Greining á nettengdri orkugeymslu og neti í kjölfar orkugeymslu

Nýlega hafa verið tíðar fregnir af orkugeymslu á neti. Svo, hver er munurinn á nettengdri orkugeymslu og nettengdri orkugeymslu?

Í gegnum tíðina hafa stöðugar samstilltar orkugjafar eins og varmaorka, vatnsafl og kjarnorka byggt upp stöðugt samstillt AC raforkukerfi. Hefðbundnir kola- og gasknúnir samstilltir rafala geta veitt tregðustuðning og spennu- og tíðnistjórnun fyrir raforkukerfið og er litið á þær sem „kjaftfestusteininn“ fyrir öryggi raforkukerfisins. Með aukinni skarpskyggni nýs orkuorku og rafeindabúnaðar er raforkukerfið að breytast í átt að lágt tregðu og lágt dempandi veikt raforkukerfi, sem veldur alvarlegum áskorunum fyrir öruggan og stöðugan rekstur raforkukerfisins.

Nýja raforkukerfið sýnir einkenni "tvöfalt há" og "tvær nútímavæðingar"

1. Formáli

Í rafefnafræðilegum orkugeymslukerfum eru orkugeymslur mikilvægur hluti næst rafhlöðum. Orkugeymslubreytirinn (PCS) inniheldur afriðlara og inverter, sem ákvarða gæði og eiginleika úttaks raforku. Í nettengdri stillingu, á lághleðslutímabilum, leiðréttir orkugeymslubreytirinn straumaflinn í ristinni í DC afl til að hlaða rafhlöðupakkann; Á álagstímum breytir orkugeymslubreytirinn jafnstraumnum í rafhlöðupakkanum í riðstraum og sendir hann aftur á rafmagnskerfið. Þess vegna, í samhengi við stórfellda nettengingu nýrrar orku, er stjórntækni invertera lykillinn að því að byggja upp orkugeymslu af nettegund.

Það eru tvær meginstýringartækni fyrir invertera, nefnilega Grid Following stýritækni og Grid Forming stýritækni. Eins og er, nota nettengdir orkugeymslur venjulega net eftir stýritækni.

Vegna þess að nýjar orkuframleiðslueiningar byggðar á vind- og sólarorku eru allar tengdar netinu í gegnum invertera, til að byggja upp skilvirkt og stöðugt nýtt raforkukerfi sem byggir á nýrri orku, hafa stjórneiginleikar invertara á þessum nettengdu höfnum fengið mikla athygli. og rannsóknir. Sem tvær mikilvægar tæknilegar leiðir hafa netfylgd og netbygging umtalsvert notkunargildi til að bæta stöðugleika raforkukerfisins og neyslugetu nýrrar orku.

2. Grid í kjölfar orkugeymslu

Nettengda orkugeymslukerfið er í meginatriðum straumgjafi sem getur ekki veitt spennu- og tíðnistuðning á eigin spýtur og verður að treysta á netspennu og tíðni. Í kerfisfylgjandi ham fangar orkugeymslubreytirinn nákvæmlega áfangaupplýsingar kerfisins og mælir fasa nettengingarpunktsins (PCC) í gegnum fasalæsta lykkju (PLL) til að ná samstillingu við ristina. Hins vegar gerir þessi stjórnunarhamur það ómögulegt fyrir orkugeymslukerfið að veita spennu- og tíðnistuðning á eigin spýtur og það verður að treysta á stöðuga spennu og tíðni sem raforkukerfið gefur til að virka rétt. Í eylandi og utan netkerfis mun net sem fylgja orkugeymslukerfum ekki geta starfað eðlilega. Þess vegna henta nettengd orkugeymslukerfi betur fyrir svæði með betri netstöðugleika.

Í stjórnunaraðferðinni (GFL), þegar um er að ræða veikt raforkukerfi og litla líkamlega tregðu, er viðbragðshraði og geta þegar raforkukerfið er truflað tiltölulega veikt og það getur ekki veitt virkan spennu- og tíðnistuðning eins og netið sem myndast tækni. Stýriaðferðin sem fylgir ristinni mun standa frammi fyrir stöðugleikavandamálum og í þessu tilviki er inverterinn hentugri til að nota ristmyndandi (GFM) stjórnunaraðferðina.

