Analiz de depo enèji ki baze sou gri ak gri apre depo enèji

Dènyèman, te gen rapò souvan sou kadriyaj ki baze sou depo enèji. Se konsa, ki diferans ki genyen ant depo enèji ki baze sou gri ak depo enèji ki baze sou gri?

Pandan tout tan, sous pouvwa synchrone ki estab tankou enèji tèmik, énergie, ak enèji nikleyè te bati yon griy AC ki estab synchrone. Dèlko synchrone tradisyonèl chabon ak gaz ka bay sipò inèsi ak vòltaj ak regilasyon frekans pou griy pouvwa a, epi yo konsidere kòm "wòch ballast" pou sekirite sistèm pouvwa. Avèk ogmantasyon pousantaj pénétration nouvo enèji pouvwa ak pouvwa ekipman elektwonik, sistèm pouvwa a ap tranzisyon nan direksyon pou yon inèsi ki ba ak ba amortissement fèb pouvwa gri, poze gwo defi nan operasyon an san danje epi ki estab nan sistèm pouvwa a.

Nouvo sistèm pouvwa a prezante karakteristik "doub segondè" ak "de modènizasyon"

1. Prefas

Nan sistèm depo enèji elektwochimik, varyateur depo enèji yo se yon eleman enpòtan dezyèm sèlman nan pil. Konvètisè nan depo enèji (PCS) gen ladan yon redresman ak yon varyateur, ki detèmine kalite ak karakteristik pwodiksyon enèji elektrik la. Nan mòd ki konekte griy, pandan peryòd chaj ki ba, konvètisè depo enèji rektifye pouvwa AC nan kadriyaj la nan pouvwa DC pou chaje pake batri a; Pandan peryòd chaj pik, varyateur nan depo enèji konvèti aktyèl dirèk nan pake batri a nan kouran altènatif epi voye li tounen nan griy elektrik la. Se poutèt sa, nan yon kontèks koneksyon gri gwo-echèl nan nouvo enèji, teknoloji kontwòl la nan varyateur se kle nan konstwi depo enèji kalite gri.

Gen de teknoloji kontwòl prensipal pou varyateur, sètadi teknoloji kontwòl Grid Following ak teknoloji kontwòl Grid Forming. Kounye a, varyateur depo enèji ki konekte nan griy anjeneral sèvi ak teknoloji kontwòl griy.

Paske nouvo inite jenerasyon enèji ki baze sou van ak enèji solè yo tout konekte nan griy la atravè varyateur, yo nan lòd yo bati yon nouvo sistèm pouvwa efikas ak ki estab ki baze sou nouvo enèji, karakteristik kontwòl yo nan varyateur nan pò sa yo ki konekte griy te resevwa anpil atansyon. ak rechèch. Kòm de wout enpòtan teknik, kadriyaj swivan ak bilding kadriyaj gen yon valè aplikasyon enpòtan nan amelyore estabilite nan griy pouvwa a ak kapasite nan konsomasyon nan nouvo enèji.

2. Grid Apre Depo Enèji

Sistèm depo enèji ki konekte nan kadriyaj la se esansyèlman yon sous aktyèl ki pa ka bay sipò vòltaj ak frekans poukont li, epi li dwe konte sou vòltaj kadriyaj ak frekans. Nan kadriyaj swivan mòd, varyateur depo enèji a byen kaptire enfòmasyon sou faz griy la epi mezire faz pwen koneksyon griy (PCC) atravè yon bouk bloke faz (PLL) pou reyalize senkronizasyon ak kadriyaj la. Sepandan, mòd kontwòl sa a fè li enposib pou sistèm nan depo enèji bay sipò vòltaj ak frekans poukont li, epi li dwe konte sou vòltaj ki estab ak frekans ki ofri pa kadriyaj pouvwa a pou fonksyone byen. Nan mòd zile ak andeyò kadriyaj, sistèm depo enèji ki suiv yo p ap kapab fonksyone nòmalman. Se poutèt sa, sistèm depo enèji konekte gri yo pi apwopriye pou zòn ki gen pi bon estabilite griyaj.

