Améliorer la fiabilité du système d'énergie électrique | International Power Quality Forum de discussion

Auteur: Radomir Gono”;~ ~ Et Stanislav Rusek * ~ Département de génie électrique Power Engineering, Faculté de génie électrique et informatique, Université VSB-technique d'Ostrava, 17, Iistopadu 15, 708 ZOO Ostrava, République tchèque E-mail.’ radomir.gono @ vsb.cz

Le document traite de l'analyse de données sur les défaillances des dispositifs de réseau de distribution et des pannes d'alimentation électrique des entreprises de distribution. Il ya aussi des suggestions pour améliorer la fiabilité en utilisant de nouveaux matériaux. Étant donné que chaque entreprise a une structure différente des données de surveillance de la méthodologie uniforme a été créé pour permettre la comparaison des résultats traités. Structure de données, la façon dont l'évaluation de la fiabilité de la distribution du réseau de l'appareil et certains des résultats préliminaires de ces analyses sont présentés dans le présent document. Il ya aussi décrit les principes de base de l'entretien MRC axée sur la fiabilité et de son application à des dispositifs de réseau de distribution électrique. Son objectif est le programme d'entretien plus efficace des équipements. Les entrées de ces analyses sont les bases de données de pannes, entretien, état de l'équipement et des flux financiers. La dernière partie du document consiste en l'introduction de carburant fiabilité des systèmes cellulaires dans le contexte de l'opération de grille-1inked.

1 INTRODUCTION

Les changements institutionnels liés à la libéralisation du marché qui a lieu partout dans le monde changer radicalement l'approche de la qualité de l'alimentation. Il évolue vers une affaire purement commerciale entre les fournisseurs et leurs clients. L'offre qui n'est pas conforme avec les paramètres qualitatifs convenus conduira à des différends commerciaux et des établissements financiers. Énergie dite non livrés, y compris son évaluation, arrive sur la scène.

la libéralisation du marché de l'électricité a commencé dans les deux pays. Il est un peu plus rapide en République tchèque que dans le Japon. Le marché sera complètement ouvert pour tous les consommateurs du I er Janvier 2006 en République tchèque.

Tendances actuelles vers la déréglementation et la concurrence accrue font les sociétés de distribution fournissent un approvisionnement stable et fiable en électricité. C'est pourquoi ils doivent faire appel à des fournisseurs offrant la plus haute qualité, produits et services disponibles sur le marché mondial aujourd'hui à des prix compétitifs.

Les deux aspects de la qualité de l'offre peuvent être considérés comme:

Approvisionnement fiabilité relative de la disponibilité de l'électricité à l'emplacement donné, par un autre nombre inférieur nom d'interruptions.
Tension qualité relative de la pureté de caractéristiques de la forme d'onde de tension, y compris le niveau absolu de la tension et de la fréquence.

Ce document traite plus en détail avec le premier point.

Prix le plus bas signifie en fait raisonnable, prix d'équilibre de l'électricité comme un compromis entre les coûts et certain niveau de fiabilité.

Puisque c'est la revue de l'ingénierie des matériaux, nous aimerions souligner les nouveaux matériaux qui sont utilisés pour améliorer la fiabilité de réseau électrique.

2 Analyse des défaillances et des pannes

Le principal objectif de la surveillance des événements qui se produisent dans les réseaux de distribution est d'assurer un approvisionnement fiable en énergie électrique aux consommateurs, conformément à la répartition de code réseau GRID Ref. [1] . Le taux de fiabilité peut être déterminée à partir des bases de données d'événements à l'aide d'indices globaux de fiabilité de l'approvisionnement ou la fiabilité des indices d'éléments particuliers.

Les centres mondiaux de la fiabilité des analyses de fournir des bases de données électroniques d'information sur la disponibilité de électronique et de composantes électroniques et de la fonction de distribution de type de panne. Ils contiennent non seulement le taux d'échec qui en résulte, mais nous pouvons encore obtenir au producteur, des conditions de fonctionnement, etc. Il est possible d'utiliser ces bases de données pour la prédiction de la disponibilité des systèmes compliqués. Malheureusement, bases de données ne contiennent pas de données sur les équipements électriques exploités dans nos conditions.

