Недавно су били чести извештаји о складиштењу енергије на мрежи. Дакле, која је разлика између складиштења енергије на мрежи и складиштења енергије на мрежи?
Стабилни синхрони извори енергије као што су топлотна енергија, хидроенергија и нуклеарна енергија су изградили стабилну синхрони енергетски систем наизменичне струје. Традиционални синхрони генератори на угаљ и гас могу да обезбеде подршку инерцији и регулацију напона и фреквенције за електроенергетску мрежу, и сматрају се „каменом баласта“ за безбедност електроенергетског система. Са све већом стопом продора нове енергетске и енергетске електронске опреме, енергетски систем прелази на ниску инерцију и слабу електроенергетску мрежу са малим пригушењем, што представља озбиљне изазове за безбедан и стабилан рад електроенергетског система.
Нови електроенергетски систем има карактеристике „двоструког високог“ и „две модернизације“
1. Предговор
У електрохемијским системима за складиштење енергије, претварачи за складиштење енергије су важна компонента одмах иза батерија. Конвертор за складиштење енергије (ПЦС) укључује исправљач и инвертер, који одређују квалитет и карактеристике излазне електричне енергије. У режиму повезивања на мрежу, током периода малог оптерећења, претварач за складиштење енергије исправља наизменичну струју у мрежи у једносмерну да би напунио батерију; Током периода вршног оптерећења, претварач за складиштење енергије претвара једносмерну струју у батерији у наизменичну и шаље је назад у електричну мрежу. Стога, у контексту великог мрежног повезивања нове енергије, технологија управљања инверторима је кључна за изградњу складишта енергије на мрежи.
Постоје две главне контролне технологије за претвараче, односно Грид Фолловинг технологија управљања и Грид Форминг контролна технологија. Тренутно, претварачи за складиштење енергије повезани на мрежу обично користе мрежу која прати технологију управљања.
Пошто су све нове јединице за производњу енергије засноване на енергији ветра и сунца повезане са мрежом преко инвертера, у циљу изградње ефикасног и стабилног новог електроенергетског система заснованог на новој енергији, контролне карактеристике инвертера на овим прикључцима повезаним на мрежу су привукле велику пажњу и истраживања. Као два важна техничка правца, праћење мреже и изградња мреже имају значајну примену у побољшању стабилности електричне мреже и капацитета потрошње нове енергије.
2. Мрежа која прати складиштење енергије
Систем за складиштење енергије повезан са мрежом је у суштини извор струје који не може сам да обезбеди подршку за напон и фреквенцију, и мора се ослањати на напон и фреквенцију мреже. У режиму праћења мреже, претварач за складиштење енергије прецизно хвата информације о фази мреже и мери фазу тачке прикључка на мрежу (ПЦЦ) кроз фазно закључану петљу (ПЛЛ) да би се постигла синхронизација са мрежом. Међутим, овај начин контроле онемогућава систем за складиштење енергије да самостално обезбеди подршку напона и фреквенције и мора се ослањати на стабилан напон и фреквенцију које обезбеђује електрична мрежа да би правилно функционисао. У острвским режимима и режимима ван мреже, системи за складиштење енергије који прате мрежу неће моћи нормално да раде. Стога су системи за складиштење енергије повезани на мрежу погоднији за подручја са бољом стабилношћу мреже.
У методи контроле мреже праћења (ГФЛ), у случају слабе електричне мреже и ниске физичке инерције, брзина одзива и способност када је електрична мрежа поремећена су релативно слабе, и не може активно да обезбеди подршку напона и фреквенције као што је мрежа која се формира. технологије. Метода управљања која прати мрежу ће се суочити са проблемима стабилности, и у овом случају, претварач је погоднији за усвајање методе управљања формирањем мреже (ГФМ).
