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MicroretiEnergia

Microrete

Fotovoltaico + eolico + batteria + connessione alla rete che serve un carico come un unico sistema sotto un controllore di gestione energetica — composto su un bus DC ed eseguito su una giornata: dispacciamento, autosufficienza, riduzione dei picchi, dimensionamento e stabilità in isola.

DjiniousLabModellazione e simulazione
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Un grafico ad area impilata del dispacciamento su una giornata — fotovoltaico, eolico, batteria e rete che si combinano per soddisfare esattamente la domanda di carico
autosufficienza
91.6%autosufficienza
residuo del bilancio di potenza (kW)
4,4e-16residuo del bilancio di potenza (kW)
picco serale ridotto
48.6%picco serale ridotto
calo di frequenza in isola con droop (1,2 s)
0,3 Hzcalo di frequenza in isola con droop (1,2 s)
notebook di progettazione
10notebook di progettazione
composizione .djl
1composizione .djl

Interi sistemi energetici, composti ed eseguiti.

Una microrete non è un componente — è un sistema: solare, eolico, una batteria, una connessione alla rete e un carico, tutti decisi insieme, minuto per minuto, da un controllore di gestione energetica. Questo è il programma che li compone. Modella ogni fonte, le collega su un bus condiviso, esegue il dispacciamento su una giornata, e risponde a ciò che un installatore chiede davvero — quanto autosufficiente, quanto picco ridotto, cosa dimensionare, e se resta stabile quando entra in isola.

Cinque sottosistemi, un sistema.

La microrete è la dimostrazione più chiara della progettazione di un sistema completo a partire dalle parti. Ogni sottosistema porta la propria fisica — un campo fotovoltaico a diodo singolo con il proprio punto di massima potenza, una curva di potenza di una turbina eolica, una batteria a circuito equivalente, un profilo di carico, una connessione alla rete — e sono collegati su un unico bus DC condiviso e risolti insieme come un’unica rete elettrica acausale. Sopra quel bus siede la strategia di gestione energetica che decide, ogni minuto, da dove viene e dove va ogni kilowatt: prima il fotovoltaico al carico, il surplus alla batteria, poi alla rete, poi il taglio; il deficit dalla batteria, poi l’importazione.

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Curve I-V e P-V a diodo singolo del fotovoltaico, con la curva di potenza che raggiunge il picco al punto di massima potenza
Un sottosistema, modellato correttamente: le curve I-V e P-V del campo solare da un modello a diodo singolo, con il punto di massima potenza che l’inseguitore rincorre. Ogni fonte nella microrete porta questo tipo di fisica — non un blocco costante — ed è ciò che rende reali i numeri del sistema composto.
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Un dispacciamento ad area impilata su 24 ore: fotovoltaico, eolico, scarica della batteria e importazione dalla rete che si impilano per soddisfare esattamente il carico
Il dispacciamento su una giornata: il fotovoltaico (arancione) copre il mezzogiorno, la batteria (viola) copre la notte e il picco serale, l’eolico (verde) e un po’ di importazione dalla rete (rosso) riempiono i vuoti — e la pila somma esattamente il carico a ogni passo, con il bilancio di potenza mantenuto a 4×10⁻¹⁶ kW. La strategia di gestione energetica in un’unica immagine.
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La curva a papera del carico netto — carico meno rinnovabili — con una profonda pancia a mezzogiorno e una ripida rampa serale al crescere della penetrazione fotovoltaica
La curva a papera: sottrai il solare dal carico e la pancia di mezzogiorno si approfondisce mentre la rampa serale si irripidisce al crescere del fotovoltaico. È la sfida che definisce una rete rinnovabile — sovrapproduzione a mezzogiorno, corsa contro il tempo al tramonto — ed è esattamente ciò che la batteria è lì per assorbire.

Da metà fuori rete a quasi fuori rete.

Una batteria trasforma un impianto solare da aiuto diurno in una fornitura continua. Aggiungere accumulo solleva l’autosufficienza dal 50% al 92% — la casa attinge dalla rete solo nelle mattine più cupe — e riduce quasi a metà il picco serale di importazione, assorbendo il surplus di mezzogiorno e rilasciandolo dopo il tramonto. Lo studio di dimensionamento mappa dove quel valore satura: i primi kilowattora di accumulo comprano il salto più grande, e c’è un ginocchio netto oltre il quale più batteria sposta a malapena l’ago.

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Importazione dalla rete su una giornata con e senza batteria — la batteria che appiattisce il picco serale di importazione
Riduzione dei picchi: senza accumulo la rampa serale colpisce duramente la rete; con esso, la batteria si scarica nel picco e appiattisce l’importazione di quasi la metà. Lo stesso asset che solleva l’autosufficienza taglia anche l’onere sulla potenza impegnata.
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Una mappa di calore dell’autosufficienza in funzione della dimensione del fotovoltaico e della batteria, con un ginocchio netto di rendimenti decrescenti
Dimensionare il sistema: autosufficienza in funzione della dimensione di fotovoltaico e batteria. La salita luminosa mostra dove ogni pannello o kilowattora aggiuntivo si ripaga; l’appiattimento in alto a destra è il ginocchio dove più hardware smette di ripagarsi — il grafico che trasforma “più grande è meglio” in un numero.

Reggere la rete da sola.

Taglia la connessione con l’ente distributore e la microrete deve fissare da sola la propria frequenza. Con il controllo a droop, ogni fonte contribuisce in proporzione alla propria taglia senza alcuna comunicazione tra loro: un improvviso gradino di carico fa cadere la frequenza, le fonti la recuperano in esatta proporzione alle loro pendenze di droop, e la frequenza si assesta a un piccolo scarto limitato entro un secondo. È il meccanismo di controllo primario che mantiene in piedi un sistema in isola — modellato qui, pendenze di droop comprese.

Ogni numero è uno che puoi rieseguire.

Il notebook di approvazione finale rideriva ogni requisito dallo stesso dispacciamento che il programma esegue; la composizione .djl è confermata risolvere attraverso il motore del canvas.

Risultato

  • Autosufficienza (con accumulo): 91,6%
  • Residuo del bilancio di potenza: 4,4e-16 kW
  • Aumento di autosufficienza dall’accumulo: 50,5 → 91,6%
  • Taglio del picco serale di importazione: 48,6%
  • Requisiti verificati: 5 / 5

Requisito

  • Autosufficienza (con accumulo): R-01
  • Residuo del bilancio di potenza: ogni passo
  • Aumento di autosufficienza dall’accumulo: R-03
  • Taglio del picco serale di importazione: R-04
  • Requisiti verificati: PASS

Dispacciamento quasi-statico, di livello progettuale.

Il dispacciamento è un bilancio di potenza quasi-statico, non una simulazione di rete a transitorio elettromagnetico; la gestione energetica è una strategia trasparente basata su regole, non un dispacciamento ottimale/MPC; il notebook di stabilità in isola usa un droop primario mediato (il ripristino secondario della frequenza è indicato come lavoro futuro); i profili giornalieri sono sintetici e l’economia è indicativa. Questa è esattamente la fedeltà di cui il concept e il dimensionamento di una microrete hanno bisogno per primi — scegliere le taglie di fotovoltaico, eolico e batteria, progettare il dispacciamento, quantificare autosufficienza e riduzione dei picchi, e verificare la stabilità in isola — sui tuoi dati di carico e risorsa, prima di uno studio EMT dettagliato o di dispacciamento ottimale. E il .djl del bus DC mostra lo stesso sistema composto su un canvas.

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