Dans l'ancienne base exclusive Tchécoslovaquie d'échecs, des pannes et des équipements endommagés dans le système d'alimentation électrique tout a commencé à augmenter dans 1975. Malheureusement, le remplissage de la base de données a été arrêté depuis 1990 en raison des changements politiques et sociaux. Les entreprises de distribution obtenus indépendance et a commencé à introduire leurs propres systèmes.

Plus tard, selon les nouvelles tendances mondiales, sociétés de distribution ont décidé de surveiller de manière uniforme indices globaux de fiabilité et aussi la fiabilité des morceaux choisis de l'équipement. Que les données nécessaires pour les analyses sont stockées centralement à notre lieu de travail de recherche où l'article fiabilité est également traité Ref. [2] . Les données sont main sur et processus depuis l'année 2000.

Au Japon, il ya la Fédération des compagnies électriques qui stocke ces données.

2.1 Bases de données de pièces d'équipement

La majorité des services publics de créer des statistiques pour la fiabilité des composants de réseau, comprenant des lignes, transformateurs, etc. Ils sont spécialement recueillies pour identifier une pièce d'équipement et peu fiables pour être utilisées comme entrée dans les calculs de probabilité de comportement du système.

Données de base sur la fiabilité des équipements et des éléments des systèmes est la suivante:

Taux de certaines pièces d'équipement et des éléments échec.
Pannes de la pièce d'équipement en raison de l'entretien et des inspections.
Pannes de la pièce d'équipement en raison de travaux d'exploitation sur la pièce elle-même et de la sécurité du travail de fixation dans le voisinage de la tension du réseau de distribution.

Pour l'évaluation de la fiabilité conséquence, il est nécessaire de disposer de données sur le nombre et la diversité de la pièce examiné du matériel.

Ainsi ce n'est pas seulement le cas des données sur e.g. le nombre de défauts, et la durée moyenne de panne de la ligne du certain type et le niveau de tension, mais aussi le cas des données sur l'étendue totale de la pièce observée de l'équipement, i.e. ici, sur la longueur totale de la ligne du certain type et le niveau de tension.

Le résultat de l'analyse est la détermination du taux de défaillance et la durée moyenne de défaillance des éléments particuliers de l'équipement ou pour un groupe d'équipements. Avec des bases de données plus détaillées, autres éléments d'information peuvent être trouvés qui sont importants pour les opérateurs, comme la cause la plus fréquente des défaillances, réseaux avec les plus grandes quantités d'énergie non livrés, etc.

Ces données servent également à évaluer les propriétés de pièces d'équipement déjà exploités (ou une pièce d'équipement de la certain type de fournisseur sélectionné) , pour sélectionner de nouvelles pièces d'équipement, pour évaluer le temps approprié pour restaurer des pièces d'équipement à la fin de leur vie, pour choisir le mode de fonctionnement du noeud de réseau HT, et d'autres. Malheureusement, certaines entreprises de distribution ne surveillent que les échecs des grandes unités parce qu'ils n'ont pas intéressé par la détermination de l'élément fiabilité du tout.

Les indices de fiabilité en béton de l'équipement sont calculés selon la méthodologie suivante Ref. [3] .

Pour le taux d'échec de la relation suivante peut être écrite:

N le nombre de défaillances
Z le nombre d'éléments de la certain type dans le réseau
X de la période considérée (année)

Pendant la durée moyenne de la défaillance de ce qui suit est valable:

Nr le nombre d'échecs de l'élément du certain type
Ti la duree du défaut de l'élément DELA certain type (h)

2.2 Structure de données et plage

Huit entreprises de distribution de la République tchèque et l'un de la République slovaque fournissent Université technique d'Ostrava avec les bases de données de pannes et défaillances. Les entreprises individuelles libérer les données formatées différents dans divers fichiers de données; il est donc nécessaire de choisir des approches différentes pour la conversion des données de base de données unifiée. Trente et un des attributs ont été choisis dans le montant des attributs pour l'analyse de données. Ces attributs sont représentés dans le tableau 1.

Aujourd'hui base de données contient plus de 400 mille dossiers sur les niveaux de tension 110 kV, MV et partiellement LV.

