Produksi energi berkelanjutan dan pemanfaatan sumber daya energi yang efisien secara efisien, dengan demikian mengurangi atau menghilangkan jejak karbon kita, adalah salah satu tantangan terbesar kita di abad ke-21. Ini adalah masalah yang sangat membingungkan bagi kita dalam disiplin teknik listrik. Buku ini membahas masalah produksi energi berkelanjutan sebagai bagian dari desain sistem energi terbarukan microgrid dan smart power grid. Saat ini, Internet menawarkan sumber daya yang luas untuk mahasiswa teknik; itu adalah tugas kita sebagai guru untuk menyediakan jalur pembelajaran yang terdefinisi dengan baik untuk memanfaatkan sumber daya ini. Kita juga harus menantang siswa kita dengan masalah yang menarik imajinasi mereka. Buku ini membahas tugas ini dengan memberikan pendekatan sistem untuk aplikasi global dari konsep yang disajikan dalam produksi energi hijau berkelanjutan, serta alat analitis untuk membantu dalam desain microgrid terbarukan. Dalam setiap bab, saya menyajikan masalah teknik kunci, dan kemudian merumuskan model matematika masalah, diikuti oleh test bed simulasi di MATLAB, menyoroti langkah-langkah solusi. Sejumlah contoh dipecahkan disajikan, sementara masalah yang dirancang untuk menantang siswa diberikan pada akhir setiap bab. Referensi terkait juga disediakan di akhir setiap bab. Buku ini disertai oleh situs web pendamping (www.wiley.com/go/smartpowergrid2e), yang mencakup Manual Solusi dan catatan kuliah PowerPoint dengan animasi yang dapat diadaptasi dan diubah karena instruktur menganggap perlu untuk gaya presentasi mereka. Solusi untuk masalah pekerjaan rumah yang disajikan pada akhir setiap bab juga termasuk dalam Manual Solusi. Prasyarat untuk buku ini adalah pemahaman dasar tentang sirkuit listrik. Buku ini menyajikan perspektif historis penggunaan energi; analisis penggunaan bahan bakar fosil disediakan melalui serangkaian perhitungan jejak karbon manusia dalam kaitannya dengan konsumsi bahan bakar fosil atau dari satu alat rumah tangga. Buku ini mengintegrasikan dan menyajikan tiga bidang teknik listrik: desain fotovoltaik (PV) yang cerdas, efisien, cara menghitung hasil energi dari modul fotovoltaik dan sudut kemiringan untuk modul sehubungan dengan posisi mereka terhadap matahari untuk hasil energi maksimum, dan microgrids angin. Buku ini membangun fondasinya pada desain sistem pembangkit terdistribusi dan desain pembangkit pembangkit PV dengan memperkenalkan microgrid PV perumahan pintar yang efisien-desain, termasuk sistem pemantauan energi, perangkat pintar, estimasi beban bangunan, dan klasifikasi beban serta harga waktu-nyata . Buku ini menyajikan konsep dasar sistem fasor, sistem tiga fase, transformer, beban, konverter DC / DC, inverter DC / AC, dan penyearah AC / DC, yang semuanya terintegrasi ke dalam desain mikrogrid untuk energi terbarukan sebagai bagian dari curah jaringan listrik yang saling berhubungan. Fokusnya adalah pada pemanfaatan inverter DC / AC sebagai elemen tiga terminal sistem tenaga untuk integrasi sumber energi terbarukan; Simulasi MATLAB dari inverter PWM juga disediakan. Topik yang dibahas adalah konsep sistem dasar penginderaan, pengukuran, komunikasi terintegrasi, dan meter cerdas; penetapan harga waktu-nyata; kontrol dunia maya atas jaringan pintar; penetrasi energi hijau yang tinggi ke dalam jaringan listrik yang saling terhubung secara massal; sumber generasi berselang; dan pasar listrik serta pemodelan dasar dan operasi operasi generator sinkron, batas aliran daya pada saluran transmisi, masalah aliran daya, perhitungan faktor beban dan dampaknya terhadap pengoperasian smart grid, penetapan harga waktu-nyata, dan microgrid, daya penerimaan bus grid dan impedansi bus serta analisis aliran daya microgrid sebagai bagian dari sistem tenaga massal yang saling berhubungan. Di bagian akhir buku ini, perumusan Newton tentang aliran daya, solusi Newton-Raphson dari masalah aliran daya, dan solusi cepat yang dipisahkan untuk studi aliran daya dan perhitungan hubung singkat disajikan. Buku ini memberikan konsep dasar integrasi jaringan listrik dengan microgrid menggunakan sumber energi hijau, yang ada di peta jalan teknologi hampir semua negara. Desain microgrid pintar adalah pendorong untuk modernisasi infrastruktur menggunakan sumber energi hijau, teknologi sensor, teknologi komputer, dan sistem komunikasi.
