В системата на захранването интегрирането на устройствата за съхранение на енергия може да окаже влияние върху коефициента на мощност на мрежата, особено при някои експлоатационни сценарии, което може да доведе до намаляване на коефициента на мощност и да доведе до глоби за електроенергийни предприятия. Това е пагубно за икономическите ползи от съхранението на енергия и потреблението на електроенергия на предприятията. Така че защо интеграцията на съхранение на енергия намалява коефициента на мощност на електрическата мрежа и как трябва да се обработва?
1 Основната причина за фактора с ниска мощност, причинена от интеграцията на съхранение на енергия
Коефициентът на мощност е важен показател за измерване на съотношението на активната мощност към общата мощност в електроенергийната система. Коефициент на мощност=p\/s, където P е активна мощност и S е очевидна мощност. Коефициентът на мощност намалява след свързано системата за съхранение на енергия, свързана главно със следните фактори:
1. Характеристики на реактивна мощност на инверторите за съхранение на енергия (PCS)
Системите за съхранение на енергия обикновено са свързани към мрежата чрез инвертори за съхранение на енергия. PCS по същество е електронен преобразувател на мощност, който може да генерира следните проблеми по време на работа:
Не идеалните характеристики на превключващите устройства:IGBT и други превключващи устройства имат преходно реактивно търсене на мощност по време на процеса на комутация, което може да накара PCS да инжектират или абсорбират реактивната мощност в мрежата.
Въздействието на стратегията за контрол:Ако PCS приеме "постоянен активен контрол на мощността" без регулиране на затворен контур на реактивната мощност, неговият коефициент на мощност може да се отклони от 1. Например, когато системата трябва да реагира бързо на активни колебания на мощността, PCS може временно да поеме забавящата реактивна мощност поради ограниченията на честотната лента на текущата лента, което води до намаляване на моменталния фактор на мощност.
Хармонично замърсяване:PWM модулирането на PCS генерира хармонични токове (като 5 -ти и 7 -ми хармоници), които увеличават видимата мощност на системата и косвено намаляват коефициента на мощност.
2. РАЗДЕЛЕНИЕ НА РАБОТА НА СИСТЕМАТА НА ЕНЕРГИЯ
Когато системата за съхранение на енергия превключи между режимите на зареждане и изхвърляне, може да има колебания в реактивната мощност:
Режим на зареждане:Системата за съхранение на енергия е еквивалентна на "индуктивен товар", което може да абсорбира изоставаща реактивна мощност (особено в ранните етапи на зареждане на батерията, където токът е голям и фазовото изоставане).
Режим на изхвърляне:Ако контролът на PCS е неправилен, той може да изведе усъвършенствана реактивна мощност (например когато батерията се изхвърля, инверторът може да влезе в капацитивната работна зона поради колебанията на напрежението на постоянен ток).
Преходен процес:По време на превключването на режима, фазовото заключено цикъл (PLL) на PCS може да загуби заключване поради колебанията на напрежението в силовата мрежа, което води до загуба на контрол на реактивния ток и краткосрочно понижаване на коефициента на мощност.
3. Импеданс на мрежата и резонанс на системата
Когато системата за съхранение на енергия е свързана към разпределителната мрежа, ако в мрежата има индуктивен импеданс (като дълги линии, реактивност на теч на трансформатор), тя може да образува LC резонансна верига с филтриращия кондензатор на системата за съхранение на енергия:
Резонансното усилва хармоничните токове на специфична честота, което води до скок на реактивната мощност и влошаване на коефициента на мощност. Когато кондензаторът на изходния филтър на системата за съхранение на енергия резонира с индуктивността на мрежата при определена хармонична честота, хармоничният ток може да достигне няколко пъти по -голям от номиналния ток, като значително увеличава видимата мощност S
4. Синергичният ефект на множествените енергийни единици за съхранение
В мащабните електроцентрали за съхранение на енергия множество единици за съхранение на енергия (като клъстери на батерията), свързани паралелно с мрежата, могат да изострят проблемите на фактора на мощността поради следните причини:
Несъответствие на параметъра:Контролните параметри на всеки компютър (като параметри на регулатора на PI и мъртво време) имат леки разлики, което води до неравномерно разпределение на реактивния ток по време на паралелна връзка и претоварване на някои единици.
Циркулиращ текущ проблем:Паралелните компютри могат да генерират циркулиращ ток поради фаза на напрежение или разлики в амплитудата, който съдържа голямо количество компоненти на реактивната мощност и допълнително намалява общия коефициент на мощност на системата.