Nous utilisons une relation n-aire, où n = 31, à modéliser les données. Si les requêtes pour les valeurs de tous les attributs seront définis, nous pouvons appliquer une structure de données multidimensionnelle pour l'indexation de la relation. Nous pouvons appliquer R-tree ou Ub-arbre. Les structures de données offrent une meilleure efficacité de l'interrogation concerne beaucoup attribut de B-tree classique appliqué dans les SGBD principale (Système de gestion de base de données) . Dans le cas de l'espace indexé est un espace de dimension 3 1 .

2.3 Quelques résultats

La détermination du point de base de données de fiabilité totale a été fourni à ce jour pour la structuration de premier niveau (selon le type d'équipement) : station de transformateur de distribution MT / BT, ligne de câble, poste de transformation MT / MT et de la station de commutation MV et la ligne aérienne.

La tendance graphique du taux d'échec de l'équation. (1) et la durée moyenne de défaillance Eq. (2) interprété à partir des données mentionnées ci-dessus sont affichées pour 22 Câble kV dans la Figure. Je .

De grandes différences entre les périodes particulières avec une entreprise sont évidents ainsi que ceux entre les entreprises particulières. Ces résultats doivent être acceptés avec réserve, parce que la fiabilité statistique des données de la période de cinq ans est insuffisante dans le domaine de l'ingénierie électrique et la méthode d'observation de l'événement est encore différente avec des entreprises particulières. De ce la nécessité de l'observation à long terme des défaillances et des pannes et la nécessité d'unifier les méthodes d'observation suivent. Avec des bases de données plus détaillées, autres éléments d'information peuvent être obtenus qui sont importants pour les opérateurs. Dans la Figure. 2 il s'agit d'une analyse des causes des défaillances.

2.4 Comment nous améliorons paramètres

Il ya des possibilités que pour savoir comment améliorer la fiabilité:

Sans entretien équipements éliminer les interruptions planifiées. L'certain élément n'est pas capable de remplir sa fonction, car il n'est pas disponible lors de l'entretien.
Opérations en direct fils indirects réduisent les interruptions de travail-nouvelles matières isolantes pour des outils de travail.
Sectionneurs télécommandés qui peuvent couper nominales des courants de temps et d'argent éliminer la manipulation. Ils sont également sans entretien.
Les sociétés de distribution en République tchèque ont commencé à installer des lignes aériennes isolées dans les zones forestières.
l'hexafluorure de soufre ou de vide est utilisé pour les disjoncteurs à la place de l'huile.
câbles isolés au papier ont été remplacés par des câbles isolés en polyéthylène. Il s'agit d'une comparaison de bases de données 1975-1990 et 2000-2004 dans le tableau 2.

Figure 1 Tendance des indices de fiabilité

Figure 2 Échecs selon leurs causes

3 Centrée sur la fiabilité ENTRETIEN

Cette partie du document est liée à la durée de vie estimation des matériaux utilisés et des dépenses efficace des ressources.

L'entretien est, du point de vue de la fiabilité, tel état de la pièce d'équipement lorsque le certain élément (ou un groupe d'éléments) n'est pas capable de remplir sa fonction, car il n'est pas disponible pour cause de maintenance. Ensuite, chaque moyen de travaux d'entretien, en principe, une certaine diminution de la fiabilité du système.

Si un élément est en cours de maintenance, il n'est ni en fonctionnement, ni est disponible. Dans le cas du système de la fiabilité de la série tout arrêt d'entretien provoque la coupure de l'ensemble du système. Dans le cas du système de la fiabilité parallèle, tout arrêt d'entretien provoque une diminution de la fiabilité globale du système; de là, elle affecte l'intensité et la durée moyenne des pannes.

RCM est un outil de prise de décision qui permet de contrôler ou d'améliorer le programme d'entretien. RCM fournit des données sous-jacentes pour les décisions adéquates et logiques et est appliquée en dehors des systèmes de maintenance de contrôle existante. Vues obtenus au moyen de la méthode de la MRC sont ensuite utilisés dans la modification ou la redéfinition des calendriers de maintenance existants. Si cette méthode est utilisée correctement, RCM peut faire les calendriers de maintenance existants plus performante et optimisée.

C'est le but de l'entretien par la fiabilité de formuler une telle stratégie de maintenance de sorte que les coûts d'exploitation peuvent être réduits au minimum à maintenir le degré nécessaire de la fiabilité, sécurité et respect de l'environnement des équipements exploités.

