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SPIS TREŚCI
Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1. Wstęp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. Idea i definicja mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Definicja mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Budowa i zasada działania mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. Przykłady mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1. Mikrosieci prądu przemiennego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.2. Mikrosieci prądu stałego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3. Źródła energii elektrycznej w mikrosieciach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Fotowoltaiczna elektrownia słoneczna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Elektrownia wiatrowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4. Elektrownia wodna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5. Elektrownia z ogniwem paliwowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6. Agregat prądotwórczy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7. Mikroturbina gazowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8. Zasobnik energii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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4. Wybrane zagadnienia sterowania źródłami w mikrosieciach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Struktury układów sterowania źródeł . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1. Układy sterowania źródeł w mikrosieciach prądu przemiennego . . . . . . . . . . . . .
4.2.2. Układy sterowania źródeł w mikrosieciach prądu stałego . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5. Przekształtniki energoelektroniczne w mikrosieciach i ich modelowanie . . . . . . . . . . . . .
5.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Przekształtniki w mikrosieciach prądu stałego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1. Prostowniki i falowniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2. Przetwornice DC/DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3. Przykłady przekształtników do zastosowań w elementach mikrosieci . . . . . . . . .
5.3. Komputerowe modelowanie przekształtników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1. Modele obwodowe przekształtników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2. Uproszczone, statyczne modele napięciowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3. Model przepływu mocy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.4. Porównanie wybranych modeli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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6. Wybrane zagadnienia modelowania mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.2. Model sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
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6.3. Modele przetworników energii pierwotnej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.3.1. Fotowoltaiczna bateria słoneczna i elektrownia słoneczna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.3.2. Silnik wiatrowy i elektrownia wiatrowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.3.3. Agregat prądotwórczy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.3.4. Ogniwo paliwowe i elektrownia z ogniwem paliwowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6.3.5. Akumulator i bateryjny zasobnik energii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.4. Modelowanie odbiorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.5. Układy sterowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.6. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7. Wybrane badania symulacyjne mikrosieci — przykłady zagadnień projektowych . . .
7.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Praca elektrowni słonecznej z regulatorem MPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3. Praca bateryjnego zasobnika energii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4. Dobór mocy zainstalowanej źródeł . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5. Dobór pojemności i mocy zasobnika energii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6. Modelowanie rozpływu mocy w mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.1. Przykład dwóch elektrowni słonecznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.2. Elektrownia słoneczna i ogniwo paliwowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7. Proponowany algorytm projektowania mikrosieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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8. Wybrane badania fizyczne mikrosieci prądu stałego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2. Wyniki badań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.1. Badanie przy stałym nasłonecznieniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.2. Badanie o wschodzie słońca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.3. Badanie o zachodzie słońca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.4. Badanie przy mało zmiennym nasłonecznieniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.5. Badanie przy zmiennym nasłonecznieniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.6. Badania przy bardzo szybkich i dużych zmianach nasłonecznienia . . . . . . . . .
8.3. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9. Podsumowanie rozprawy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Summary. Integration of distributed power sources using DC microgrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145