Energia elektryczna stała się istotną częścią współczesnego życia, gospodarkami napędzającymi i poprawą jakości życia na całym świecie. Jednak na słabo zaludnionych obszarach wiejskich konwencjonalne sieci dystrybucyjne często okazują się zbyt kosztowne i niepraktyczne. Aby sprostać temu wyzwaniu, badane są innowacyjne technologie, takie jak podstacje sprzężone z kondensatorem (CCS). Podstacje te mogą skorzystać z linii energetycznych o wysokim napięciu, aby zapewnić bardzo potrzebną energię elektryczną do odległych regionów. Ale w jaki sposób wiele jednostek CCS, zlokalizowanych w różnych odległościach od siebie, wpływa na stabilność i wydajność ogólnej sieci transmisji? To pytanie napędza badania, aby zapewnić, że korzyści płynące z technologii CCS można wykorzystać bez zakłócania istniejących systemów elektroenergetycznych.

Naukowcy zbadali wpływ wielu jednostek CCS na sieci transmisji, aby zapewnić minimalne zakłócenia, badanie prowadzone przez Sinqobile Nene, z udziałem dr Bolanle Abe i dr Agha Nnachi z Uniwersytetu Technologii Tshwane. Ich praca, opublikowana w E-Prime-postęp w inżynierii elektrycznej, elektronice i energii, ujawnia cenne spostrzeżenia na temat przyszłości elektryfikacji na obszarach wiejskich.

Głównym celem badania było przeanalizowanie, w jaki sposób wiele jednostek CCS, ustawionych w różnych bliskich od siebie, wpływa na napięcie linii przesyłowej. Za pomocą MATLAB/Simulink zespół modelował typową sieć transmisji elektrycznej o stałym napięciu zasilania 230 kVAC. Symulowali odpowiedź systemu, gdy jednostki CCS były podłączone lub odłączone, zarówno indywidualnie, jak i w kombinacji, w różnych odległościach.

Nene wyjaśniła: „Naszym głównym celem było zapewnienie wglądu w potencjalne zastosowanie technologii CCS w elektryfikacji na obszarach wiejskich poprzez badanie jej wpływu na sieć transmisji”. To badanie obejmowało tworzenie trzech modeli CCS i umieszczenie ich na określonych odległościach, najpierw 500 km, a następnie w odległości 100 km, reprezentowane przez różne oporności elektryczne w symulacji.

Wyniki były zachęcające. Gdy dowolna jednostka CCS była podłączona lub odłączona, w sieci transmisyjnej zaobserwowano tylko nieistotne zakłócenia. System szybko ustabilizował się po jakichkolwiek początkowych zaburzeniach spowodowanych włączeniem lub wyłączaniem jednostek CCS.

W praktycznych eksperymentach skonstruowano trzy prototypy w celu potwierdzenia wyników symulacji. Każdy prototyp składał się z różnych konfiguracji, ale utrzymywał podobne parametry do modeli symulowanych. Zachowania napięcia i prądu monitorowano przy użyciu cyfrowego multimetru True-RMS i oscyloskopu, zapewniając kompleksowe gromadzenie danych.

„Spójne wyniki między naszymi symulacjami a praktycznymi eksperymentami wskazują, że wdrażanie jednostek CCS nie wpływa znacząco na ogólną wydajność sieci transmisji”, powiedział Nene. To odkrycie jest istotne dla wysiłków elektryfikacji na obszarach wiejskich, co sugeruje, że technologia CCS może być płynnie zintegrowana z istniejącymi systemami elektroenergetycznymi bez powodowania znacznych zakłóceń.

Dalsza analiza potwierdziła, że ​​wpływ jednostek CCS na sieć transmisji elektrycznej był znikomy. Naukowcy doszli do wniosku, że technologia ta może być realnym rozwiązaniem dla dostarczania energii elektrycznej na obszarach wiejskich, zwłaszcza tych w pobliżu linii wysokiego napięcia. Ich badanie podkreśliło również znaczenie rozważenia bliskości jednostek CCS, ponieważ wpływa na stabilność i wydajność sieci.

Wyniki badania są obiecujące dla przyszłości elektryfikacji na obszarach wiejskich, ponieważ pokazują, że technologię CCS można wdrażać bez znaczących zakłóceń sieci energetycznej. Otwiera to nowe możliwości rozszerzenia dostępu do energii elektrycznej na odległe i niedoceniane obszary, przyczyniając się do ogólnego rozwoju gospodarczego i poprawy standardów życia.

Nene podkreśliła znaczenie dalszych badań, stwierdzając: „Przyszłe badania powinny koncentrować się na różnych warunkach obciążenia i maksymalnej pojemności jednostek CCS, które można połączyć bez powodowania znacznej ingerencji”. Ponadto bardziej szczegółowo zbadanie zachowania systemu niższego szczebla może zapewnić głębszy wgląd w optymalizację wdrażania CCS.

Podsumowując, badania Nene i jej współpracowników oferują kompleksową analizę wpływu wielu jednostek CCS na sieci transmisji. Ich ustalenia potwierdzają wykonalność wykorzystania technologii CCS do elektryfikacji obszarów wiejskich, torując drogę do bardziej wydajnych i opłacalnych rozwiązań dostępu do energii elektrycznej w odległych obszarach.

Referencje dziennika

Nene, Sinqobile Wiseman, Bolanle Tolulope Abe i Agha Francis Nnachi. „Modelowanie systemowe wpływu wielu podstacji sprzężonych z pojemnikami znajdującymi się w różnych bliskich sieciach w sieci transmisji”. E-prime-postęp w inżynierii elektrycznej, elektroniki i energii (2024): 100481. DOI: https://doi.org/10.1016/j.prime.2024.100481

O autorze

Pan Wygraliśmy Wiseman Nene Uzyskano południowoafrykański certyfikat kompetencji (GCC) w inżynierii elektrycznej 2015. Otrzymał swój magister inżynierii (M. Eng.) W zakresie energii elektrycznej z Durban University of Technology w 2018 r., Która koncentrowała się na ocenach efektywności energetycznej w polu Bagasse Gasification. W 2018 r. Uzyskał swój tytuł Master of Business Administration (MBA) w Management College of Southern Africa, koncentrując się na skuteczności struktury organizacyjnej z artykułem opublikowanym na temat recenzji ryzyka finansowego i zarządzania, Sumienie Beam, t. 5 (1) W 2019 r. Od maja 2024 r. Jest obecnie studentem na Uniwersytecie Technologii Tshwane w Południowej Afryce, na Wydziale Elektrycznym Inżynierii Inżynierii, która dążyła do D.Eng. W elektrowni elektrycznej. Jest członkiem South African Institute of Electrical Engineers (SAIEE) i Southern African Asset Management Association (Saama). Jego obszary badawcze to inżynieria elektryczna, wytwarzanie energii i systemy energetyczne. Można się z nim skontaktować w e -mailu: wnene@hainenene.com