Il est nécessaire de prendre de nombreuses mesures d'abord que peut être brièvement résumée dans les points suivants Ref. [4] :

Les déterminations de tous les équipements qui font l'objet de l'entretien et ainsi prendre part dans le processus de la MRC se.
La détermination des fonctions de ces équipements.
La détermination d'un modèle résultant du vieillissement de l'équipement.
La détermination de l'importance de l'équipement.
L'identification des défaillances de l'équipement et de leurs conséquences.
La mise en place de l'équation des coûts totaux d'exploitation d'équipements et de la constatation des formes les plus appropriés d'entretien.

Première étape à la mise en œuvre de la MRC est prise pour tous les équipements maintenu ce type d'entretien sera appliqué pour les. En général, il est possible de choisir de suivre:

Pour garder le système existant de la maintenance (périodique selon maintenance préventive ordre) .
Opération à l'échec (Maintenance corrective) -inspections régulières et les mesures nécessaires seront effectuées pour la reconnaissance si l'équipement est sécuritaire exploitation.
RCM périodique.
A condition MRC.

Du point de vue de la condition détermination technique des équipements et aussi sa fiabilité, nous pouvons distinguer deux types de MRC-périodique (l'optimisation du cycle de maintenance) et à condition (détermination de l'ordre des composants d'entretien) Réf. [5].

Dans le domaine des réseaux de transport et de distribution de ces articles de equipmefit que les transformateurs, lignes extérieures et de câbles, des éléments de commutation, des dispositifs de protection, etc. seront inclus dans le système de la MRC.

Dans le cas de ces éléments, la fondation pour les applications de la MRC est de déterminer le modèle de vieillissement et de l'importance que l'on appelle de l'élément. Cela est principalement exprimée par les coûts d'entretien de l'élément, les coûts de réparation et les coûts élément de l'élément panne.

Au ministère de l'énergie électrique en génie à l'Université technique d'Ostrava, nous avons déjà été concernés par le développement d'une méthodologie pour la MRC depuis quelques années. Notre objectif principal est de son utilisation pratique et l'inclusion dans le système de maintien de l'entreprise d'énergie électrique. Parce que le système de la MRC utilise de nombreuses sources d'information et optimiser la maintenance de plusieurs milliers de composants, il a été nécessaire de concevoir un outil logiciel pour le traitement utile seulement la même quantité de données.

Après avoir étudié la théorie du système de MRC, nous avons choisi deux approches de base pour la mise en œuvre de la MRC dans le cadre des réseaux électriques de distribution. Une approche conduit à l'optimisation du cycle d'entretien de tous les composants du certain type ou groupes de composants du même type. L'autre approche conduit à l'optimisation de la maintenance conditionnelle (maintenance conditionnelle) , i.e, à la détermination de l'ordre optimal de maintien de composants particuliers du même type (Réf. [6] ) .

Les approches seront appliquées selon une composante spécifique du réseau de distribution. La comparaison des approches est la suivante:

L'optimisation de la gestion du cycle le nombre de composants DELA certain type est élevé; généralement, chaque composant du certain type a une faible importance, les coûts de la composante spécifique de la certain type ne peuvent pas être obtenus, à l'analyse de l'événement (échec, coupure de courant) le composant spécifique ne peut pas être trouvé.
Détermination de l'ordre de composants pour entretien de la limite doit être définie lors de l'exécution de l'entretien est raisonnable, non seulement du point de vue économique, surveillance de l'équipement est possible (e.g. surveillance sur 1ine) , nous devons être en mesure de déterminer l'état et l'importance de l'équipement.

Le schéma de principe du programme est donné dans la figure. 3 . Les intrants de base sont des bases de données de l'entreprise de distribution (informations techniques du système TIS et de l'information financière du système FIS), à partir de laquelle les données requises seront lus. Les entrées, qui sera introduit par l'opérateur de programme, sont essentiellement des critères pour la détermination de l'état du composant (poids des influences particulières) et les critères qui serviront à la détermination de l'importance des composants particuliers. En outre, contrôle de la part des autorités doit être pris en compte, tels que les pénalités imposées pour ne pas obéir aux normes prescrites pour l'approvisionnement en électricité.

