Като основен компонент на системите за съхранение на енергия, работата на инверторите за съхранение на енергия (PCS) пряко влияе върху ефективността и стабилността на цялата система за съхранение на енергия. Функцията на виртуалния синхронен генератор (VSG), като усъвършенствана стратегия за контрол, налага инверторите за съхранение на енергия с възможност да симулират характеристиките на традиционните синхронни генератори, което им позволява да демонстрират уникални предимства в различни сценарии на приложение. Следното обсъжда принципа на функцията на VSG в инверторите за съхранение на енергия и разработва своите приложения в различни области.
1 VSG функционален принцип
1. Преглед на виртуалния синхронен генератор
Виртуалният синхронен генератор (VSG) е контролна стратегия, която дава възможност на инверторите за съхранение на енергия да симулират експлоатационните характеристики на традиционните синхронни генератори. Чрез този подход инверторите за съхранение на енергия не само притежават характеристиките на инерцията и затихването на традиционните синхронни генератори, но и работят стабилно както в решетъчните, така и в изключени режими на мрежата, осигурявайки гъвкава поддръжка на мощността за захранващата система.
2. Контролна структура и принцип
Структурата на VSG контрола се основава главно на принципа на контрол на Dloop и въвежда виртуална инерция и характеристики на затихване на тази основа. Основната идея е да се подобри уравнението на движението на традиционните синхронни генератори и да се получат контролни уравнения, приложими за електронните устройства на мощността. По -конкретно, VSG Control симулира движението на ротора и електромагнитните характеристики на синхронните генератори, като позволява на инверторите за съхранение на енергия автоматично да регулират изходната си мощност според промените в честотата на системата и напрежението, като по този начин постигат ефективна поддръжка за електрическата мрежа.
3. Сравнение на основните режими на управление
PQ режим: Фиксиран активен\/реактивен изход на мощност, не реагира на промените в честотата\/напрежението на мрежата (подходящ за прецизно управление на мощността).
VSG режим: Динамично реагира на смущения в електрическата мрежа, осигурявайки инерция, регулиране на честотата и поддръжка на регулиране на напрежението (подходящ за сценарии с изисквания за висока стабилност).
4. VSG Контрол на активната честота
По отношение на контрола на активната честота, VSG постига регулиране на честотата чрез виртуален честотен модулатор. Той изчислява разликата между действителната активна мощност на изхода и номиналната активна мощност и след това регулира виртуалния въртящ момент. Този процес е подобен на регулирането на разликата на въртящия момент в традиционните синхронни генератори, където уравнението на активната мощност на традиционния синхронен генератор се въвежда в електронното устройство на мощността чрез амортисьорска връзка, като по този начин се получава уравнението на активната честотна модулация на виртуалната синхронна машина. По този начин, когато системната честота се промени, VSG може бързо да реагира и да регулира активната мощност на изхода, за да поддържа стабилността на честотата на системата.
5. VSG реактивно управление на напрежението
За контрол на реактивното напрежение на мощността VSG се възползва от принципа на системата за възбуждане на традиционните синхронни генератори. Първо изчислява величината на реактивната мощност в изходния край на устройството и след това изчислява стойността на отклонението на напрежението чрез коефициента на реактивна мощност. Тази стойност се комбинира със зададената точка на напрежението, за да се получи референтната стойност на напрежението, необходима за външния контур на напрежението. Коефициентът на реактивна мощност намалява компенсирането на напрежението, когато реактивната мощност се промени, като по този начин постига ефективно управление на напрежението на системата. В режим на изключване на мрежата, реактивният мощен цикъл на VSG е в съответствие с реактивния мощен контур в контрола на дроп, като гарантира разумното разпределение на реактивната мощност и стабилността на напрежението на системата.
2 Ключови сценарии за приложение на VSG
1. Микрорешетка
Работа на острова: Независимо поддържане на напрежението и честотата при изключване на мрежата, осигуряване на непрекъснато захранване за критични натоварвания като болници и центрове за данни.
