Με την ταχεία ανάπτυξη της καθαρής ενέργειας όπως η αιολική ενέργεια και τα φωτοβολταϊκά, αυξάνεται και η εγκατεστημένη ισχύς. Ωστόσο, η αιολική ενέργεια και τα φωτοβολταϊκά είναι όλα ασταθής παραγωγή ενέργειας και επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από εξωτερικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες. Η παραγωγική ικανότητα ανάντη της βιομηχανίας φωτοβολταϊκών είναι σοβαρή πλεονάζουσα παραγωγική ικανότητα και υπερπροσφορά, και ο βασικός λόγος της είναι ότι το ηλεκτρικό δίκτυο δεν μπορεί να απορροφήσει τόση ασταθή ενέργεια. Η υπέρβαση του ανώτατου ορίου θα επηρεάσει σοβαρά τη σταθερότητα του ηλεκτρικού δικτύου. Άρα, δεν θα αναπτυχθεί καθαρή ενέργεια όπως τα φωτοβολταϊκά; Αυτό είναι αδύνατο. Ως σημαντική ενεργειακή χώρα, η ανάπτυξη καθαρής ενέργειας αποτελεί εθνική στρατηγική και η ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών έχει φτάσει μόλις σε μια περίοδο συμφόρησης. Η αναβάθμιση και ο μετασχηματισμός του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη με εύρυθμο τρόπο και ήδη κατασκευάζεται ένα νέο είδος συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας που προσαρμόζεται στην ανάπτυξη της κατανεμημένης ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, ο τρόπος με τον οποίο ελέγχεται με ακρίβεια η επίδραση της ενεργού και αέργου ισχύος στην ποιότητα της ισχύος αποτελεί επίσης μέρος της ανάπτυξης της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας.
1 Έλεγχος ενεργού ισχύος
1. Τι είναι η ενεργός ισχύς
Η ενεργή ισχύς αναφέρεται στην ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί πραγματικά να κάνει εργασία, μετρούμενη σε watt (W). Στα φωτοβολταϊκά εργοστάσια, η ενεργός ισχύς καθορίζεται κυρίως από την ικανότητα παραγωγής ενέργειας των φωτοβολταϊκών μονάδων και επηρεάζεται από παράγοντες όπως η ένταση του φωτός και η θερμοκρασία.
2. Μέθοδοι ελέγχου
2.1. Μέγιστη παρακολούθηση σημείων ισχύος (MPPT)
Το Maximum Power Point Tracking (MPPT) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική ελέγχου που προσαρμόζει δυναμικά το σημείο λειτουργίας του μετατροπέα παρακολουθώντας την τάση εξόδου και το ρεύμα των φωτοβολταϊκών μονάδων σε πραγματικό χρόνο για να διασφαλιστεί ότι το φωτοβολταϊκό σύστημα λειτουργεί πάντα στο σημείο μέγιστης ισχύος του. Ο αλγόριθμος ελέγχου MPPT μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την απόδοση παραγωγής ενέργειας των φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας.
2.2. Έλεγχος μετατροπέα συνδεδεμένο στο δίκτυο
Ο μετατροπέας είναι βασικός εξοπλισμός για τη σύνδεση φωτοβολταϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με το ηλεκτρικό δίκτυο. Με τον έλεγχο του μετατροπέα, είναι δυνατή η ρύθμιση της ενεργού ισχύος. Οι μετατροπείς μπορούν να ελέγχουν την έξοδο της ενεργού ισχύος προσαρμόζοντας το ρεύμα και την τάση εξόδου ανάλογα με τις ανάγκες του δικτύου ισχύος.
2.3. Στρατηγική περιορισμού ισχύος
Σε ορισμένες περιπτώσεις, το ηλεκτρικό δίκτυο ενδέχεται να αντιμετωπίσει υπερβολικό φορτίο και οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί πρέπει να μειώσουν την ισχύ εξόδου μέσω στρατηγικών περιορισμού ισχύος για να διασφαλίσουν την ασφαλή λειτουργία του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη ρύθμιση της λειτουργίας ορίου ισχύος εξόδου του μετατροπέα.
2 Έλεγχος άεργου ισχύος
1. Η έννοια της άεργου ισχύος
Η άεργος ισχύς αναφέρεται στην ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, μετρούμενη σε άεργη ενέργεια (VAR). Η άεργος ισχύς είναι ζωτικής σημασίας για τον έλεγχο της τάσης και τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος στα συστήματα ισχύος.