Pour le premier groupe de types de composants de la sortie du programme est le cycle d'entretien optimale, pour le deuxième groupe de types de composants, puis le optimales
entretien (coordonnées de composants état et l'importance de leur) .

3.1 L'optimisation du cycle de maintenance

La détermination de l'intervalle d'entretien optimal est basé sur la fonction de coût. Pour chaque élément de l'équipement, une équation du coût total d'exploitation en fonction du taux d'entretien est nécessaire de mettre en place et son minimum local se trouve. L'équation de coût simplifié sera composé de trois éléments de base et exprimer les coûts d'exploitation par année de fonctionnement de la pièce d'équipement:

Maintenance costs Nu
Les coûts de réparation Non
Panne coûte Nv

Les coûts supplémentaires sont omises. La fonction de coût est de la forme:

Nc = Nu Na Nv (CZK. année ~ *) (3)

La principale hypothèse simplificatrice pour la quantification de certains éléments de coût est le fait que ces éléments de coûts particuliers ne changeront pas avec le temps, ou que leurs augmentations en pourcentage sera à peu près égale.

Par souci de simplification, il est possible de dire que les coûts de maintenance et les coûts de réparation sont fonction des taux d'entretien et de réparation, et donc sur le type et l'état de l'élément certain (sur son modèle de vieillissement). Les coûts d'interruption dépend de la nature et de l'état de l'élément et, en outre, de l'emplacement de l'élément dans le système d'alimentation électrique (selon la configuration du système) ; i.e. sur l'importance de l'élément.

Des informations détaillées sur certaines parties de la fonction de coût est introduit dans la référence. [7] .

En se référant au fait que toute “importance” ne peut pas être attribué à un composant spécifique (ni FIS, ni TIS divise les données à un équipement spécifique) , il est nécessaire de procéder à la division des données en groupes. Puis, les intervalles de maintenance des groupes sont différents. Les données d'entrée pour la division des composants en groupes par importance sont les suivants:

Pour tous les composants du coefficient certain type pour l'évaluation de consommation, le nombre de groupes de division et de leurs limites et du type de composant.
Séparément pour chaque numéro de composant-identification, le nombre de consommateurs connectés par type, possible une autre division de la composante.

Le résultat de la division de composants en groupes par importance est la détermination des quantités de composants dans des groupes particuliers et l'attribution d'un numéro de groupe à chaque composante.

Figure 3 Schéma du programme

Les données d'entrée pour l'analyse de la MRC se sont les coûts d'entretien, les coûts de réparation, taux d'échec, temps total d'échecs, temps de coupure prévu, nombre de tous les consommateurs, y compris leurs types, nombre de coupures de ne pas obéir aux normes, sanctions, prix de l'énergie électrique non livrés pour certains types de consommateurs, relation entre les coûts de l'énergie non livrés par des types particuliers de consommateurs, relation entre les coûts de coupure par des groupes spécifiques, taux d'entretien et le passage de la puissance moyenne par la certaine composante. Les données fournies sont liés à la période considérée d'un an.

Les sources de ces données d'entrée sont les exportations des dossiers techniques, bases de données de défaillance et les bases de données financières, ou les données sont saisies directement par le clavier, et sont stockés dans un fichier spécial.

Il est créé calendrier d'entretien pour tous les équipements du groupe notamment sur la base du taux de maintenance optimale calculée. Par exemple, si le taux de maintien optimal est au 0.2 (Figure. 4), cela signifie une fois tous les cinq ans, maintenance sera effectuée chaque année, environ un cinquième de tous les équipements.

3.2 Entretien à condition

Par le biais de systèmes de surveillance et de diverses méthodes de diagnostic de l'état d'une pièce d'équipement est déterminé. Sur la base de l'état, on peut évaluer combien de temps une pièce d'équipement sera probablement exécuté jusqu'à ce qu'une défaillance fonctionnelle se produit. En référence au fait qu'il s'agit d'une matière relativement coûteux, ce type de maintenance sera appliqué en particulier à des pièces coûteuses et importantes sur le plan opérationnel de l'équipement, comme EHV, transformateurs HT, etc.

