis for

stand‐alone wind photovoltaic and hybrid wind/PV systems. IEEE Trans Energy Convers 1998;13(1): 70–5.

[10] Wichert B. PV–diesel hybrid energy systems for remote area power generation—a review of

current practices and future developments. Renew Sustain Energy Rev 1997;1(3):209–28.

[11] Li S, Wunsch DC, O’Hair E, Giesselmann MG. Comparative analysis of regression and artificial neural

network models for wind turbine power curve estimation. J Solar Energy Eng 2001;123:327–32.

[12] Kariniotakis GN, Stavrakakis GS, Nogaret EF. Wind power forecasting using advanced neural

networks models. IEEE Trans Energy Convers 1996;11(4):762–7.

[13] Feijoo AE, Cidras J, Dornelas JLG. Wind speed simulation in wind farms for steady‐state security

assessment of electrical power systems. IEEE Trans Energy Convers 1999;14(4):1582–8.

[14] Celik AN. A simplified model for estimating the monthly performance of autonomous wind energy

systems with battery storage. Renew Energy 2003;28(4):561–72.

[15] Karki R, Billinton R. Cost‐effective wind energy utilization for reliable power supply. IEEE Trans

Energy Convers 2004;19(2):435–40.

[16] Chedid R, Rahman S. Unit sizing and control of hybrid wind–solar power systems. IEEE Trans

Energy Convers 1997;12(1):79–85.

[17] Chedid R, Saliba Y. Optimization and control of autonomous renewable energy systems. Int J Energy

Res1996;20:609–24.

[18] Bagul AD, Salameh ZM, Borowy B. Sizing of stand‐alone hybrid wind–photovoltaic system using a

threeevent probability density approximation. Solar Energy 1996;56(4):323–35.

[19] Musgrove ARD. The optimization of hybrid energy conversion system using the dynamic

programming model—RAPSODY. Int J Energy Res 1988;12:447–57.

[20] Yokoyama R, Ito K, Yuasa Y. Multi‐objective optimal unit sizing of hybrid power generation systems

utilizing photovoltaic and wind energy. J Solar Energy Eng 1994;116:167–73.

[21] Samarakou MT, Grigoriadou M, Caroubalos C. Comparison results of two optimization techniques

for a combined wind and solar power plant. Int J Energy Res 1988;12:293–7.

[22] Al‐Ashwal AM, Moghram IS. Proportion assessment of combined PV–wind generating systems.

Renew Energy 1997;10(1):43–51.

[23] Protogeropoulos C, Brinkworth BJ, Marshall RH. Sizing and techno‐economical optimization for

hybrid solar photovoltaic/wind power systems with battery storage. Int J Energy Res 1997;21:465–79.

[24] Hennet JC, Samarakou MT. Optimization of a combined wind and solar power plant. Energy

Res1986;10:181–8.

[25] Celik AN. Optimization and techno‐economic analysis of autonomous photovoltaic–wind hybrid

energy systems in comparison to single photovoltaic and wind systems. Energy Convers Manage 2002;

43(18):2453–68.



RST

46


Pagina 46

[26] Nehrir MH, LaMeres BJ, Venkataramanan G, Gerez V, Alvarado LA. An approach to evaluate the

general performance of stand‐alone wind/photovoltaic generating systems. IEEE Trans Energy Convers

2000;15(4): 433–9.

[27] Adel Mellita, Soteris A. Kalogirou, Artificial intelligence techniques for photovoltaic applications: A

review, Progress in Energy and Combustion Science 34 (2008) 574–632

[28] Fraunhofer, Raport Final, Suport la dezvoltarea unui concept durabil pentru valorificarea energiilor regenerabile din judetul Timis

RAPORT DE CERCETARE IN EXTENSO - automation.ro · proiectarea si conducerea unui sistem energetice...

Documents

Transcript of RAPORT DE CERCETARE IN EXTENSO - automation.ro · proiectarea si conducerea unui sistem energetice...