2. Μέθοδοι ελέγχου
2.1. Εξοπλισμός αντιστάθμισης άεργου ισχύος
Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να εξοπλιστούν με εξοπλισμό αντιστάθμισης αέργου ισχύος, όπως συσκευές αντιστάθμισης στατικής αέργου ισχύος (SVG) και στατικούς σύγχρονους αντισταθμιστές (STATCOM). Αυτές οι συσκευές μπορούν να ανταποκριθούν γρήγορα στη ζήτηση του δικτύου, να ρυθμίσουν την άεργη ισχύ εξόδου και να βελτιώσουν τη σταθερότητα τάσης του δικτύου.
2.2. Έλεγχος άεργου ισχύος μετατροπέα
Οι σύγχρονοι μετατροπείς έχουν συνήθως δυνατότητες ρύθμισης άεργου ισχύος. Ρυθμίζοντας τη φάση του ρεύματος εξόδου του μετατροπέα, οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να επιτύχουν δυναμική ρύθμιση της άεργου ισχύος για να καλύψουν τις ανάγκες του δικτύου ισχύος. Ο μετατροπέας μπορεί να ρυθμιστεί σε "λειτουργία απόκρισης άεργου ισχύος" για αυτόματη προσαρμογή της άεργης ισχύος εξόδου σύμφωνα με τις αλλαγές στην τάση του δικτύου.
2.3. Δυναμικός έλεγχος τάσης
Κατά τη λειτουργία που συνδέεται με το δίκτυο, οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί μπορούν να παρακολουθούν την τάση του δικτύου σε πραγματικό χρόνο και να προσαρμόζουν την άεργη ισχύ μέσω στρατηγικών δυναμικού ελέγχου τάσης. Αυξήστε την άεργο ισχύ εξόδου όταν η τάση είναι χαμηλή. Μειώστε την άεργη ισχύ εξόδου όταν η τάση είναι πολύ υψηλή για να διατηρήσετε την τάση του δικτύου σε ασφαλές εύρος.
3 Δυσκολίες στην τεχνολογία ελέγχου των φωτοβολταϊκών σταθμών
Πρότυπα διασύνδεσης:Διαφορετικές περιοχές και χώρες έχουν διαφορετικά πρότυπα σύνδεσης στο δίκτυο και απαιτήσεις για φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής πρέπει να συμμορφώνονται με τα τοπικά πρότυπα διασύνδεσης του δικτύου κατά τον έλεγχο της ενεργού και αέργου ισχύος, κάτι που μπορεί να φέρει ορισμένες τεχνικές προκλήσεις.
Διακυμάνσεις πλέγματος:Οι διακυμάνσεις στο φορτίο και την τάση του δικτύου επηρεάζουν άμεσα τη στρατηγική ελέγχου ισχύος των φωτοβολταϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Κατά τις ώρες αιχμής, οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί ενδέχεται να αντιμετωπίσουν την πρόκληση της αυξημένης ζήτησης ενεργού ισχύος, ενώ σε περιόδους εκτός αιχμής, μπορεί να χρειαστεί να μειώσουν την παραγωγή.
Τεχνολογική ωριμότητα:Αν και οι σύγχρονοι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς έχουν ισχυρές δυνατότητες ελέγχου, η ωριμότητα των αλγορίθμων ελέγχου και των τεχνολογιών τους πρέπει να βελτιώνεται συνεχώς σε πρακτικές εφαρμογές για να αντιμετωπίσουν το όλο και πιο περίπλοκο περιβάλλον του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Έξυπνος έλεγχος:Με την ανάπτυξη του Διαδικτύου των Πραγμάτων και της τεχνολογίας τεχνητής νοημοσύνης, οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί θα κινηθούν σταδιακά προς τον ευφυή έλεγχο. Μέσω της ανάλυσης δεδομένων και της μηχανικής εκμάθησης, οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί μπορούν να βελτιστοποιήσουν στρατηγικές ελέγχου σε πραγματικό χρόνο για ενεργό και αέριο ισχύ, βελτιώνοντας την απόδοση παραγωγής ενέργειας και τη σταθερότητα του δικτύου.
Διαχείριση κατανεμημένης ενέργειας:Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής θα αποτελούν σημαντικό συστατικό της κατανεμημένης ενέργειας και θα λειτουργούν σε συνέργεια με άλλα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Με τη δημιουργία ενός κατανεμημένου συστήματος διαχείρισης ενέργειας, μπορεί να επιτευχθεί ο συνεργατικός προγραμματισμός πολλαπλών πηγών ενέργειας, βελτιώνοντας περαιτέρω την ευελιξία και την αξιοπιστία του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.