Највећа разлика од претварача повезаних на мрежу је у томе што они имају могућност подешавања фреквенције и контролног напона, омогућавајући им да обезбеде подршку инерцији попут синхроних генератора. И енергија ветра и фотонапонски се могу накнадно опремити и опремити инвертерима типа мреже како би се обезбедила виртуелна инерција и пригушење за систем, али флуктуирајуће карактеристике обновљиве енергије чине га неспособним да обезбеди одрживу и стабилну подршку за систем. Складиштење енергије засновано на мрежи има предности складиштења енергије и брзог одзива снаге, што не само да може пружити услуге енергетског баланса за електричну мрежу, већ и пружити стабилну подршку са већим дометом и дужим трајањем.
Стога је додавање нових стратегија управљања систему за складиштење енергије на страни нове енергије, омогућавајући му да има могућности регулације фреквенције и контроле напона синхроних генератора или сличних синхроних генератора, формирајући систем за складиштење енергије на мрежи, постало изводљиво решење за актуелну нову стратегију повезивања на електроенергетску мрежу.
3. Складиштење енергије формирања мреже
Мрежни систем за складиштење енергије је у суштини извор напона који може аутономно подесити параметре напона, дати стабилан напон и фреквенцију, побољшати могућности подршке напона и фреквенције претварача и побољшати стабилност електроенергетског система. У смислу подршке фреквенцији и инерцији, систем за складиштење енергије типа мреже контролише ослобађање складиштења енергије на страни једносмерне струје, што је еквивалентно механичкој енергији инерције синхроне машине или енергији пригушења, чиме се обезбеђује инерциони одзив и сузбијање осцилација.
Мрежни систем за складиштење енергије састоји се од мрежног претварача, појачаног трансформатора и електричних водова. Промена капацитета система ће директно утицати на еквивалентну импедансу мрежних инвертера, појачивача трансформатора и електричних водова. Стога се складиште енергије у мрежи не може једноставно сматрати идеалним извором напона. У смислу напонске подршке, систем за складиштење енергије на мрежи обликује претварач за складиштење енергије у карактеристичан екстерни извор напона кроз механизам за контролу синхронизације снаге. Може независно да конструише амплитуду и фазу бочног напона наизменичне струје без ослањања на спољашњи систем наизменичне струје, пружајући снажну подршку напона за систем напајања. Стога су системи за складиштење енергије засновани на мрежи погоднији за регионе са високим уделом приступа обновљивој енергији.
Технологија складиштења енергије формирања мреже може побољшати снагу система, повећати однос кратког споја и постићи еластичне системе напајања, омогућавајући више нивое производње обновљиве енергије и поуздан транспорт енергије. Систем за складиштење енергије Грид Форминг даље стабилизује таласни облик напона и висок квалитет електричне енергије у мрежи, истовремено смањујући међурегионалне или локалне флуктуације у мрежи.
Технологија складиштења енергије заснована на мрежи побољшава капацитет преоптерећења коришћењем супер дистрибуираног ПЦС-а за изградњу извора напона који подржава стабилан рад електричне мреже. Може да игра улогу у брзој регулацији фреквенције и напона, повећавајући инерцију и подршку капацитета кратког споја, потискујући широкопојасне осцилације и повећавајући стабилност електроенергетског система.
За разлику од традиционалног складиштења енергије на мрежи, складиште енергије засновано на мрежи може активно да идентификује ситуацију у електричној мрежи и финије и активније сузбија флуктуације у мрежи.
