У системі живлення інтеграція пристроїв для зберігання енергії може мати вплив на коефіцієнт потужності сітки, особливо в певних робочих сценаріях, що може призвести до зменшення коефіцієнта потужності та призводить до штрафів для підприємств, що споживають електроенергію. Це шкодить економічним вигодам зберігання енергії та споживанням електроенергії підприємств. То чому інтеграція накопичення енергії зменшує коефіцієнт потужності мережі потужності, і як вона повинна оброблятися?
1 Основна причина низького коефіцієнта потужності, спричиненої інтеграцією на зберігання енергії
Коефіцієнт потужності є важливим показником для вимірювання частки активної потужності до загальної потужності в силі. Коефіцієнт потужності=P\/S, де P - активна потужність, а S - це очевидна потужність. Коефіцієнт потужності зменшується після підключення системи зберігання енергії, в основному пов'язана з такими факторами:
1. Реактивні енергетичні характеристики інвертерів зберігання енергії (ПК)
Системи зберігання енергії зазвичай підключаються до мережі за допомогою інверторів зберігання енергії. PCS - це по суті енергетичний електронний перетворювач, який може створювати такі проблеми під час роботи:
Не ідеальні характеристики комутаційних пристроїв:IGBT та інші комутаційні пристрої мають перехідну реактивну потребу в процесі комутації, що може призвести до введення або поглинання реактивної потужності ПК в мережу.
Вплив стратегії контролю:Якщо ПК приймає "постійний активний контроль потужності" без регуляції реактивної потужності із закритим циклом, його коефіцієнт потужності може відхилятися від 1. Наприклад, коли система повинна швидко реагувати на активні коливання потужності, PCS може тимчасово поглинати відставання реактивної потужності за рахунок обмеження пропускної здатності струму, що призводить до зменшення фактора миттєвої потужності.
Гармонічне забруднення:Модуляція ШІМ ПК генерує гармонічні струми (наприклад, 5 -й та 7 -й гармоніки), які збільшують очевидну потужність системи та опосередковано зменшують коефіцієнт потужності.
2. Перемикання режиму роботи системи зберігання енергії
Коли система зберігання енергії перемикається між режимами зарядки та скидання, можуть бути коливання реактивної потужності:
Режим зарядки:Система зберігання енергії еквівалентна "індуктивному навантаженню", що може поглинати відставання реактивної потужності (особливо на ранніх стадіях зарядки акумулятора, де струм великий, а фаза відстає).
Режим розряду:Якщо контроль ПКС є неправильним, він може видавати розширену реактивну потужність (наприклад, коли акумулятор викидається, інвертор може входити в ємнісну робочу зону через коливання напруги постійного струму).
Перехідний процес:Під час перемикання режиму фазова петля (PLL) ПК може втратити замок через коливання напруги в мережі потужності, що призводить до втрати контролю реактивного струму та короткочасного зниження коефіцієнта потужності.
3. Опір сітки та системний резонанс
Коли система зберігання енергії підключена до мережі розподілу, якщо в сітці є індуктивне імпеданс (наприклад, довгі лінії, реактивність витоку трансформатора), вона може утворювати резонансну схему LC з конденсатором фільтрації системи зберігання енергії:
Резонанс підсилює гармонічні струми певної частоти, що призводить до сплеску реактивної потужності та погіршення коефіцієнта потужності. Коли конденсатор вихідного фільтра системи зберігання енергії резонує з індуктивністю сітки на певній гармонічній частоті, гармонічний струм може досягти декількох разів більше номінального струму, значно збільшуючи очевидну потужність s
4. Синергетичний ефект множинних одиниць зберігання енергії
У масштабних електростанціях для зберігання енергії кілька одиниць зберігання енергії (наприклад, кластери акумуляторів), підключені паралельно до сітки, можуть посилити проблеми коефіцієнта потужності через наступні причини:
Невідповідність параметрів:Параметри управління кожними ПК (наприклад, параметри регулятора PI та мертвий час) мають незначні відмінності, що призводить до нерівномірного розподілу реактивного струму під час паралельного з'єднання та перевантаження деяких одиниць.
Потужність поточної проблеми:Паралельні ПК можуть генерувати циркулюючий струм через фазу напруги або амплітудні відмінності, що містить велику кількість компонентів реактивної потужності та ще більше зменшує загальний коефіцієнт потужності системи.