Nan metòd kontwòl kadriyaj la (GFL), nan ka kadriyaj pouvwa fèb ak inèsi fizik ki ba, vitès repons lan ak kapasite lè kadriyaj la detounen yo relativman fèb, epi li pa ka aktivman bay sipò vòltaj ak frekans tankou kadriyaj la fòme. teknoloji. Metòd kontwòl kadriyaj la ap fè fas ak pwoblèm estabilite, ak nan ka sa a, varyateur la pi apwopriye pou adopte metòd kontwòl kadriyaj la (GFM).

Pi gwo diferans ki genyen nan varyateur ki konekte nan griy la se ke yo gen kapasite pou ajiste frekans ak kontwòl vòltaj, sa ki pèmèt yo bay sipò inèsi tankou dèlko synchrone. Tou de pouvwa van ak fotovoltaik ka modènize ak ekipe ak varyateur kalite kadriyaj pou bay inèsi vityèl ak tranpaj pou sistèm nan, men karakteristik yo ki varye nan enèji renouvlab fè li pa kapab bay sipò soutni ak ki estab pou sistèm nan. Depo enèji ki baze sou kadriyaj gen avantaj ki genyen nan depo enèji ak repons vit pouvwa, ki pa sèlman ka bay sèvis balans enèji pou griy pouvwa a, men tou, bay sipò ki estab ak yon seri pi gwo ak dire pi long.

Se poutèt sa, ajoute nouvo estrateji kontwòl nan sistèm nan depo enèji sou bò enèji nan nouvo, ki pèmèt li gen règleman an frekans ak kapasite kontwòl vòltaj nan dèlko synchrone oswa dèlko synchrone menm jan an, fòme yon sistèm depo enèji kalite gri, te vin tounen yon solisyon posib pou aktyèl nouvo enèji pouvwa koneksyon estrateji an.

3. Grid Forming Enèji Depo

Sistèm depo enèji kalite kadriyaj la se esansyèlman yon sous vòltaj ki ka otonòm mete paramèt vòltaj, pwodiksyon vòltaj ki estab ak frekans, amelyore kapasite sipò vòltaj ak frekans varyateur la, ak amelyore estabilite nan sistèm pouvwa a. An tèm de frekans ak sipò inèsi, sistèm nan depo enèji kalite kadriyaj kontwole liberasyon an nan depo enèji bò DC, ki ekivalan a synchrone machin inèsi enèji mekanik oswa enèji tranpaj, kidonk bay repons inèsi ak repwesyon osilasyon.

Sistèm depo enèji kalite kadriyaj la konsiste de yon varyateur kalite kadriyaj, yon transfòmatè etap-up, ak liy elektrik. Chanjman nan kapasite sistèm lan pral afekte dirèkteman enpedans ekivalan varyateur kalite kadriyaj, transfòmatè step-up, ak liy elektrik. Se poutèt sa, depo enèji kalite gri pa ka tou senpleman konsidere kòm yon sous vòltaj ideyal. An tèm de sipò vòltaj, sistèm depo enèji kalite kadriyaj la fòme varyateur depo enèji nan yon karakteristik sous vòltaj ekstèn atravè mekanis kontwòl senkronizasyon pouvwa. Li ka endepandamman konstwi anplitid la ak faz nan vòltaj la bò AC san yo pa konte sou sistèm nan AC ekstèn, bay sipò vòltaj fò pou sistèm pouvwa a. Se poutèt sa, sistèm depo enèji ki baze sou gri yo pi apwopriye pou rejyon ki gen yon gwo pwopòsyon aksè enèji renouvlab.