Stærsti munurinn frá nettengdum inverterum er að þeir hafa getu til að stilla tíðni og stjórna spennu, sem gerir þeim kleift að veita tregðustuðning eins og samstilltir rafala. Bæði vindorku og ljósvökva er hægt að endurnýja og útbúa invertara af netgerð til að veita sýndar tregðu og dempun fyrir kerfið, en sveiflukenndar eiginleikar endurnýjanlegrar orku gera það að verkum að það getur ekki veitt viðvarandi og stöðugan stuðning fyrir kerfið. Nettengd orkugeymsla hefur kosti orkugeymslu og hraðvirkrar orkusvörunar, sem getur ekki aðeins veitt orkujafnvægisþjónustu fyrir raforkukerfið, heldur einnig veitt stöðugan stuðning með stærra svið og lengri tíma.

Þess vegna hefur það orðið raunhæf lausn að bæta við nýjum stjórnunaraðferðum við orkugeymslukerfið á nýju orkuhliðinni, sem gerir því kleift að hafa tíðnistjórnun og spennustýringu samstilltra rafala eða svipaðra samstilltra rafala, sem mynda orkugeymslukerfi af neti. núverandi nýja stefnu um tengingu orkunetsins.

3. Ristmyndandi orkugeymsla

Orkugeymslukerfið er í meginatriðum spennugjafi sem getur sjálfstætt stillt spennubreytur, gefið út stöðuga spennu og tíðni, aukið spennu- og tíðnistuðningsgetu invertersins og bætt stöðugleika raforkukerfisins. Hvað varðar tíðni og tregðustuðning stjórnar orkugeymslukerfi ristarinnar losun DC hliðarorkugeymslu, sem jafngildir samstilltri vélrænni tregðu vélrænni orku eða dempunarorku, og veitir þar með tregðusvörun og sveiflubælingu.

Orkugeymslukerfið af netgerð samanstendur af inverter af netgerð, spennubreyti og raflínum. Breytingin á afkastagetu kerfisins mun hafa bein áhrif á samsvarandi viðnám straumbreyta, uppspennuspenna og raflína. Þess vegna er ekki hægt að líta á orkugeymsla af neti sem tilvalinn spennugjafa. Hvað varðar spennustuðning, mótar orkugeymslukerfið orkugeymslukerfi í ytri spennugjafa sem einkennist af aflsamstillingarstýringu. Það getur sjálfstætt smíðað amplitude og fasa AC hliðarspennunnar án þess að treysta á ytra AC kerfið, sem veitir sterkan spennustuðning fyrir raforkukerfið. Þess vegna henta raforkugeymslukerfi betur fyrir svæði með hátt hlutfall endurnýjanlegrar orku.

Grid Forming orkugeymslutækni getur bætt kerfisstyrk, aukið skammhlaupshlutfall og náð teygjanlegu raforkukerfi, sem gerir kleift að framleiða endurnýjanlega orku og áreiðanlega orkuflutninga. Grid Forming orkugeymslukerfið kemur enn frekar á stöðugleika spennubylgjuformsins og hágæða raforkukerfisins, á sama tíma og það dregur úr sveiflum milli svæðisbundinna eða staðbundinna nets.

Nettengd orkugeymslutækni bætir ofhleðslugetu með því að nota ofurdreifða PCS til að byggja upp spennugjafa sem styður stöðugan rekstur raforkukerfisins. Það getur gegnt hlutverki í hraðri tíðni- og spennustjórnun, aukið tregðu- og skammhlaupsgetustuðning, bæla breiðbandssveiflur og aukið stöðugleika raforkukerfisins.

Ólíkt hefðbundinni raforkugeymslu, getur nettengd orkugeymsla virkan greint stöðu raforkukerfisins og bælt niður sveiflur netkerfisins með fínni og virkum hætti.

4. Netstillingarárangur og stjórnunaraðferðir

Sem stendur er mikið notaður orkugeymslubúnaður enn nettengd tækni og netuppbyggð orkugeymsla er vaxandi tækni. Samanburður á eiginleikum þess við nettengda orkugeymslu er sýndur í töflu:

Notkun nettengdrar orkugeymslu einbeitir sér aðallega að því að dæla virku afli inn í netið með hámarks aflpunktamælingu (MPPT) tækni. Þess vegna eru hvarfgjarnir aflgjafar mjög litlir og oft nálægt núlli. Frá sjónarhóli heildar hringrásarhagkvæmni er orkugeymsla á neti meira aðlaðandi. Einn helsti kostur raforkugeymslu er að stjórna spennu og tíðni raforkukerfisins. Til að ná þessu markmiði eru viðmiðunargildi virks og hvarfgjarns afls í nettengdri orkugeymslu stöðugt að breytast.

