Στο σύστημα ισχύος, η ενσωμάτωση συσκευών αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να έχει αντίκτυπο στον συντελεστή ισχύος του δικτύου, ειδικά σε ορισμένα σενάρια λειτουργίας, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μείωση του συντελεστή ισχύος και να οδηγήσει σε πρόστιμα για τις επιχειρήσεις που καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό είναι επιζήμιο για τα οικονομικά οφέλη της αποθήκευσης ενέργειας και της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας των επιχειρήσεων. Γιατί λοιπόν η ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας μειώνει τον συντελεστή ισχύος του ηλεκτρικού δικτύου και πώς πρέπει να αντιμετωπιστεί;
1 Ο βασικός λόγος για τον συντελεστή χαμηλής ισχύος που προκαλείται από την ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας
Ο συντελεστής ισχύος είναι ένας σημαντικός δείκτης για τη μέτρηση της αναλογίας της ενεργού ισχύος στην ολική ισχύ σε ένα σύστημα ενέργειας. Συντελεστής ισχύος=p\/s, όπου το p είναι ενεργή ισχύ και το S είναι εμφανής ισχύς. Ο συντελεστής ισχύος μειώνεται μετά τη σύνδεση του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, κυρίως που σχετίζεται με τους ακόλουθους παράγοντες:
1. Χαρακτηριστικά αντιδραστικής ισχύος των μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας (υπολογιστές)
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας συνήθως συνδέονται με το πλέγμα μέσω μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας. Το PCS είναι ουσιαστικά ένας ηλεκτρονικός μετατροπέας ισχύος, ο οποίος μπορεί να δημιουργήσει τα ακόλουθα ζητήματα κατά τη διάρκεια της λειτουργίας:
Τα μη ιδανικά χαρακτηριστικά των συσκευών μεταγωγής:Οι IGBT και άλλες συσκευές μεταγωγής έχουν μεταβατική αντιδραστική ζήτηση ισχύος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετακίνησης, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει την έγχυση ή την απορρόφηση αντιδραστικής ισχύος στο δίκτυο.
Ο αντίκτυπος της στρατηγικής ελέγχου:Εάν οι PCS υιοθετήσουν "σταθερό ενεργό έλεγχο ισχύος" χωρίς ρύθμιση κλειστού βρόχου της αντιδραστικής ισχύος, ο συντελεστής ισχύος του μπορεί να αποκλίνει από 1. Για παράδειγμα, όταν το σύστημα πρέπει να ανταποκριθεί γρήγορα στις ενεργές διακυμάνσεις της ισχύος, οι υπολογιστές μπορεί να απορροφήσουν προσωρινά την καθυστέρηση της αντιδραστικής ισχύος λόγω των περιορισμών του ρεύματος βρόχου εύρους ζώνης, με αποτέλεσμα τη μείωση του ενεργού παράγοντα ισχύος.
Αρμονική ρύπανση:Η διαμόρφωση PWM των PCS δημιουργεί αρμονικά ρεύματα (όπως η 5η και η 7η αρμονική), τα οποία αυξάνουν την φαινομενική ισχύ του συστήματος και μειώνουν έμμεσα τον συντελεστή ισχύος.
2. Λειτουργία Λειτουργίας μεταγωγής του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας
Όταν το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας αλλάζει μεταξύ των τρόπων φόρτισης και εκφόρτισης, ενδέχεται να υπάρχουν διακυμάνσεις στην αντιδραστική ισχύ:
Λειτουργία φόρτισης:Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι ισοδύναμο με ένα "επαγωγικό φορτίο", το οποίο μπορεί να απορροφήσει την αντιδραστική ισχύ (ειδικά στα αρχικά στάδια της φόρτισης της μπαταρίας, όπου το ρεύμα είναι μεγάλο και η φάση καθυστερήσεων).
Λειτουργία εκφόρτισης:Εάν ο έλεγχος PCS είναι ακατάλληλος, μπορεί να εξάγει προηγμένη αντιδραστική ισχύ (όπως όταν η απορρόφηση της μπαταρίας, ο μετατροπέας μπορεί να εισέλθει στην χωρητική περιοχή εργασίας λόγω διακυμάνσεων τάσης DC).
Μεταβατική διαδικασία:Κατά τη διάρκεια της εναλλαγής τρόπου λειτουργίας, ο βρόχος κλειδώματος φάσης (PLL) των υπολογιστών μπορεί να χάσει κλειδαριά λόγω των διακυμάνσεων της τάσης στο ηλεκτρικό δίκτυο, με αποτέλεσμα την απώλεια ελέγχου του αντιδραστικού ρεύματος και της βραχυπρόθεσμης μείωσης του συντελεστή ισχύος.