La structure de données d'entrée dépend de la composante spécifique. Généralement, ils peuvent être divisés en trois groupes. Par exemple, pour 110 disjoncteurs de puissance kV la structure des données d'entrée est la suivante:

un) Identification de la composante d'identification spécifique du disjoncteur spécifique, centrale électrique, champ / sortie, année de mise en service, type de disjoncteur, Support d'extinction, numéro de série du disjoncteur, année de fabrication du disjoncteur, type de lecteur, type de lecteur, numéro de série du lecteur, année de construction de route .

Figure 4 Représentation graphique de la fonction de coût

b) Données qui déterminent l'état de cet élément-condition de disjoncteur, date de la dernière action, l'étanchéité de la chambre d'extinction, date de la dernière révision de contacts, nombre d'heures de moteur de compresseur après refonte des contacts, nombre de fermeture / ouverture (CO) cycles après la refonte de contacts, date de la dernière révision de compresseur (entraînement) , nombre d'heures de moteur de compresseur après la refonte du compresseur, nombre de cycles de CO après révision du compresseur (entraînement) , Date de tests de diagnostic, l'évaluation des tests de diagnostic de disjoncteur, date de l'évaluation de l'état technique, conditions climatiques, nombre de CO, nombre d'heures de moteur de compresseur, état de pièces métalliques, condition de fil de terre (protection contre les contacts dangereux avec des parties non vivantes) , état des isolateurs.

c) Des données déterminant l'importance de cette composante importance du disjoncteur, l'emplacement du disjoncteur, type de ligne, possibilité de sauvegarde, importance de la consommation, énergie transmise par an.

Le résultat de l'entretien de l'état et de l'impédance est un graphique avec la disposition des éléments particuliers de l'équipement (Figure. 5) . Sur la base de ce graphique,, l'ordre optimal des composants pour l'entretien est ensuite déterminé.

4 SYSTÈMES DE PILE À COMBUSTIBLE

Dans ce qu'on appelle “Rapport Blanc” les États membres de l'UE se sont engagés à peu près le double de la part des sources d'énergie renouvelables dans la couverture de leur énergie intérieur brut consommer par 20 lO. Cet objectif stratégique est basé sur le principe que chaque nation doit contribuer par sa propre entrée en conformité avec les conditions nationales. Selon l'accord de l'UE, la République tchèque produire 896 d'électricité à partir de sources renouvelables dans 2010. Mais il ya un grand problème avec la continuité et la fiabilité de l'approvisionnement de la plupart des sources d'énergie renouvelables. Notre recherche universitaire se concentre sur les applications de la pile à combustible. Nous aimerions qu'ils appuyer part croissante de sources d'énergie renouvelables comme un retour et une sorte de réserve d'énergie.

La fiabilité de la génération actuelle de centrales à piles à combustible est l'un des problèmes les plus critiques. L'analyse des raisons pour lesquelles la fiabilité réduite de nombreuses centrales à piles à combustible aux États-Unis et le Japon ont montré que, de loin, la grande des arrêts forcés ont été causés par la défaillance de la balance des composants de l'installation.

Figure 5 Entretien par l'état et l'importance

En fin de compte, usines de piles à combustible peuvent avoir sur la disponibilité de flux 98-99%, valeurs qui sont actuellement réalisées dans les usines d'hydrogène classiques (Réf. [8] ).

La fiabilité d'un système de pile à combustible sera en grande partie résulter de la modularité des empilements (leur facilité d'arrêt de maintenance partielle est nécessaire) , mais devrait également être attribuable à leur absence de pièces en mouvement à de fortes contraintes dans des conditions extrêmes d'exploitation et de leur facilité d'entretien. L'utilisation d'unités modulaires permet une mise en place que ce que peuvent être conçus pour permettre le remplacement des modules complets, qui permet non seulement une utilisation plus économique des pièces de rechange, mais aussi réduit la production perdue. Aussi, par le remplacement des modules de rechange, une plante peut être utilisé à pleine puissance pendant les périodes de maintenance de routine, ce devrait être nécessaire. Même sans pièces de rechange, plantes pourraient être conçus de telle sorte que l'arrêt que partielle sera nécessaire en cas de défaillance.

Les conditions suivantes sont requises pour les installations raccordées au réseau:

Pour maintenir la qualité de l'électricité (harmoniques supérieures, régulation de tension, changement de fréquence, et ainsi de suite) .
Pour assurer une protection convenable dans le cas de défauts du système.