Teknoloji depo enèji Grid Forming ka amelyore fòs sistèm, ogmante rapò kout sikwi, ak reyalize sistèm pouvwa elastik, sa ki pèmèt pi wo nivo jenerasyon enèji renouvlab ak transpò enèji serye. Sistèm depo enèji Grid Forming plis estabilize fòm ond vòltaj la ak bon jan kalite pouvwa segondè nan kadriyaj la, pandan y ap diminye fluctuations nan kadriyaj rejyonal oswa lokal yo.

Teknoloji depo enèji ki baze sou gri amelyore kapasite surcharge atravè itilizasyon PCS super distribye pou konstwi yon sous vòltaj ki sipòte operasyon ki estab nan griy elektrik la. Li ka jwe yon wòl nan frekans rapid ak règleman vòltaj, ogmante inèsi ak sipò kapasite kout-sikwi, siprime osilasyon bande, ak amelyore estabilite nan sistèm pouvwa a.

Diferan de depo enèji tradisyonèl ki baze sou griy, depo enèji ki baze sou kadriyaj ka aktivman idantifye sitiyasyon an nan griy pouvwa a ak plis tise byen ak aktivman siprime fluctuations griyaj.

4. Rezo konfigirasyon pèfòmans ak metòd kontwòl

Kounye a, ekipman depo enèji lajman itilize se toujou teknoloji ki konekte ak griy, ak depo enèji estriktire griy se yon teknoloji émergentes. Konparezon karakteristik li yo ak depo enèji ki konekte nan griy yo montre nan tablo:

Aplikasyon an nan depo enèji konekte kadriyaj la sitou konsantre sou enjekte pouvwa aktif nan kadriyaj la atravè teknoloji maksimòm pouvwa pwen swiv (MPPT). Se poutèt sa, sous pouvwa reyaktif yo piti anpil e souvan fèmen nan zewo. Soti nan pèspektiv nan efikasite sik jeneral, depo enèji ki baze sou kadriyaj pi atire. Youn nan avantaj prensipal yo nan depo enèji ki baze sou kadriyaj se kontwole vòltaj la ak frekans nan kadriyaj pouvwa a. Pou reyalize objektif sa a, valè referans pouvwa aktif ak reyaktif nan depo enèji ki baze sou kadriyaj yo toujou ap chanje.

Soti nan yon pèspektiv kontwòl, konpòtman an nan kadriyaj konekte depo enèji ka apwoksimatif kòm yon sous aktyèl kontwole ak paralèl enpedans segondè. Konpare ak depo enèji ki baze sou kadriyaj, depo enèji ki baze sou kadriyaj ka apwoksimatif kòm yon sous vòltaj ak enpedans seri ki ba. Yon lòt gwo diferans ant depo enèji ki baze sou griy ak kontwòl depo enèji ki baze sou griy se ke depo enèji ki baze sou griy ka etabli pwòp vòltaj referans li yo ak frekans san koneksyon griy, e li gen karakteristik fonksyònman menm jan ak dèlko synchrone. Se poutèt sa, kadriyaj ki baze sou depo enèji ka teyorikman opere nan totalman (100%) sistèm ekipman elektwonik pouvwa epi li apwopriye pou griy fèb ak zile izole, pandan y ap depo enèji ki baze sou griy pi apwopriye pou senaryo aplikasyon ak sipò griy fò. Sepandan, akòz limit aktyèl la nan switchgear, kapasite nan pouvwa aparèy elektwonik pou depo enèji kalite kadriyaj anjeneral gwo satisfè kondisyon ki nan koule aktyèl fay, sa ki fè pri konstriksyon yo chè.

Metòd kontwòl yo souvan itilize pou depo enèji kalite kadriyaj yo montre nan tablo 2, sitou divize an kontwòl ki baze sou droop, kontwòl ki baze sou machin synchrone, ak lòt metòd kontwòl.