3. Αντίσταση πλέγματος και συντονισμός συστήματος
Όταν το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο διανομής, εάν υπάρχει επαγωγική αντίσταση στο δίκτυο (όπως μακρές γραμμές, αντίδραση διαρροής μετασχηματιστή), μπορεί να σχηματίσει ένα κύκλωμα συντονισμού LC με τον πυκνωτή φιλτραρίσματος του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας:
Ο συντονισμός ενισχύει τα αρμονικά ρεύματα μιας συγκεκριμένης συχνότητας, οδηγώντας σε αύξηση της αντιδραστικής ισχύος και σε επιδείνωση του συντελεστή ισχύος. Όταν ο πυκνωτής φίλτρου εξόδου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας αντηχεί με την επαγωγή του πλέγματος σε μια ορισμένη αρμονική συχνότητα, το αρμονικό ρεύμα μπορεί να φτάσει αρκετές φορές το ονομαστικό ρεύμα, αυξάνοντας σημαντικά την εμφανή ισχύ S
4. Η συνεργιστική επίδραση των πολλαπλών μονάδων αποθήκευσης ενέργειας
Σε μονάδες παραγωγής ενέργειας μεγάλης κλίμακας, πολλαπλές μονάδες αποθήκευσης ενέργειας (όπως συστάδες μπαταριών) που συνδέονται παράλληλα με το πλέγμα ενδέχεται να επιδεινώσουν τα ζητήματα συντελεστή ισχύος λόγω των ακόλουθων λόγων:
Ασυνέπεια παραμέτρων:Οι παράμετροι ελέγχου κάθε υπολογιστών (όπως οι παραμέτρους του ρυθμιστή PI και ο νεκρός χρόνος) έχουν μικρές διαφορές, με αποτέλεσμα την ανομοιογενή κατανομή του αντιδραστικού ρεύματος κατά τη διάρκεια της παράλληλης σύνδεσης και της υπερφόρτωσης ορισμένων μονάδων.
Πρόβλημα κυκλοφορίας ρεύματος:Οι παράλληλοι υπολογιστές μπορούν να παράγουν ρεύμα κυκλοφορίας λόγω διαφορών φάσης τάσης ή εύρους, οι οποίες περιέχουν μεγάλη ποσότητα αντιδραστικών εξαρτημάτων ισχύος και μειώνουν περαιτέρω το συνολικό συντελεστή ισχύος του συστήματος.
2 Η επίδραση της υποβάθμισης του συντελεστή ισχύος
1. Αυξημένες απώλειες ηλεκτρικού δικτύου:Η αντιδραστική ισχύς μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες απώλειες χαλκού σε γραμμές μεταφοράς και μετασχηματιστές, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα του συστήματος.
2. Μειωμένη σταθερότητα τάσης:Η αντιδραστική ισχύς LAG μπορεί να προκαλέσει πτώση τάσης στο ηλεκτρικό δίκτυο, ειδικά στο τέλος του δικτύου διανομής, το οποίο μπορεί να επηρεάσει την κανονική λειτουργία άλλων φορτίων.
3. Κίνδυνος ποινής ηλεκτρικής ενέργειας:Οι περισσότερες εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας έχουν απαιτήσεις αξιολόγησης για συντελεστή ηλεκτρικής ενέργειας (όπως πρόστιμα για συντελεστή ισχύος κάτω από 0. 9). Εάν ο συντελεστής ισχύος δεν πληροί το πρότυπο μετά τη σύνδεση της αποθήκευσης ενέργειας, μπορεί να αυξήσει το κόστος λειτουργίας.
4. Σύντομη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού:Οι αρμονικές και τα αντιδραστικά ρεύματα μπορούν να προκαλέσουν αυξημένη θέρμανση εξοπλισμού όπως μετασχηματιστές και καλώδια, επιτάχυνση της γήρανσης της μόνωσης.
3 Λύση για βελτιστοποίηση συντελεστή ισχύος
Για την αντιμετώπιση του προβλήματος του παράγοντα ισχύος που προκαλείται από την πρόσβαση στην αποθήκευση ενέργειας, μπορεί να υιοθετηθεί μια ολοκληρωμένη στρατηγική "βελτίωσης εξοπλισμού+βελτιστοποίηση ελέγχου+συνεργασία συστήματος":
1. Στατική γεννήτρια VAR (SVG)
Το SVG παράγει το απαιτούμενο αντιδραστικό ρεύμα (καθυστέρηση ή οδηγώντας) σε πραγματικό χρόνο μέσω ενός μετατροπέα πηγής τάσης, αντισταθμίζοντας γρήγορα την αντιδραστική ζήτηση ισχύος του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας (ο χρόνος απόκρισης μπορεί να φτάσει στο επίπεδο MS). Το εύρος δυναμικής ρύθμισης είναι ευρύ (-1 έως +1 συντελεστής ισχύος), ο οποίος μπορεί να καταστείλει ταυτόχρονα τις αρμονικές και είναι κατάλληλο για σενάρια διακύμανσης υψηλής ισχύος (όπως νέα συστήματα κατανομής ενέργειας και αποθήκευσης).