2 Вплив погіршення коефіцієнта потужності
1. Збільшені втрати потужності:Реактивна потужність може призвести до збільшення втрат міді в лініях електропередачі та трансформаторів, зниження ефективності системи.
2. Знижена стабільність напруги:Від LAG реактивна потужність може спричинити падіння напруги в мережі потужності, особливо в кінці мережі розподілу, що може вплинути на нормальну роботу інших навантажень.
3. Ризик покарання електроенергії:Більшість компаній з енергетичної мережі мають вимоги до оцінки для коефіцієнта потужності по сторонах користувача (наприклад, штрафи за коефіцієнт потужності нижче 0. 9). Якщо коефіцієнт потужності не відповідає стандарту після підключення накопичення енергії, це може збільшити експлуатаційні витрати.
4. Скорочений термін експлуатації обладнання:Гармоніки та реактивні струми можуть спричинити посилення нагрівання обладнання, таких як трансформатори та кабелі, прискорення старіння ізоляції.
3 Рішення для оптимізації коефіцієнта потужності
Для вирішення проблеми коефіцієнта потужності, спричиненого доступом до зберігання енергії, може бути прийнята всебічна стратегія "вдосконалення обладнання+оптимізація контролю+системна співпраця":
1. Статичний генератор VAR (SVG)
SVG генерує необхідний реактивний струм (відставання або ведучий) у режимі реального часу через інвертор джерела напруги, швидко компенсуючи реактивну потужність системи зберігання енергії (час відгуку може досягти рівня MS). Діапазон динамічного регулювання широкий (-1 до +1 коефіцієнт потужності), який може одночасно придушити гармоніки і підходить для сценаріїв коливань високої потужності (наприклад, нових систем розподілу та зберігання енергії).
Метод конфігурації полягає в встановленні централізованого SVG в точці з'єднання сітки електростанції для зберігання енергії або інтегрувати розподілену невелику потужність SVG у кожному модулі PCS для досягнення компенсації реактивної потужності на місці.
2. Контроль оптимізація перетворювача накопичення енергії (ПК)
Додайте зовнішню петлю реактивної потужності до стратегії управління ПК та обчисліть необхідне еталонне значення реактивної потужності в режимі реального часу, виявивши напругу та струм сітки, щоб ПК могли активно виводити або поглинати реактивну потужність і підтримувати коефіцієнт потужності 1.
3. Дизайн обладнання та відповідність параметрів
Оптимізуйте параметри фільтрації:Параметри фільтрів PCS (такі як значення індуктивності та ємності) на основі характеристик імпедансу енергоелектричної мережі, уникаючи резонансних частот;
Виберіть пристрої високої потужності:Використовуйте широкі напівпровідникові пристрої, такі як карбід кремнію (SIC) та нітрид галію (GAN), щоб зменшити перемикання втрат та вимоги до реактивної потужності;
Розподілена компенсація за розподілене зберігання енергії:Для розподіленого зберігання енергії (наприклад, системами фотоелектрики на стороні користувача), невеликі пристрої компенсації реактивної потужності (наприклад, конденсатори комутації тиристора TSC) можуть бути встановлені на місці в кожному блоці зберігання енергії, щоб зменшити передачу реактивної потужності в електромережі.
4 Пропозиції щодо впровадження
1. Велики електростанції для зберігання енергії
Прийняття комбінованої схеми "інверторного реактивного контролю потужності+SVG динамічна компенсація+активний фільтр гармонійний контроль".
2. Система зберігання побічної енергії користувача (зберігання промислової та комерційної енергії)
Слід надати пріоритет для оптимізації стратегії контролю інвертора (наприклад, встановлення фіксованого значення коефіцієнта потужності) у поєднанні з малими банками конденсатора для статичної компенсації реактивної потужності.
3. Сценарій мікросетки
Прийняття контролю за дропом та адаптивної компенсації реактивної потужності в поєднанні з локальними характеристиками навантаження для динамічного регулювання реактивної потужності, щоб забезпечити стабільний коефіцієнт потужності вище 0.
5 Висновок
Інтеграція систем зберігання енергії в потужність сітки призводить до зниження коефіцієнта потужності, що по суті є результатом комбінованих ефектів реактивних енергетичних характеристик, гармонічного забруднення та проблем, що відповідають параметром, що відповідають електронічному обладнанню потужності. Використовуючи динамічні пристрої компенсації реактивної потужності (наприклад, SVG), оптимізуючи стратегії управління ПК та координація планування потужності, коефіцієнт потужності може бути ефективно вдосконалений.