Dans le cas d' “pas de fourniture d'électricité au réseau” la plante doit être équipé d'un “inverser système de protection de l'alimentation,” qui peut être une charge fictive ou tout autre équipement approprié.

générateurs à pile à combustible sont envisagés pour raccordée au réseau (grille-parallèle) , relié à la grille atterrissage (fournir du courant à des charges localisées au moment de la panne grille), Grille-indépendante (autonome) ainsi que la grille liée (permettant la puissance de l'importation mais pas exporté vers la grille) opérations (Réf. [9] ) .

Bien que le réseau électrique est généralement une source d'énergie fiable, sa conception permet surtensions substantielle ou affaissements, et permet interruptions momentanées pour effacer les défauts. Récemment, les pannes de réseau sont plus fréquentes. Quand une combinaison d'une centrale électrique à pile à combustible et de la grille en tant que back up de plus sont utilisés, disponibilité sans précédent de l'alimentation peut être réalisé.

systèmes de piles à combustible ont une grande efficacité énergétique, zéro ou proche de zéro émission de gaz d'échappement nocifs (utilisant de l'hydrogène) . Cependant, il existe plusieurs problèmes qui empêchent les FC de l'utilisation commerciale.

4.1 Type approprié de FC

Pour le transport et la mise sous tension de sortie résidentiel à 100 kW-bas sont utilisés FC de température et de centrales électriques sortie plus que je MW, sont utilisées haute FC de température.

On cite seulement principales exigences matérielles pour FC dans le présent document. Pour les substances de tous les types FC ont un impact toxique.

PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells solide acide perfluoré-sulfonique) -exiger electrolyie de polymère avec une bonne conductance de protons, hydrogène très pur comme carburant, gaz d'entrée doivent être humidifiés, catalyseur au platine coûteux, ils ont la dégradation de haute performance et il ya un impact toxique des émissions de CO.
FC (Combustible alcaline cellules-liquide de l'hydroxyde de potassium) -exiger l'hydrogène pur et oxygène pur comme les réactifs et il ya un choc toxique du CO et C02.
AFC (Acide phosphorique Fuel Cells-1iquid l'acide phosphorique dispersé sur le carbure de silicium lié par Teflon) -utiliser coûteux métaux nobles catalyseurs, Iiquide électrolyte qui peut migrer, et il ya un impact toxique des émissions de CO.
CFC (Molten Carbonate Fuel Cells, alcalins fondus (de potassium ou de sodium) carbonate retenu dans un oxyde de lithium et d'aluminium (LiAI02) matrice) -ont une grande liquide electrolyie de température qui peuvent migrer, acier inoxydable est bien conçue.
OFC (À oxyde solide Piles à combustible solide zircone yttriée) -nécessiter des composants à haute température avec le même coefficient de dilatation thermique et une bonne gestion de l'étanchéité. Malheureusement, toute construction céramique provoquer la résistance interne plus élevée.

4.2 Carburant

La réaction de pile à combustible nécessite d'hydrogène, mais il existe plusieurs méthodes ofproducing hydrogène à partir de ressources fossiles. Si l'électricité est produite par l'énergie naturelle (énergie solaire, énergie éolienne, etc) , l'eau pourrait être électrolysée pour obtenir de l'hydrogène gazeux.

Hydrogène seules les émissions de l'eau (dépend de la production) .
combustible de méthanol-1iquid (énergie concentrée) mais exige la réforme chauffage à environ 250 ~ C.
Essence répandue disponible mais nécessite la réforme chauffage à environ 800 “C . Si de l'essence comprend soufre, il ne peut pas être réformé facilement.
Le biodiesel est similaire, comme l'essence, mais ne comprend pas de soufre, n'est pas toxique et est biodégradable.
Réforme de gaz naturel interne en haute FC de température, les composés du soufre doivent être éliminés en premier.

Dans la région d'Ostrava à l'industrie lourde, nous aimerions utiliser la bio-gaz de traitement des eaux usées ou de l'agriculture et de méthane des mines de charbon.