Frá sjónarhorni stjórnunar er hægt að nálgast hegðun nettengdrar orkugeymslu sem stýrðan straumgjafa með samhliða mikilli viðnám. Í samanburði við orkugeymslu sem byggir á neti, er hægt að nálgast orkugeymslu sem byggir á neti sem spennugjafa með lága röð viðnám. Annar stór munur á nettengdri orkugeymslu og nettengdri orkugeymslustýringu er að nettengd orkugeymsla getur komið á eigin viðmiðunarspennu og tíðni án nettengingar og hefur svipaða rekstrareiginleika og samstilltir rafala. Þess vegna getur nettengd orkugeymsla fræðilega starfað í rafeindabúnaðarkerfum að fullu (100%) og er hentugur fyrir veikt net og einangraðar eyjar, á meðan nettengd orkugeymsla hentar betur fyrir notkunarsvið með sterkum netstuðningi. Hins vegar, vegna núverandi takmörkunar rofabúnaðar, er getu rafeindatækja fyrir raforkugeymslu venjulega stór til að uppfylla kröfur um bilunarstraumflæði, sem gerir byggingarkostnað þeirra dýr.

Algengar stjórnunaraðferðir fyrir orkugeymslu af neti eru sýndar í töflu 2, aðallega skipt í stjórnun sem byggir á dúkku, samstilltri vélarstýringu og aðrar eftirlitsaðferðir.

Að veita sýndartregðugetu er mikilvægur þáttur í stjórnunaraðferðum fyrir orkugeymslu sem byggir á neti. Stýringaraðferðirnar sem byggja á droop hafa ekki getu til að veita sýndartregðu, þar sem þær eru venjulega stýringar með mikla bandbreidd. Aftur á móti geta flestar samstilltar vélar byggðar stjórnunaraðferðir veitt sýndar tregðu.

Fyrir slétt samstillingu nets ætti að lágmarka spennumuninn á milli PCC og ristarinnar hvað varðar amplitude, tíðni og fasa. Af þessum sökum krefjast stjórnunaraðferðir sem byggjast á drop- og samstillingarvélum venjulega að samstilltur einingin haldi samstillingu við rafmagnsnetið, sem er viðhaldið af aflstýringunni, þannig að það er engin þörf á samstilltri einingu meðan á notkun stendur.

Sýningarverkefni fyrir raforkugeymslu hafa verið sett af stað bæði innanlands og á alþjóðavettvangi og tengdar rannsóknir og umfangsmiklar umsóknir hafa verið kynntar. Hins vegar, sem ný tækni, er orkugeymsla á neti enn á rannsóknarstigi iðnaðarins og eftirspurnin eftir raforkukerfinu er ekki enn ljós. Viðeigandi reglugerðir og staðlar hafa ekki enn verið settir. Undanfarin ár hafa viðeigandi stefnur verið teknar upp með virkum hætti í Kína til að styðja við byggingu nettengdrar orkugeymslu. Talið er að með tækniframförum muni notkun nettengdrar orkugeymslu verða sífellt þroskaðri.

5. Netgerð PCS vs Fylgdu netgerð PCS

Power Conversion System (PCS) og net eftir PCS eru tvær mismunandi gerðir af rafeindabreytum sem hafa mismunandi notkun og eiginleika í örnetum og dreifðri orkukerfum.

1. Grunnhugtök

Grid tegund PCS, einnig þekkt sem Virtual Synchronous Generator (VSG), getur sjálfstætt komið á og viðhaldið netspennu og tíðni án ytra nets, hentugur fyrir örnet sem starfa á einangruðum eyjum.

Nettengd PCS: Það treystir á tilvist ytra raforkukerfis og starfar með því að samstilla spennu og tíðni ytra raforkukerfisins. Það er hentugur fyrir örnet sem eru tengd við ristina.