Sustainable energy production and the efficient utilization of available energy resources, thereby reducing or eliminating our carbon footprint, is one of our greatest challenges in the twenty-first century. This is a particularly perplexing problem for those of us in the discipline of electrical engineering. This book addresses the problem of sustainable energy production as part of the design of microgrid and smart power grid renewable energy systems. Today, the Internet offers vast resources for engineering students; it is our job as teachers to provide a well-defined learning path for utilizing these resources. We should also challenge our students with problems that attract their imaginations. This book addresses this task by providing a systems approach to the global application of the presented concepts in sustainable green energy production, as well as analytical tools to aid in the design of renewable microgrids. In each chapter, I present a key engineering problem, and then formulate a mathematical model of the problem, followed by a simulation test bed in MATLAB, highlighting solution steps. A number of solved examples are presented, while problems designed to challenge the student are given at the end of each chapter. Related references are also provided at the end of each chapter. This book is accompanied by a companion website (www.wiley.com/go/smartpowergrid2e), which includes a Solution Manual and PowerPoint lecture notes with animation that can be adapted and changed as instructors deem necessary for their presentation styles. Solutions to the homework problems presented at the end of each chapter are also included in the Solution Manual. A prerequisite for the book is a basic understanding of electric circuits. The book presents a historical perspective of energy use; an analysis of fossil fuel use is provided through a series of calculations of human's carbon footprints in relation to fossil fuel consumption or that of a single household appliance. The book integrates and presents three areas of electrical engineering: design of smart, efficient photovoltaic (PV), how to compute the energy yield of photovoltaic modules and the angle of inclination for modules with respect to their position to the sun for maximum energy yields, and wind microgrids. The book builds its foundation on the design of distributed generating system and the design of PV generating plants by introducing design-efficient, smart residential PV microgrid, including energy monitoring systems, smart devices, building load estimation, and load classification and real-time pricing. The book presents basic concepts of phasor systems, three-phase systems, transformers, loads, DC/DC converters, DC/AC inverters, and AC/DC rectifiers, which are all integrated into the design of microgrids for renewable energy as part of bulk interconnected power grids. The focus is on the utilization of DC/AC inverters as a three-terminal element of power systems for the integration of renewable energy sources; MATLAB simulations of PWM inverters are also provided. Topics covered are the basic system concepts of sensing, measurement, integrated communications, and smart meters; real-time pricing; cyber-control of smart grids; high green energy penetration into the bulk interconnected power grids; intermittent generation sources; and the electricity market and the basic modeling and operation of synchronous generator operations, the limit of power flow on transmission lines, power flow problems, load factor calculations and their impact on the operation of smart grids, real-time pricing, and microgrids, power grid bus admittance and bus impedance as well as a power flow analysis of microgrids as part of interconnected bulk power systems. In the final part of the book, the Newton formulation of power flow, the Newton–Raphson solution of a power flow problem, and the fast decoupled solution for power flow studies and short circuit calculations are presented. This book provides the fundamental concepts of power grid integration with microgrids using green energy sources, which are on the technology road map of virtually all nations. The design of smart microgrids is the driver for the modernization of infrastructure using green energy sources, sensor technology, computer technology, and communication systems.