Bay kapasite vityèl inèsi se yon aspè enpòtan nan metòd kontwòl depo enèji ki baze sou griy. Metòd kontwòl ki baze sou droop yo pa gen kapasite pou bay inèsi vityèl, paske yo se tipikman kontwolè Pleasant segondè. Nan lòt men an, pifò metòd kontwòl ki baze sou machin synchrone ka bay inèsi vityèl.

Pou senkronizasyon kadriyaj lis, diferans vòltaj ant PCC ak kadriyaj la an tèm de anplitid, frekans, ak faz yo ta dwe minimize. Pou rezon sa a, metòd kontwòl ki baze sou machin droop ak synchrone anjeneral mande pou inite synchrone a kenbe senkronizasyon ak griy pouvwa a, ki kenbe pa kontwolè pouvwa a, kidonk pa gen okenn nesesite pou yon inite synchrone pandan operasyon an.

Pwojè demonstrasyon pou depo enèji ki baze sou gri yo te lanse tou de domestik ak entènasyonalman, ak rechèch ki gen rapò ak aplikasyon pou gwo echèl yo te ankouraje. Sepandan, kòm yon teknoloji émergentes, depo enèji ki baze sou kadriyaj la toujou nan etap eksplorasyon endistri a, ak demann pou griy pouvwa a poko klè. Règleman ak estanda ki enpòtan yo poko etabli. Nan dènye ane yo, politik ki enpòtan yo te aktivman prezante nan Lachin pou sipòte konstriksyon depo enèji ki baze sou griy. Yo kwè ke ak pwogrè teknolojik, aplikasyon an nan depo enèji ki baze sou gri ap vin de pli zan pli matirite.

5. Kalite rezo PCS vs Swiv kalite rezo PCS

Sistèm Konvèsyon Pouvwa (PCS) ak kadriyaj ki swiv PCS yo se de diferan kalite konvètisè elektwonik pouvwa ki gen diferan aplikasyon ak karakteristik nan mikrogrid ak sistèm enèji distribiye.

1. Konsèp debaz yo

Kalite kadriyaj PCS, ke yo rele tou Virtual Synchronous Generator (VSG), ka otonòm etabli epi kenbe vòltaj kadriyaj ak frekans san yon kadriyaj ekstèn, apwopriye pou mikrogrid opere nan zile izole.

Grid konekte PCS: Li depann sou egzistans lan nan yon griy pouvwa ekstèn ak opere pa senkronize vòltaj la ak frekans nan kadriyaj la pouvwa ekstèn. Li apwopriye pou microgrids ki konekte nan griy la.

2. Prensip travay

Kalite rezo PCS:

Estrateji kontwòl:Adopte inèsi vityèl ak kontwòl tranpaj pou simulation konpòtman dèlko synchrone, ki kapab poukont etabli epi kenbe vòltaj ak frekans griy pouvwa a.

Estabilite:Li gen bon repons dinamik ak estabilite, epi li ka kenbe operasyon ki estab nan griy pouvwa a nan mòd zile.

Senaryo aplikab:Apwopriye pou zòn aleka, zile, baz militè, ak lòt sitiyasyon ki mande pou ekipman pou pouvwa endepandan.

Kalite rezo PCS:

Estrateji kontwòl:Adopte kontwòl varyateur sous vòltaj (VSI), senkronize vòltaj la ak frekans nan griy pouvwa ekstèn nan faz-bloke bouk (PLL).

Estabilite:Li depann sou estabilite nan griy pouvwa ekstèn lan epi li pa gen kapasite pou endepandan etabli ak kenbe griy pouvwa a.

Senaryo aplikab:Apwopriye pou mikwogrid ki konekte nan griy la, tankou bilding komèsyal, pak endistriyèl, elatriye.