2. Vinnulag

Netgerð PCS:

Stjórnarstefna:Að samþykkja sýndar tregðu og dempunarstýringu til að líkja eftir hegðun samstilltra rafala, sem geta sjálfstætt komið á og viðhalda spennu og tíðni raforkukerfisins.

Stöðugleiki:Það hefur góða kraftmikla svörun og stöðugleika og getur viðhaldið stöðugum rekstri raforkukerfisins í eyjustillingu.

Viðeigandi aðstæður:Hentar fyrir afskekkt svæði, eyjar, herstöðvar og aðrar aðstæður sem krefjast sjálfstæðrar aflgjafa.

Netgerð PCS:

Stjórnarstefna:Að nota spennuuppsprettu inverter (VSI) stjórnun, samstillt spennu og tíðni ytri rafmagnsnetsins í gegnum fasa læsa lykkju (PLL).

Stöðugleiki:Það byggir á stöðugleika ytra raforkukerfisins og hefur ekki getu til að koma á og viðhalda raforkukerfinu sjálfstætt.

Viðeigandi aðstæður:Hentar fyrir örnet sem eru tengd við netið, svo sem atvinnuhúsnæði, iðnaðargarða o.fl.

3. Samanburður á færibreytum

Dæmi

Dæmi 1: Nettengdar PCS

Umsóknaratburðarás:Microgrid á afskekktri eyju

Búnaðarfæribreytur:
Gerð: ABB PCS100 VSG
Mál afl: 500 kW
Metið spenna: 400 V
Máltíðni: 50 Hz
Stýringarstefna: Virtual Synchronous Generator (VSG)
Kvikur viðbragðstími: Minna en eða jafnt og 20 ms
Jafnvægis spennu frávik: ± 1%
Jafnvægistíðni frávik: ± 0,1 Hz
Sjálfstæður keyrslutími: Stærri en eða jafn og 24 klst

Kostir:

Óháð rekstrargeta:fær um að viðhalda stöðugum rekstri örneta á eyjunni sjálfstætt ef ytri raforkukerfi bilar.

Hratt kraftmikið svar:fær um að bregðast fljótt við álagsbreytingum og viðhalda stöðugleika raforkukerfisins.

Mikill áreiðanleiki:hentugur fyrir langtíma stöðuga aflgjafa á afskekktum svæðum.

Dæmi 2: Netgerð PCS

Umsóknaratburðarás:Microgrid atvinnuhúsnæðis

Búnaðarfæribreytur:
Gerð: SMA Sunny Tripower CORE1
Mál afl: 25 kW
Málspenna: 230 V
Máltíðni: 50 Hz
Stýristefna: Spennugjafi (VSI)
Kvikur viðbragðstími: Minna en eða jafnt og 10 ms
Jafnvægis spennu frávik: ± 1%
Jafnvægistíðni frávik: ± 0,1 Hz
Nettengdur rekstrartími: samfelld rekstur

Kostir:

Nettengd rekstrargeta:Það getur hnökralaust aðlagast ytra rafmagnsnetinu og náð tvíátta orkuflæði.

Mikil afköst:Í nettengdum ham hefur það mikla umbreytingarskilvirkni.

Auðvelt að samþætta:Hentar fyrir dreifð orkukerfi í atvinnuhúsnæði og iðnaðargörðum.

Alhliða samanburður og samantekt

Grid gerð PCS:hentugur fyrir örnet sem krefjast sjálfstæðrar reksturs, með getu til að koma á og viðhalda raforkukerfi sjálfstætt, hentugur fyrir afskekkt svæði og sérstök tækifæri.

Nettengd PCS:Hentar fyrir örnet sem starfa samhliða, treysta á stöðugleika ytri raforkuneta og henta fyrir hefðbundnar notkunarsvið eins og atvinnuhúsnæði og iðnaðargarða.

Það er verulegur munur á stjórnunaraðferðum á milli orkuskiptakerfa (PCS) og nets eftir PCS. Stýristefnan ákvarðar hvernig PCS hefur samskipti við raforkukerfið og hvernig það heldur stöðugum kerfisrekstri.

1. Stýristefna fyrir nettengdar PCS

1.1 Virtual Synchronous Generator (VSG) Control

Meginregla:Nettengda PCS-kerfið líkir eftir hegðun samstilltra rafala og kynnir sýndar tregðu og dempunarstýringu, sem gerir honum kleift að koma á og viðhalda netspennu og tíðni án ytra nets.