2 Влиянието на влошаването на фактора на мощността
1. Увеличени загуби на електропровода:Реактивната мощност може да доведе до повишени загуби на мед в преносните линии и трансформатори, намалявайки ефективността на системата.
2. Намалена стабилност на напрежението:Реактивната мощност на изоставане може да причини спад на напрежението в електрическата мрежа, особено в края на разпределителната мрежа, което може да повлияе на нормалната работа на други товари.
3. Риск от санкция за електричество:Повечето компании за електропроводи имат изисквания за оценка на коефициента на мощност от страна на потребителя (като глоби за фактор на мощност под 0. 9). Ако коефициентът на захранване не отговаря на стандарта след свързано съхранение на енергия, това може да увеличи оперативните разходи.
4. Съкратена продължителност на оборудването:Хармониците и реактивните токове могат да причинят повишено нагряване на оборудване като трансформатори и кабели, ускоряване на стареенето на изолацията.
3 Решение за оптимизация на фактора на мощността
За да се отговори на проблема с фактора на мощността, причинен от достъпа до съхранение на енергия, може да се приеме цялостна стратегия за „подобряване на оборудването+оптимизация на контрола+сътрудничество в системата“:
1. Статичен Var Generator (SVG)
SVG генерира необходимия реактивен ток (изоставане или водещ) в реално време чрез инвертор на източник на напрежение, бързо компенсирайки реактивната търсене на мощност на системата за съхранение на енергия (времето за реакция може да достигне нивото на MS). Динамичният диапазон на регулиране е широк (-1 до +1 коефициент на захранване), който може едновременно да потисне хармониците и е подходящ за сценарии на колебания с висока мощност (като нови системи за разпределение и съхранение на енергия).
Методът на конфигурация е да се инсталира централизиран SVG в точката на свързване на мрежата на електроцентралата за съхранение на енергия или да интегрира разпределения SVG с малък капацитет във всеки PCS модул за постигане на компенсация на реактивната мощност на място.
2. Оптимизация на контрола на конвертора за съхранение на енергия (PCS)
Добавете външния контур на реактивната мощност към контролната стратегия на PCS и изчислете необходимата референтна стойност на реактивната мощност в реално време, като откриете напрежението и тока на мрежата, така че PCS да може активно да изведе или абсорбира реактивната мощност и да поддържа коефициент на мощност 1.
3. Хардуерно дизайн и съвпадение на параметрите
Оптимизиране на параметрите на филтриране:Проектиране на параметри на филтриращи PCS (като стойности на индуктивност и капацитет) въз основа на характеристиките на импеданса на силовата мрежа, избягвайки резонансните честоти;
Изберете устройства с висока мощност:Използвайте полупроводникови устройства с широки ленти като силициев карбид (SIC) и галиев нитрид (GAN), за да намалите загубите на превключване и реактивните изисквания за мощност;
Разпределена компенсация за разпределено съхранение на енергия:За разпределено съхранение на енергия (като фотоволтаични системи за съхранение на странична страна), малки реактивни устройства за компенсиране на мощност (като Thistor Continure Capacitors TSC) могат да бъдат инсталирани на място на всеки блок за съхранение на енергия, за да се намали предаването на реактивната мощност в електропровода.
4 Предложения за изпълнение
1. Мащабни електроцентрали за съхранение на енергия
Приемане на комбинирана схема на "Инвертор реактивна контрола на мощността+SVG динамична компенсация+активен филтър хармоничен контрол".
2. Система за съхранение на енергия от страна на потребителя (Промишлено и търговско съхранение на енергия)
Трябва да се даде приоритет за оптимизиране на стратегията за контрол на инвертора (като например определяне на стойност на коефициента на фиксирана мощност), във връзка с малки кондензаторни банки за статично реактивна компенсация на мощността.
3. Сценарий на микрорешета
Възприемане на контрол на контрола и адаптивната реактивна компенсация на мощността, комбинирано с локални характеристики на натоварване, за да се регулира динамично реактивната мощност, за да се осигури стабилен фактор на мощност над 0. 9 по време на операцията на мрежата.
5 Заключение
Интегрирането на системите за съхранение на енергия в електрическата мрежа води до намаляване на коефициента на мощност, което по същество е резултат от комбинираните ефекти от характеристиките на реактивната мощност, хармоничното замърсяване и проблемите на съвпадането на системните параметри на електронно оборудване на мощността. Използвайки динамични реактивни устройства за компенсиране на мощността (като SVG), оптимизиране на стратегии за контрол на компютъра и координиране на планирането на електрическата мрежа, коефициентът на мощност може да бъде ефективно подобрен.