4. Перформансе мрежне конфигурације и методе контроле
Тренутно је широко коришћена опрема за складиштење енергије и даље технологија повезана са мрежом, а структурирано складиштење енергије је технологија у настајању. Поређење његових карактеристика са складиштењем енергије повезаном са мрежом приказано је у табели:
| Мрежа која прати складиштење енергије | Складиштење енергије формирања мреже |
| Може се сматрати извором константне струје | Може се сматрати извором напона |
| ПЛЛ је потребан | Нема потребе за ПЛЛ |
| Није могуће црни почетак | Може ли црно почети |
| Не може контролисати фреквенцију и напон електричне мреже | Може активно подесити излазну фреквенцију и напон |
| Користан за ограничавање струје квара и пролаз кроз имплементацију | Није погодно за ограничавање струје квара и пролазак кроз имплементацију |
| Ефикасност циклуса супериорна у односу на складиште енергије засновано на мрежи | Ефикасност циклуса нижа од складиштења енергије на мрежи |
| Не може да ради у систему електронске опреме са потпуном снагом (100%) | Теоретски, може да ради у систему електронске опреме у потпуности (100%) |
| Тренутно се широко користи, применљиво само на јаке електричне мреже, није погодно за изолована острва | Тренутно има ограничену примену и може се применити на слабе електричне мреже и изолована острва |
Примена складиштења енергије повезаног са мрежом углавном се фокусира на убризгавање активне снаге у мрежу кроз технологију праћења тачке максималне снаге (МППТ). Стога су извори реактивне снаге веома мали и често близу нуле. Из перспективе укупне ефикасности циклуса, складиштење енергије засновано на мрежи је привлачније. Једна од главних предности складиштења енергије заснованог на мрежи је да регулише напон и фреквенцију електричне мреже. Да би се постигао овај циљ, референтне вредности активне и реактивне снаге у складишту енергије у мрежи се стално мењају.
Са контролне перспективе, понашање складиштења енергије повезаног са мрежом може се апроксимирати као контролисани извор струје са паралелном високом импедансом. У поређењу са складиштењем енергије на мрежи, складиштење енергије засновано на мрежи може се апроксимирати као извор напона са ниском серијском импедансом. Још једна велика разлика између складиштења енергије на мрежи и контроле складиштења енергије засноване на мрежи је у томе што складиште енергије засновано на мрежи може успоставити сопствени референтни напон и фреквенцију без мрежног повезивања и има сличне радне карактеристике као синхрони генератори. Стога, складиште енергије засновано на мрежи теоретски може да ради у системима електронске опреме са потпуном снагом (100%) и погодно је за слабе мреже и изолована острва, док је складиштење енергије засновано на мрежи погодније за сценарије примене са снажном подршком мреже. Међутим, због тренутног ограничења расклопних уређаја, капацитет енергетских електронских уређаја за складиштење енергије у мрежи је обично велики да би задовољио захтеве протока струје квара, што њихову конструкцију чини скупом.
Уобичајене методе управљања за складиштење енергије у мрежи приказане су у табели 2, углавном подељене на контролу засновану на спуштању, контролу засновану на синхроној машини и друге методе управљања.
Обезбеђивање могућности виртуелне инерције је важан аспект метода контроле складиштења енергије засноване на мрежи. Контролне методе засноване на спуштању немају могућност да обезбеде виртуелну инерцију, пошто су типично контролери високог пропусног опсега. С друге стране, већина метода управљања заснованих на синхроним машинама може обезбедити виртуелну инерцију.
За глатку синхронизацију мреже, разлика напона између ПЦЦ-а и мреже у смислу амплитуде, фреквенције и фазе треба да буде минимизирана. Из тог разлога, методе управљања засноване на спуштеним и синхроним машинама обично захтевају да синхрона јединица одржава синхронизацију са електричном мрежом, коју одржава регулатор снаге, тако да нема потребе за синхроном јединицом током рада.
| Класификација | Контролна структура |
| Контрола пада | Контрола заснована на фреквенцији |
| Контрола пада на основу угла | |
| Контрола синхронизације снаге | |
| Управљање засновано на синхроној машини | Виртуелна синхрона машина |
| Симулација једначине замаха | |
| Побољшана контрола виртуелног синхроног генератора | |
| Синхрони претварач | |
| Контрола утакмице | |
| Друге методе контроле | Метода заснована на виртуелном осцилатору |
| Робусна контрола заснована на Х \ Х2 | |
| Контрола заснована на конфигурацији фреквенције |
Покренути су демонстрациони пројекти за складиштење енергије засновано на мрежи, како у земљи тако и у иностранству, а промовисана су сродна истраживања и велике примене. Међутим, као технологија у настајању, складиштење енергије засновано на мрежи је још увек у фази истраживања индустрије, а потражња за електричном мрежом још није јасна. Још увек нису успостављени релевантни прописи и стандарди. Последњих година, релевантне политике су активно уведене у Кини за подршку изградњи складишта енергије засноване на мрежи. Верује се да ће са технолошким напретком примена мрежног складиштења енергије постати све зрелија.