Stýringarmarkmið:Til að viðhalda spennu og tíðni raforkukerfisins innan settra marka og tryggja stöðugan rekstur kerfisins.

Stjórnarbreytur:

Sýndartregðu:Með því að líkja eftir tregðueiginleikum samstilltra rafalls getur kerfið breytist mjúklega og dregið úr tíðnissveiflum við álagsbreytingar.

Sýndardempun:Með því að innleiða dempunarstuðla til að bæla kerfissveiflur og bæta kraftmikinn stöðugleika.

Drepa stjórn:Með því að nota tíðniafl og spennuviðbragðseinkenni, er hægt að dreifa krafti sjálfstætt og stöðugt stjórna tíðninni.

1.2 Control Reiknirit

Tíðnistjórnun:Með því að nota tíðniafldropaeiginleikann er hægt að stilla tíðnina sjálfkrafa. Formúlan er:

Spennustjórnun:Með því að nota spennuviðbragðseinkennin er hægt að stilla spennuna sjálfkrafa. Formúlan er:

2. Stýristefna fyrir nettengdar PCS

2.1 Stýring spennugjafa (VSI).

Meginregla:Netgerð PCS samstillir spennu og tíðni ytra raforkukerfisins í gegnum fasalæsta lykkju (PLL) til að tryggja að úttaksspenna og tíðni PCS séu í samræmi við ytra rafmagnsnetið.

Stýringarmarkmið:Fylgstu með spennu og tíðni ytra rafmagnsnetsins til að ná sléttri innspýtingu eða frásog orku.

Stjórnarbreytur:

Phase Locked Loop (PLL):Notað til að greina og samstilla spennu og tíðni ytra rafmagnsnetsins.

Spennustjórnun:Með því að nota hlutfallslegan samþættan (PI) stjórnanda er PCS úttaksspennan stillt til að vera í samræmi við ytri netspennu.

Núverandi stjórn:Með því að nota hlutfallslegan samþættan (PI) stjórnanda er PCS úttaksstraumurinn stilltur til að ná nákvæmri stjórn á virku og hvarfkrafti.

2.2 Control Reiknirit
 

Tíðnimæling:Finndu tíðni ytra rafmagnsnetsins í gegnum PLL og stilltu úttakstíðni PCS til að samstilla við ytra rafmagnsnetið. Formúlan er:

Spennumæling:Með því að nota PI stjórnandi skaltu stilla PCS úttaksspennuna til að vera í samræmi við ytri netspennu. Formúlan er:

Núverandi stjórn:Með því að nota PI stjórnandi er PCS úttaksstraumurinn stilltur til að ná nákvæmri stjórn á virku og hvarfkrafti. Formúlan er:

Alhliða samanburður

Dæmi

Dæmi 1: Nettengdar PCS

Umsóknaratburðarás:Microgrid á afskekktri eyju

Stjórnarstefna:

Sýndartregðu:Líktu eftir tregðueiginleikum samstilltra rafala til að draga úr tíðnisveiflum.

Drepa stjórn:Með því að nota tíðniafl og spennuviðbragðseinkenni, er hægt að dreifa krafti sjálfstætt og stöðugt stjórna tíðninni.

Færibreytur:
Mál afl: 500 kW
Málspenna: 400 V
Máltíðni: 50 Hz
Kvikur viðbragðstími: Minna en eða jafnt og 20 ms
Jafnvægis spennu frávik: ± 1%
Jafnvægistíðni frávik: ± 0,1 Hz

Dæmi 2: Netgerð PCS

Umsóknaratburðarás:Microgrid atvinnuhúsnæðis

Stjórnarstefna:

PLL samstilling:Að greina og samstilla spennu og tíðni ytra rafmagnsnetsins í gegnum PLL.

PI stjórnandi:Með því að stilla PCS úttaksspennu og straum í gegnum PI stjórnandi er nákvæm stjórn á virku og hvarfgjarna afli náð.

Færibreytur:
Mál afl: 25 kW
Málspenna: 230 V
Máltíðni: 50 Hz
Kvikur viðbragðstími: Minna en eða jafnt og 10 ms
Jafnvægis spennu frávik: ± 1%
Jafnvægistíðni frávik: ± 0,1 Hz