Безпроблемно превключване между мрежата, свързана и изключена мрежа: Участвайте в поддръжка на мрежата в режим на свързана мрежа и поддържайте стабилността на микросето в островен режим.
2. Висока част от достъпа до възобновяема енергия
Инерция Добавка: Компенсирайте дефицита на инерция на нови енергийни източници като фотоволтаици и вятърна енергия и потискат честотата на колебанията.
Пладки колебания на изхода: Чрез потискане на колебанията на мощността чрез виртуално затихване, способността на електрическата мрежа да приема възобновяема енергия се засилва.
3. Интелигентна мрежа за дистрибуция и слаба текуща мрежа
Поддръжка на динамично напрежение: Осигурете компенсация на реактивната мощност в края на разпределителната мрежа или в слаби области на мрежата, за да се подобри стабилността на напрежението.
Участие на спомагателно обслужване: Чрез използване на функции като регулиране на честотата и резервен капацитет, гъвкавостта на електрическата мрежа може да бъде подобрена (като участие в спомагателни услуги на пазара на електроенергия).
4. Система за съхранение на енергия, свързана с мрежата
Усилената стабилност на мрежата на мощността: Симулирайте характеристиките на синхронните генератори и участват в регулиране на честотата (като регулиране на първичната честота и инерционен отговор).
Возене на повреда през способността: Когато напрежението на захранващата мрежа падне временно, това помага да се възстанови електрическата мрежа чрез реактивна поддръжка на мощността (като ниско напрежение през LVRT).
5. Интеграция на аварийното захранване и разпределената енергия
Бърза реакция на аварийното захранване: В случай на повреда на електропровода, тя служи като независим източник на енергия за поддържане на местни товари (като спешна ситуация при бедствия).
Мултирово съвместно управление: Постигане на съвместна оптимизация на разпределените ресурси като съхранение на енергия и фотоволтаици и подобряване на ефективността на използване на енергия.
3 Технологични предимства на VSG
1. Подобряване на стабилността на електрическата мрежа:Осигурете инерция, затихване и възможности за регулиране на честотата и напрежението, за да се адаптира към „мрежата с ниска инерция за мощност“ с висока част от свързаното електронно оборудване на мощността.
2. Гъвкав режим на работа:Поддържа както режимите на мрежата, свързани с мрежата, така и извън мрежата, подходящи за различни сценарии като микросетки и основни мрежи.
3. Подобрете качеството на мощността:Намалете дисбаланса на напрежението\/тока и хармоничното изкривяване чрез компенсация на отрицателната последователност и динамичното управление.
4. Повишаване на икономическата стойност:Чрез участие в спомагателни услуги като регулиране на честотата и архивиране, потенциалните приходи от системи за съхранение на енергия могат да бъдат увеличени.
4 Практическо приложение
Сценарий на микрорешета:През деня фотоволтаиците генерират електричество чрез PQ режим, а през нощта или на изолирани острови, енергийното съхранение преминава към VSG режим, за да поддържа стабилността на напрежението и честотата.
Съхранение на енергия, свързано с мрежа:Когато честотата на мрежата спадне, VSG бързо освобождава мощност (инерционен отговор), за да потисне спад на честотата (например когато честотата спада от 50Hz до 49,5Hz, съхранението на енергия автоматично увеличава активния изход).
Слаба текуща мрежова поддръжка:В отдалечени райони VSG подобрява стабилността на напрежението и намалява загубите на линията чрез реактивна компенсация на мощността.
5 Заключение
Функцията VSG в инверторите за съхранение на енергия, като усъвършенствана технология за управление, осигурява мощна поддръжка на системите за съхранение на енергия в различни сценарии на приложения, като симулира характеристиките на традиционните синхронни генератори. От експлоатацията на островиране на микросетки до гъвкаво регулиране на интелигентните разпределителни мрежи, от спомагателни услуги на мрежовите системи за съхранение на енергия до независимо захранване в специални сценарии, VSG функциите демонстрират своите уникални предимства и важни роли.