4.3 Le stockage de l'hydrogène

Il existe plusieurs méthodes de stockage de l'hydrogène, mais aussi avec leurs problèmes:

Pression d'hydrogène du réservoir haute haute pression (par exemple, 35MPa) exige réservoir robuste qui sont lourds.
Hydrure adsorption de stockage en métal et nanotubes de carbone alliage a une capacité de stockage très élevée, mais ces ouvrages sont assez lourds et très coûteux.
Hydrogène liquide en cuve nécessite une température extrêmement basse à isolation thermique (-253«Matériel de cause à la brièveté de O.

4.4 Prix

Le prix est l'un des enjeux les plus importants de la commercialisation de cette technologie aujourd'hui. En cas de prix d'aujourd'hui de combustibles fossiles, FC n'ont pas une chance de rivaliser avec d'autres sources.

5 CONCLUSION

Distributeurs d'électricité doivent être préparés qu'ils seront pénalisés électricité non. Surveillance des défaillances et les pannes dans la transmission et disinbution d'énergie électrique est nécessaire pour la détermination de la fiabilité des éléments de réseau et la fourniture d'énergie électrique aux consommateurs. Des données incorrectes fils d'entrée, bien sûr, à des résultats faux, même si la méthode de calcul utilisée est correcte. Pour l'évaluation de la fiabilité conséquence, il est nécessaire de disposer de données sur le nombre et la diversité de la pièce examiné du matériel. Nous avons été canying la observation et l'analyse des défaillances au travail de recherche du Département de l'énergie électrique Ingénierie depuis l'année 2000. En référence à un assez petit nombre de défaillances dans le domaine de l'ingénierie électrique, les résultats seront fiables qu'après plusieurs années. La gamme plus large de données, le plus précis seront les résultats statistiques. C'est pourquoi nous serions heureux d'avoir aussi une possibilité de renforcer les bases de données par des données provenant d'autres pays. La connaissance de la fiabilité de l'article permet de découvrir des séries de l'équipement du réseau de distribution de production défectueux, le plus souvent la cause des échecs, combien de temps panne provoque un équipement particulier dans certaines années, domaines de la plus grande quantité de l'énergie non, coût de panne etc. La connaissance de la fiabilité de l'article est nécessaire pour les calculs de fiabilité pour le raccordement des consommateurs de gros qui sont de plus en plus demandé aujourd'hui.

Les distributeurs ont également passer efficacement leurs ressources pour être en mesure de soutenir la concurrence dans le marché de l'électricité. Cela est impossible sans application de nouveaux matériaux qui augmentent la fiabilité des équipements, prolonger le temps entre les contrôles et réduire éventuellement annuler complètement le temps nécessaire pour l'entretien. Sans la fiabilité d'article est impossible d'introduire un système de maintenance centrée sur la fiabilité. Dans cette contribution,, la théorie de la MRC se résume en un mot. Le principal problème est toujours de trouver des données à jour fiable d'entrée. Ainsi, la tâche principale est un changement dans les structures existantes de bases de données particulières dans les certaines sociétés régionales de distribution d'électricité. Le programme a été développé dans le but d'être universel, de sorte qu'il peut résoudre à la fois les méthodes de l'optimisation du cycle de maintenance et de détermination de l'ordre des composants d'entretien. Toutes les variables du programme peuvent être saisies à partir des bases de données d'entrée et édités par l'intermédiaire du clavier. La nouveauté de notre approche est son applicabilité à des données réelles de la société de distribution. Ceci est vérifié car une entreprise de distribution inclus nos résultats au calendrier d'entretien pour plusieurs types d'équipements.

La première expérience avec des cellules de carburant montre que l'option îlotage permet la livraison d'alimentation à la charge critique locale pendant grille panne.

Cette capacité permet également un système de pile ftiel autonome pour fonctionner à la charge de base et de tirer une puissance de crête à partir de la grille. La plupart des systèmes de piles à combustible sont conçus pour fournir une disponibilité de >959i ~. Plusieurs de ces plantes peuvent être connectés en parallèle pour obtenir un niveau encore plus élevé de disponibilité. Il est nécessaire de développer de nouveaux matériaux moins chers qui assurent un fonctionnement fiable du FC.

Accusé de réception

Ce travail est soutenu par le Ministère de l'Éducation, Jeunesse et des Sports de la République tchèque. Projet MSM6198910007.

Références

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