3. Paramèt konparezon

Egzanp

Egzanp 1: PCS rezo

Senaryo aplikasyon:Microgrid sou yon zile aleka

Paramèt ekipman:
Modèl: ABB PCS100 VSG
Pouvwa nominale: 500 kW
Rated vòltaj: 400 V
Rated frekans: 50 Hz
Estrateji kontwòl: Virtual Synchronous Generator (VSG)
Tan repons dinamik: Mwens pase oswa egal a 20 ms
Devyasyon vòltaj eta fiks: ± 1%
Devyasyon frekans eta fiks: ± 0.1 Hz
Tan kouri endepandan: Pi gran pase oswa egal a 24 èdtan

Avantaj:

Kapasite operasyon endepandan:kapab poukont kenbe operasyon an ki estab nan microgrids zile nan evènman an nan echèk griy pouvwa ekstèn.

Rapid repons dinamik:kapab byen vit reponn a chanjman chaj epi kenbe estabilite nan griy pouvwa a.

Segondè fyab:apwopriye pou alontèm ekipman pou pouvwa ki estab nan zòn aleka yo.

Egzanp 2: Kalite rezo PCS

Senaryo aplikasyon:Microgrid nan yon bilding komèsyal

Paramèt ekipman:
Modèl: SMA Sunny Tripower CORE1
Pouvwa nominale: 25 kW
Rated vòltaj: 230 V
Rated frekans: 50 Hz
Estrateji kontwòl: Voltage Source Inverter (VSI)
Tan repons dinamik: Mwens pase oswa egal a 10 ms
Devyasyon vòltaj eta fiks: ± 1%
Devyasyon frekans eta fiks: ± 0.1 Hz
Gri konekte tan operasyon: operasyon kontinyèl

Avantaj:

Kapasite operasyon konekte gri:Li ka san pwoblèm entegre nan kadriyaj ekstèn pouvwa a epi reyalize koule enèji bidireksyon.

Segondè efikasite:Nan kadriyaj konekte mòd, li gen yon efikasite konvèsyon segondè.

Fasil pou entegre:Apwopriye pou sistèm enèji distribiye nan bilding komèsyal ak pak endistriyèl.

Konparezon konplè ak rezime

Kalite gri PCS:apwopriye pou microgrids ki mande pou operasyon endepandan, ak kapasite pou endepandan etabli ak kenbe griy pouvwa, apwopriye pou zòn aleka ak okazyon espesyal.

Griy konekte PCS:Apwopriye pou microgrids opere nan paralèl, repoze sou estabilite nan griy pouvwa ekstèn, ak apwopriye pou senaryo aplikasyon konvansyonèl tankou bilding komèsyal ak pak endistriyèl.

Gen diferans enpòtan nan estrateji kontwòl ant sistèm konvèsyon pouvwa (PCS) ak griy swiv PCS. Estrateji kontwòl la detèmine kijan PCS kominike avèk griy elektrik la ak fason li kenbe operasyon sistèm ki estab.

1. Kontwòl estrateji pou rezo PCS

1.1 Virtuel Synchrone dèlko (VSG) Kontwòl

Prensip:PCS rezo a simule konpòtman dèlko synchrone yo epi entwodui inèsi vityèl ak kontwòl amortissement, sa ki pèmèt li otonòm etabli epi kenbe vòltaj ak frekans griy san yon gri ekstèn.

Objektif kontwòl:Pou kenbe vòltaj la ak frekans nan griy pouvwa a nan seri a seri epi asire operasyon an ki estab nan sistèm nan.

Varyab kontwòl:

Inèsi vityèl:Pa similye karakteristik inèsi yon dèlko synchrone, sistèm nan ka san pwoblèm tranzisyon epi redwi fluctuations frekans pandan chanjman chaj.

Amortissement vityèl:Pa entwodwi koyefisyan tranpaj pou siprime osilasyon sistèm ak amelyore estabilite dinamik.

Kontwòl gout:Lè w itilize karakteristik frekans pouvwa ak vòltaj reyaktif droop, pouvwa a ka otonòm distribye ak frekans ka stab kontwole.

