Nguồn: Energy.gov
Nói một cách đơn giản, chúng ta cần một lưới năng lượng đáng tin cậy và an toàn. Hai cách để đảm bảo điện liên tục bất kể thời tiết hay sự kiện không lường trước được là bằng cách sử dụng tài nguyên năng lượng phân tán (DER) và microgrids. Der sản xuất và cung cấp điện ở quy mô nhỏ và được trải ra trên một khu vực rộng. Các tấm pin mặt trời trên mái nhà, pin dự phòng và máy phát điện diesel khẩn cấp là những ví dụ về DER. Trong khi các máy phát truyền thống được kết nối với lưới truyền điện áp cao, DER được kết nối với lưới phân phối điện áp thấp hơn, giống như nhà ở và doanh nghiệp.
Microgrids là các lưới điện cục bộ có thể ngắt kết nối khỏi lưới chính để vận hành tự động. Bởi vì chúng có thể hoạt động trong khi lưới chính bị giảm, microgrids có thể tăng cường khả năng phục hồi lưới, giúp giảm thiểu các nhiễu loạn và hoạt động như một tài nguyên lưới để đáp ứng và phục hồi hệ thống nhanh hơn.
Tài nguyên năng lượng phân tán
DER mặt trời có thể được xây dựng ở các quy mô khác nhau-thậm chí một bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhỏ có thể cung cấp năng lượng. Trên thực tế, khoảng một phần ba năng lượng mặt trời ở Hoa Kỳ được sản xuất bởi năng lượng mặt trời quy mô nhỏ, chẳng hạn như lắp đặt trên sân thượng. Lắp đặt năng lượng mặt trời gia đình được gọi là mặt trời mặt trời; Đồng hồ đo lượng điện mà người tiêu dùng mua từ một tiện ích. Vì năng lượng mặt trời phân tán là "phía sau" mét, khách hàng không trả tiện ích cho năng lượng mặt trời được tạo ra.
Chi phí sở hữu der thay đổi từ tiểu bang và tiểu bang và giữa các công ty tiện ích. Một cách mà hóa đơn điện được xác định là thông qua đo sáng ròng, trong đó các tiện ích tính toán tổng năng lượng được tạo ra bởi hệ mặt trời của khách hàng và trừ nó khỏi tổng năng lượng mà khách hàng tiêu thụ. Khách hàng được ghi có vào lượng điện năng họ cung cấp cho lưới điện.
Der về cơ bản có thể thay đổi cách thức hoạt động của lưới điện. Với DER, sức mạnh được tạo ra ngay khi nó được sử dụng và có thể được kết nối với DER khác để tối ưu hóa việc sử dụng nó. Các hộ gia đình và người tiêu dùng điện khác cũng là các nhà sản xuất bán thời gian, bán thế hệ dư thừa cho lưới điện và cho nhau. Lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin, cũng có thể được phân phối, giúp đảm bảo năng lượng khi năng lượng mặt trời hoặc DER khác không tạo ra năng lượng. Xe điện thậm chí có thể lưu trữ năng lượng dư thừa trong pin của những chiếc xe nhàn rỗi. DER cũng có thể bao gồm các tải trọng có thể kiểm soát, như máy nước nóng hoặc các đơn vị điều hòa không khí mà tiện ích có thể sử dụng để thay đổi mức tiêu thụ điện từ giờ cao điểm. Mặc dù lưới điện được thiết kế để tạo ra năng lượng tại các cơ sở lớn và di chuyển nó qua lưới truyền đến lưới phân phối để tiêu thụ, der cho phép sản xuất và tiêu thụ điện cục bộ.
Quần đảo và microgrids
Lưới phân phối dễ bị mất điện có thể ảnh hưởng đến các khu vực lớn và hàng triệu người và doanh nghiệp, đặc biệt là hậu quả của các sự kiện thời tiết cực đoan, phá hoại. Khi các bộ phận của lưới được trang bị DER, chúng có thể tiếp tục phục vụ các tải khác trên cùng một mạng phân phối, đáp ứng nhu cầu cục bộ với thế hệ địa phương. Điều này được gọi là đảo. Các hệ thống điện có thể ngắt kết nối với lưới lớn hơn, tham gia vào đảo cố ý, thường được gọi là microgrids.
Các microgrid khác nhau về kích thước từ microgrid đơn tùy biến sang microgrid hoàn toàn, có thể bao gồm hàng trăm máy phát điện riêng lẻ và người tiêu dùng quyền lực. Hệ thống điện nhỏ, ngoài lưới không phải là một phát minh gần đây. Tàu, căn cứ quân sự, tiền đồn từ xa và cộng đồng trên thế giới từ lâu đã dựa vào thế hệ địa phương và quản lý điện để đáp ứng nhu cầu năng lượng của họ. DER làm cho microgrids trở thành một lựa chọn phổ biến hơn, bởi vì các phương tiện sản xuất năng lượng hiện có được dễ dàng hơn và được đặt trong các khu phố. Các microgrid quy mô cộng đồng có thể cung cấp khả năng phục hồi và sao lưu trong và sau các thảm họa như bão.
Công nghệ đang tiến lên để quản lý các rủi ro do đảo với phần mềm kiểm soát tốt hơn và cung cấp dịch vụ lưới điện. Nếu không có lưới lớn hơn để giúp ổn định nguồn điện, một lưới đảo có thể làm hỏng thiết bị được kết nối hoặc những người lao động làm bị thương nghĩ rằng nó bị ngắt kết nối khỏi điện. Vì lý do này, nhiều hệ thống năng lượng mặt trời được lập trình để phát hiện đảo và ngắt kết nối khỏi lưới điện nếu nó xảy ra. Ngoài microgrids, một số nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các hệ thống điện thông minh cho các hạt nano trên quy mô của một tòa nhà duy nhất.
Bắt đầu màu đen
Một cách khác der và microgrids có thể đóng góp vào sự ổn định của lưới là bằng cách hỗ trợ các quy trình "bắt đầu đen", bật nguồn sau khi nó đã giảm. Trong một lỗi điện lan rộng, máy phát điện có thể được đặt ngoại tuyến. Để trở lại trực tuyến, nhiều máy phát điện yêu cầu pin bên ngoài để bắt đầu, giống như động cơ xe hơi. Để đạt được điều này, các tiện ích tạo ra các kế hoạch khởi động màu đen, trong đó các máy phát điện nhỏ bắt đầu các máy phát điện lớn hơn để mang lại sự phát triển trực tuyến. Trong suốt quá trình này, phục hồi dịch vụ phải được tính đúng cách, để đảm bảo rằng việc tạo và tải được khớp liên tục. Der có thể trở thành một tài nguyên khởi động màu đen có giá trị bằng cách cho phép các cộng đồng có microgrids tự mình bắt đầu các quy trình khởi động và cung cấp công suất cần thiết để khởi động các máy phát lớn hơn.
