Uvod
Shematski prikaz izmjenične (AC) trofazne mikromreže kopnene bušaće garniture napajane iz pripadajuće dizel-agregatne elektrane (Lyons i Plisga, 2005) prikazan je na slici 1. Mikromrežu karakteriziraju značajne varijacije opterećenja (radne snage) zbog čestog uključivanja i varijabilne snage isplačnih pumpi, dizalice bušaćega niza i vršnih pogona za bušenje s tzv. "top-drive" elektromotorom. Pored toga, postoji i značajna komponenta jalove snage, primarno zbog korištenja reguliranih elektromotornih pogona koji koriste tiristorske pretvarače snage i istosmjerne (DC) strojeve sa serijskom uzbudom (Caldeira i Watanabe, 1988). Prethodno spomenute varijacije snage u mreži, naročito one koje se javljaju tijekom postavljanja bušaćih kolona i zamjene bušaćega alata, stabilizacije bušotine cementiranjem njenih stijenki, te operacija usmjerenog bušenja, obično su pokrivene uključivanjem dodatnih generatora, a što rezultira povećanjem potrošnje goriva. Stoga bi bilo vrijedno analizirati rad diezel-agregatne elektrane i pripadajuće mikromreže za tipične operativne scenarije, a kako bi se pronašle odgovarajuće mjere za smanjenje potrošnje goriva. To može uključivati odgovarajuće tehnike uključivanja i isključivanja generatora i povezanu hibridizaciju mikromreža u smislu uključivanja dodatnog baterijskoga sustava za pohranu električne energije (crtkani blok na slici 1), a koja se također može koristiti kao pričuvni izvor napajanja u slučaju nužde. Kao što navode Kaiser i Snyder (2013), mjere rekonstrukcije i modernizacije elektroenergetske mreže bušaćih postrojenja obično obuhvaćaju tek manji dio troškova potpuno novog postrojenja, što bi ove nadogradnje moglo učiniti prihvatljivim malim i srednjim tvrtkama u ovoj branši. Štoviše, prethodno spomenute mjere hibridizacije također mogu imati širi opseg, jer elektrane opremljene agregatima pokretanim motorima s unutarnjim izgaranjem mogu činiti do 15 % ukupnih instaliranih kapaciteta diljem svijeta (Kanoğlu, Işık, i drugi, 2005), bilo u obliku primarnih izvora energije za izolirane (otočne) električne mreže (kao što je mikromreža u ovom tekstu) ili kao pričuvna postrojenja za hotele, zračne luke, bolnice i one industrije koje zahtijevaju pouzdano napajanje u svakom trenutku. Budući da je rad dizelskih elektrana obično povezan s prilično značajnim troškovima transporta goriva (Hunt i Szymborsky, 2009), značajni napori posvećeni su optimiranju potrošnje goriva. Nedavna istraživanja su pokazala da se metaheuristički algoritmi pretraživanja mogu koristiti za pronalaženje optimalnog broja generatora (Yadav, Kumar i drugi, 2011) koji minimizira specifičnu potrošnju goriva elektrane. Zbog svoje jednostavnosti, strategije upravljanja temeljene na bazi pravila često se koriste u aplikacijama upravljanja energijom u stvarnom vremenu u svrhu koordinacije više izvora energije (Koohi-Kamali, Rahim i drugi, 2014). Kako bi se zadovoljila potreba za isporukom energije i kompenzacija vršnih opterećenja takvih hibridnih mikromreža, prikladne strategije upravljanja obično su uključene u sustav upravljanja energetskim pretvaračem baterijskoga sustava za pohranu energije (Kim, Jeon i drugi, 2010), pri čemu potonji treba biti dizajniran s dovoljnim kapacitetom pohrane za očekivane režime pražnjenja (Kaldellis, Zafrakis i drugi, 2009), dok sučelje pretvarača snage na strani mreže treba biti dimenzionirano na temelju očekivane isporuke vršne snage (Fernão-Pires, Romero-Cadaval i drugi, 2014). Potreban kapacitet pohrane i izbor prikladne tehnologije baterija obično se temelji na analizi vremenski promjenjivih profila opterećenja (Guarino, Cassarà i drugi, 2015). S druge strane, predviđeni režimi rada sustava za pohranu energije, tj. izravnavanje vršnoga (pulsnog) opterećenja ili stabilna isporuka energije kroz dulji vremenski period, predstavljaju ključne kriterije za odabir prikladne tehnologije baterija u sustavima za pohranu energije (Poullikkas, 2013). Stoga se u ovom radu ukratko opisuje i analizira ponašanje mikromreže temeljene na dizelskim agregatima i baterijskim sustavom za pohranu energije, pri čemu baterija služi za poravnavanje vršnih opterećenja (Pavković, Sedić i drugi, 2016). Time se postiže ujednačeniji rad dizelskih agregata uz izbjegavanje rada na niskim opterećenjima karakteriziranim većom specifičnom potrošnjom goriva. Ovo pak ima za posljedicu značajno smanjenje potrošnje goriva i uz to vezanih emisija stakleničkih plinova u usporedbi s trenutnom praksom koja se oslanja samo na dizel-agregatnu elektranu i proces odlučivanja stručnjaka na terenu.