1.2 Algorithm Kontwòl

Kontwòl frekans:Lè w itilize karakteristik frekans pouvwa droop, frekans lan ka ajiste otonòm. Fòmil la se:

Kontwòl vòltaj:Lè w itilize karakteristik droop reyaktif vòltaj la, vòltaj ka ajiste otonòm. Fòmil la se:

2. Kontwòl estrateji pou rezo PCS

2.1 Voltage Sous Inverter (VSI) Kontwòl

Prensip:Kalite kadriyaj PCS la senkronize vòltaj la ak frekans nan kadriyaj ekstèn pouvwa a atravè yon bouk faz-bloke (PLL) pou asire ke vòltaj pwodiksyon an ak frekans nan PCS yo konsistan avèk kadriyaj pouvwa ekstèn lan.

Objektif kontwòl:Swiv vòltaj la ak frekans nan kadriyaj la pouvwa ekstèn reyalize piki lis oswa absòpsyon nan pouvwa.

Varyab kontwòl:

Faz Locked Loop (PLL):Itilize pou detekte ak senkronize vòltaj la ak frekans nan griy pouvwa ekstèn lan.

Kontwòl vòltaj:Lè w itilize yon kontwolè pwopòsyonèl entegral (PI), vòltaj pwodiksyon PCS ajiste pou li konsistan avèk vòltaj griy ekstèn lan.

Kontwòl aktyèl:Lè w itilize yon kontwolè pwopòsyonèl entegral (PI), aktyèl pwodiksyon PCS ajiste pou reyalize kontwòl egzak pouvwa aktif ak reyaktif.

2.2 Algorithm Kontwòl
 

Suivi frekans:Detekte frekans kadriyaj ekstèn pouvwa a atravè PLL epi ajiste frekans pwodiksyon PCS pou senkronize ak kadriyaj ekstèn pouvwa a. Fòmil la se:

Suivi vòltaj:Lè w sèvi ak yon kontwolè PI, ajiste vòltaj pwodiksyon PCS la pou konsistan avèk vòltaj griy ekstèn lan. Fòmil la se:

Kontwòl aktyèl:Lè w itilize yon kontwolè PI, aktyèl pwodiksyon PCS ajiste pou reyalize kontwòl egzak pouvwa aktif ak reyaktif. Fòmil la se:

Konparezon konplè

Egzanp

Egzanp 1: PCS rezo

Senaryo aplikasyon:Microgrid sou yon zile aleka

Estrateji kontwòl:

Inèsi vityèl:Simile karakteristik inèsi dèlko synchrone pou redwi fluctuations frekans yo.

Kontwòl gout:Lè w itilize karakteristik frekans pouvwa ak vòltaj reyaktif droop, pouvwa a ka otonòm distribye ak frekans ka stab kontwole.

Paramèt:
Pouvwa nominale: 500 kW
Rated vòltaj: 400 V
Rated frekans: 50 Hz
Tan repons dinamik: Mwens pase oswa egal a 20 ms
Devyasyon vòltaj eta fiks: ± 1%
Devyasyon frekans eta fiks: ± 0.1 Hz

Egzanp 2: Kalite rezo PCS

Senaryo aplikasyon:Microgrid nan yon bilding komèsyal

Estrateji kontwòl:

PLL senkronizasyon:Detekte ak senkronize vòltaj la ak frekans nan kadriyaj la pouvwa ekstèn nan PLL.

Kontwolè PI:Lè w ajiste vòltaj pwodiksyon PCS ak aktyèl la atravè kontwolè PI a, yo reyalize kontwòl egzak pouvwa aktif ak reyaktif.

Paramèt:
Pouvwa nominale: 25 kW
Rated vòltaj: 230 V
Rated frekans: 50 Hz
Tan repons dinamik: Mwens pase oswa egal a 10 ms
Devyasyon vòltaj eta fiks: ± 1%
Devyasyon frekans eta fiks: ± 0.1 Hz