Η μέθοδος διαμόρφωσης είναι η εγκατάσταση του κεντρικού SVG στο σημείο σύνδεσης του πλέγματος του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής ενέργειας ή η ενσωμάτωση κατανεμημένου SVG μικρής χωρητικότητας σε κάθε μονάδα PCS για την επίτευξη επιτόπιας αντιστάθμισης αντιδραστικής ισχύος.
2. Βελτιστοποίηση ελέγχου του μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας (PCS)
Προσθέστε έναν εξωτερικό βρόχο αντιδραστικής ισχύος στη στρατηγική ελέγχου των υπολογιστών και υπολογίστε την απαιτούμενη τιμή αναφοράς αντιδραστικής ισχύος σε πραγματικό χρόνο, ανιχνεύοντας την τάση και το ρεύμα του πλέγματος, έτσι ώστε οι υπολογιστές να μπορούν να εξάγουν ή να απορροφήσουν ενεργά την αντιδραστική ισχύ και να διατηρήσουν συντελεστή ισχύος 1.
3. Σχεδιασμός υλικού και αντιστοίχιση παραμέτρων
Βελτιστοποιήστε τις παραμέτρους φιλτραρίσματος:Σχεδιασμός παραμέτρων φίλτρου PCS (όπως τιμές επαγωγής και χωρητικότητας) με βάση τα χαρακτηριστικά αντίστασης του ηλεκτρικού δικτύου, αποφεύγοντας τις συχνότητες συντονισμού.
Επιλέξτε συσκευές υψηλής ισχύος:Χρησιμοποιήστε ευρείες συσκευές ημιαγωγών Bandgap, όπως καρβίδιο πυριτίου (SIC) και νιτρίδιο του γαλλίου (GAN) για να μειώσετε τις απώλειες μεταγωγής και τις απαιτήσεις αντιδραστικής ισχύος.
Κατανεμημένη αποζημίωση για κατανεμημένη αποθήκευση ενέργειας:Για την κατανεμημένη αποθήκευση ενέργειας (όπως τα συστήματα φωτοβολταϊκής αποθήκευσης των χρηστών), μπορούν να εγκατασταθούν μικρά συστήματα αντιστάθμισης αντιδραστικής ισχύος (όπως οι πυκνωτές μεταγωγής θυρίστορ) TSC) σε κάθε μονάδα αποθήκευσης ενέργειας για τη μείωση της μετάδοσης αντιδραστικής ισχύος στο ηλεκτρικό δίκτυο.
4 Προτάσεις εφαρμογής
1. Εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας μεγάλης κλίμακας
Υιοθετώντας ένα σχήμα συνδυασμού του "Αντιδραστηρίου ενεργητικού ελέγχου ισχύος+SVG Δυναμική αντιστάθμιση+ενεργός αρμονικός έλεγχος φίλτρου".
2. Σύστημα αποθήκευσης ενεργειακής από πλευράς χρήστη (βιομηχανική και εμπορική αποθήκευση ενέργειας)
Θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στη βελτιστοποίηση της στρατηγικής ελέγχου του μετατροπέα (όπως ο καθορισμός μιας σταθερής τιμής συντελεστή ισχύος), σε συνδυασμό με τις μικρές τράπεζες πυκνωτών για αντιστάθμιση στατικής αντιδραστικής ισχύος.
3. Σενάριο microgrid
Υιοθετώντας τον έλεγχο της πτώσης και την προσαρμοστική αντιστάθμιση αντιδραστικής ισχύος, σε συνδυασμό με τα τοπικά χαρακτηριστικά φορτίου για τη δυναμική προσαρμογή της αντιδραστικής ισχύος, για να εξασφαλιστεί σταθερός συντελεστής ισχύος πάνω από 0.
5 Συμπέρασμα
Η ενσωμάτωση των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στο ηλεκτρικό δίκτυο οδηγεί σε μείωση του συντελεστή ισχύος, η οποία είναι ουσιαστικά το αποτέλεσμα των συνδυασμένων επιδράσεων των χαρακτηριστικών αντιδραστικής ισχύος, της αρμονικής ρύπανσης και των παραμέτρων συστήματος που αντιστοιχούν σε ηλεκτρονικά εξοπλισμό ισχύος. Χρησιμοποιώντας δυναμικές συσκευές αντιστάθμισης ισχύος (όπως SVG), βελτιστοποίηση στρατηγικών ελέγχου PCS και συντονισμού του προγραμματισμού του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, ο συντελεστής ισχύος μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά.