Οι τεχνολογίες παρακολούθησης δικτύου και διαμόρφωσης δικτύου των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας, οι οποίοι έχουν σημαντικές διαφορές στους ρόλους, τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τα σενάρια εφαρμογής στο σύστημα ισχύος.
Διαφορά
Μέθοδος σύνδεσης δικτύου:
Και οι δύο συνδέονται στο δίκτυο μέσω μετατροπέων, αλλά οι αρχές λειτουργίας τους είναι διαφορετικές. Ο εξοπλισμός που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο λειτουργεί ως πηγή ρεύματος, βασιζόμενος στην τάση αναφοράς που παρέχεται από το εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο για να συγχρονίσει τη δική του έξοδο. Και ο εξοπλισμός κτιρίου δικτύου είναι σαν μια πηγή τάσης, ικανή να διαμορφώνει ανεξάρτητα σταθερή τάση και συχνότητα χωρίς εξωτερική υποστήριξη δικτύου.
Συνεισφορά σταθερότητας:
Η αποθήκευση ενέργειας που συνδέεται με το δίκτυο λειτουργεί κυρίως σε σταθερό περιβάλλον δικτύου και δεν έχει τη δυνατότητα να παρέχει υποστήριξη τάσης ή συχνότητας. Αντίθετα, η αποθήκευση ενέργειας με βάση το δίκτυο συνεχίζει να παρέχει ισχύ σε φορτία κατά τη διάρκεια βλαβών του δικτύου και βοηθά στη διατήρηση της σταθερότητας και της αξιοπιστίας των τοπικών δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας.
Σενάρια εφαρμογής:
Ο ακόλουθος τύπος δικτύου είναι κατάλληλος για χρήση σε μεγάλα δίκτυα ισχύος με καλή σταθερότητα, με χαμηλό κόστος και εύκολη εφαρμογή. Ο τύπος δικτύου είναι πιο κατάλληλος για εφαρμογή σε κατανεμημένα συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μικροδίκτυα ή απομακρυσμένες περιοχές, ειδικά σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ταχεία απόκριση ή βραχυπρόθεσμη υψηλή ικανότητα υπερφόρτωσης.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Ακολουθήστε τον τύπο δικτύου
Πλεονεκτήματα: Απλή και αξιόπιστη δομή, χαμηλό αρχικό κόστος επένδυσης. Εύκολη ενσωμάτωση στην υπάρχουσα υποδομή ηλεκτρικής ενέργειας.
Μειονέκτημα: Έλλειψη ικανότητας υποστήριξης για το ηλεκτρικό δίκτυο, αδυναμία διατήρησης της λειτουργίας ανεξάρτητα σε περίπτωση αστάθειας του δικτύου.
Τύπος δικτύου
Πλεονεκτήματα: Ανεξάρτητη κατασκευή του δικτύου ισχύος, παροχή υποστήριξης τάσης και συχνότητας. Έχοντας ισχυρότερη ευελιξία και προσαρμοστικότητα, ειδικά όταν αντιμετωπίζετε απροσδόκητες καταστάσεις.
Μειονεκτήματα: Οι σχετικά σύνθετες τεχνικές απαιτήσεις είναι υψηλότερες, η αρχική επένδυση είναι μεγαλύτερη και η δυσκολία σχεδιασμού και υλοποίησης είναι επίσης μεγαλύτερη.
Παράδειγμα
Ακολουθήστε το παράδειγμα δικτύου
Ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας λιθίου 500kW/1MWh έχει εγκατασταθεί σε βιομηχανικό πάρκο στη νότια Κίνα. Το σύστημα υιοθετεί ένα πλέγμα που ακολουθεί το PCS (Power Conversion System) και χρησιμοποιείται κυρίως για ξύρισμα αιχμής, πλήρωση κοιλάδων και ομαλή παραγωγή νέας ενέργειας. Σε αυτό το έργο, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας συνδέεται με τον φωτοβολταϊκό σταθμό και συνδέεται με το ηλεκτρικό δίκτυο. Το σύστημα ελέγχου EMS χρησιμοποιείται για συντονισμένο έλεγχο για τη βελτιστοποίηση της οικονομίας ηλεκτρικής ενέργειας ολόκληρου του πάρκου.
Παράδειγμα τύπου κατασκευής δικτύου
Η State Grid Corporation of China δημοσίευσε μια έκθεση σχετικά με τον έλεγχο του δικτύου αποθήκευσης ενέργειας και τις δοκιμές σύνδεσης στο δίκτυο για το 2024, η οποία ανέφερε ότι βασικοί δείκτες απόδοσης όπως η ρύθμιση της πρωτογενούς συχνότητας, η απόκριση αδράνειας και ο έλεγχος απόσβεσης του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας τύπου δικτύου έχουν επαληθευτεί μέσω πραγματικές δοκιμές.
Για παράδειγμα, σε μια δοκιμή ρύθμισης συχνότητας, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας τύπου δικτύου επέδειξε εξαιρετική ταχύτητα δυναμικής απόκρισης, ικανό να προσαρμόσει την ενεργή ισχύ εξόδου μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, βοηθώντας το ηλεκτρικό δίκτυο να αποκαταστήσει γρήγορα τη σταθερότητα της συχνότητας.
Σύγκριση παραμέτρων
Υπολογιστές συνδεδεμένοι στο δίκτυο: χαρακτηρίζονται τυπικά από χαρακτηριστικά πηγής ρεύματος, με την ισχύ εξόδου να επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες του δικτύου, κατάλληλο για διαχείριση ενέργειας σε συμβατικά περιβάλλοντα δικτύου. Μια τυπική εφαρμογή είναι το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας λιθίου 500kW/1MWh στην παραπάνω περίπτωση, κύριο καθήκον του οποίου είναι να παρακολουθεί τις αλλαγές στο ηλεκτρικό δίκτυο και να διασφαλίζει την ομαλή ανταλλαγή ενέργειας.
PCS τύπου δικτύου: παρουσιάζει χαρακτηριστικά πηγής τάσης, ικανό να ρυθμίζει ενεργά την τάση και τη συχνότητα εξόδου και να διατηρεί τη συνέχεια της τροφοδοσίας ακόμη και σε περίπτωση διακοπής του δικτύου. Αυτοί οι τύποι συστημάτων είναι συχνά εξοπλισμένοι με πιο προηγμένους αλγόριθμους και τεχνολογίες ελέγχου, όπως στρατηγικές ελέγχου συγχρονισμού ισχύος, οι οποίες τους επιτρέπουν να προσαρμόζουν απευθείας την ενεργό/άεργο ισχύ όταν η έξοδος παρουσιάζει διακυμάνσεις στην πλευρά παραγωγής ενέργειας.
Υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές στις στρατηγικές ελέγχου των τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας που ακολουθούν και σχηματίζουν δίκτυο, οι οποίες αντικατοπτρίζονται στον τρόπο αλληλεπίδρασης με το δίκτυο, ανταπόκρισης στις αλλαγές στο δίκτυο και στους τύπους υπηρεσιών που παρέχουν.
Οι συγκεκριμένες διαφορές μεταξύ των δύο στρατηγικών τεχνικού ελέγχου:
Στόχοι ελέγχου
Έλεγχος ακόλουθου δικτύου: Ο πυρήνας του είναι να ακολουθεί την κατάσταση του ηλεκτρικού δικτύου, δηλαδή ο μετατροπέας προσαρμόζει την έξοδό του σύμφωνα με την τάση και τη συχνότητα του δικτύου ισχύος. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο ελέγχου, ο μετατροπέας θεωρείται ως πηγή ρεύματος, η οποία διοχετεύει όσο το δυνατόν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο και αποσυνδέεται αυτόματα για να προστατευτεί σε περίπτωση διαταραχών του δικτύου. Ως εκ τούτου, το κύριο καθήκον του μετά τον έλεγχο του δικτύου είναι να μεγιστοποιήσει τη χρήση της νέας ενέργειας στο υπάρχον πλαίσιο του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Έλεγχος τύπου δικτύου: στοχεύει στην προσομοίωση της συμπεριφοράς των παραδοσιακών σύγχρονων γεννητριών, στην ενεργή εγκατάσταση και διατήρηση των επιπέδων τάσης και συχνότητας των τοπικών δικτύων ισχύος. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και χωρίς υποστήριξη εξωτερικού δικτύου ισχύος, οι μετατροπείς τύπου δικτύου μπορούν να σχηματίσουν ένα σταθερό περιβάλλον τροφοδοσίας. Οι μετατροπείς τύπου δικτύου είναι ουσιαστικά πηγές τάσης που εξάγουν τάση και συχνότητα μέσω των εσωτερικών σημάτων παραμέτρων τάσης. Μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα ή παράλληλα με άλλες πηγές ενέργειας.
Μηχανισμός απόκρισης
Έλεγχος ακόλουθου δικτύου: Λόγω της εξάρτησης από εξωτερικά δίκτυα ισχύος για την παροχή σημάτων αναφοράς, οι μετατροπείς του δικτύου που ακολουθούν ενδέχεται να μην είναι σε θέση να παρέχουν αποτελεσματική υποστήριξη στο δίκτυο όταν συμβαίνουν σφάλματα ή μη φυσιολογικές διακυμάνσεις και μπορεί να επιλέξουν την αποσύνδεση για λόγους αυτοπροστασίας. Για παράδειγμα, σε συνθήκες χαμηλής τάσης (LVRT) ή υψηλής τάσης (HVRT), οι συνδεδεμένοι με το δίκτυο μετατροπείς πρέπει να μειώσουν γρήγορα την ισχύ εξόδου ή ακόμα και να σταματήσουν εντελώς την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για να αποφευχθεί η καταστροφή του εξοπλισμού.
Έλεγχος τύπου δικτύου: Με ισχυρότερη δυνατότητα "ride through", μπορεί να λειτουργεί συνεχώς κατά τη διάρκεια σφαλμάτων του δικτύου ισχύος και να διοχετεύει το απαραίτητο ρεύμα βραχυκυκλώματος ή να απελευθερώνει κινητική ενέργεια στο σύστημα, βοηθώντας στην αποκατάσταση της σταθερότητας τάσης και συχνότητας. Αυτό καθιστά τους μετατροπείς τύπου δικτύου πιο κατάλληλους για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή σταθερότητα δικτύου, όπως μικροδίκτυα ή ανεξάρτητα συστήματα τροφοδοσίας σε απομακρυσμένες περιοχές.
Χαρακτηριστικά Εξυπηρέτησης
Έλεγχος ακόλουθου δικτύου: εξυπηρετεί κυρίως τη διαχείριση ενέργειας, όπως το ξύρισμα αιχμής και το γέμισμα κοιλάδων, την εξομάλυνση της διακοπτόμενης παραγωγής ενέργειας κ.λπ. Αυτός ο τύπος εφαρμογής συνήθως συμβαίνει σε περιβάλλοντα μεγάλων δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας, όπου το ίδιο το δίκτυο έχει επαρκή αδράνεια και δύναμη για να απορροφήσει οποιαδήποτε πιθανή αστάθεια .
Έλεγχος τύπου δικτύου: Εκτός από τη διαχείριση ενέργειας, παρέχει επίσης σημαντικές βοηθητικές υπηρεσίες, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, γρήγορης υποστήριξης τάσης, απόκρισης αδράνειας, ρύθμισης πρωτογενούς συχνότητας κ.λπ. Αυτές οι λειτουργίες είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση του επιπέδου ρεύματος βραχυκυκλώματος του συστήματος και ενίσχυση της ανθεκτικότητας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Αλγόριθμος ελέγχου
Έλεγχος παρακάτω δικτύου: Γενικά, ο αλγόριθμος παρακολούθησης μέγιστης ισχύος (MPPT) χρησιμοποιείται για τη διασφάλιση της μέγιστης απόδοσης χρήσης της νέας ενέργειας, ενώ συνεργάζεται με την τεχνολογία κλειδωμένου βρόχου φάσης (PLL) για την επίτευξη συγχρονισμού με το ηλεκτρικό δίκτυο.
Έλεγχος τύπου πλέγματος: βασίζεται περισσότερο σε προηγμένους αλγόριθμους όπως το Droop Control και το Virtual Synchronous Machine (VSG), που μιμούνται τη δυναμική συμπεριφορά των σύγχρονων γεννητριών για καλύτερη προσαρμογή στις μεταβατικές διαδικασίες των συστημάτων ισχύος.