5. Тип мреже ПЦС у односу на тип мреже ПЦС
Систем за претварање енергије (ПЦС) и мрежа која следи ПЦС су два различита типа енергетских електронских претварача који имају различите примене и карактеристике у микромрежама и дистрибуираним енергетским системима.
1. Основни појмови
ПЦС типа мреже, такође познат као виртуелни синхрони генератор (ВСГ), може аутономно да успостави и одржава напон и фреквенцију мреже без спољне мреже, погодан за микромреже које раде на изолованим острвима.
ПЦС повезан на мрежу: Ослања се на постојање спољне електричне мреже и ради синхронизацијом напона и фреквенције спољне електричне мреже. Погодан је за микромреже које су повезане на мрежу.
2. Принцип рада
Тип мреже ПЦС:
Стратегија контроле:Усвајање виртуелне контроле инерције и пригушења ради симулације понашања синхроних генератора, способних да независно успостављају и одржавају напон и фреквенцију електричне мреже.
Стабилност:Има добар динамички одзив и стабилност, и може одржавати стабилан рад електричне мреже у острвском режиму.
Применљиви сценарији:Погодно за удаљена подручја, острва, војне базе и друге ситуације које захтевају независно напајање.
Тип мреже ПЦС:
Стратегија контроле:Усвајање контроле инвертера извора напона (ВСИ), синхронизовање напона и фреквенције спољне електричне мреже кроз фазно закључану петљу (ПЛЛ).
Стабилност:Ослања се на стабилност спољне електроенергетске мреже и нема могућност самосталног успостављања и одржавања електричне мреже.
Применљиви сценарији:Погодно за микромреже које су повезане на мрежу, као што су комерцијалне зграде, индустријски паркови итд.
3. Поређење параметара
| Параметар | Тип мреже ПЦС | Следећи тип мреже ПЦС |
| Контролни модел | Виртуелни синхрони генератор | Инвертер извора напона |
| Независна оперативна способност | Хаве | Немам |
| Могућност регулације фреквенције | Аутономна регулација | Пратите спољну електричну мрежу |
| Могућност регулације напона | Аутономна регулација | Пратите спољну електричну мрежу |
| Динамички одговор | Брз и стабилан | Зависи од спољне електричне мреже |
| Применљиви сценарији | Острвска операција | Рад повезан на мрежу |
| Типичне примене | Удаљени региони, острва | Пословни објекти и паркови |
| Типична опрема | ВСГ контролер | ВСИ контролер |
Пример
Пример 1: Умрежени ПЦС
Сценарио апликације:Мицрогрид на удаљеном острву
Параметри опреме:
Модел: АББ ПЦС100 ВСГ
Називна снага: 500 кВ
Називни напон: 400 В
Називна фреквенција: 50 Хз
Стратегија управљања: виртуелни синхрони генератор (ВСГ)
Динамичко време одзива: мање или једнако 20 мс
Одступање напона у стабилном стању: ± 1%
Девијација фреквенције у стационарном стању: ± 0.1 Хз
Независно време рада: веће или једнако 24 сата
Предности:
Могућност независног рада:способан да самостално одржава стабилан рад острвских микромрежа у случају кварова на спољној електроенергетској мрежи.
Брз динамички одговор:способан да брзо реагује на промене оптерећења и одржава стабилност електричне мреже.
Висока поузданост:погодан за дуготрајно стабилно напајање у удаљеним подручјима.
Пример 2: Тип мреже ПЦС
Сценарио апликације:Микромрежа пословне зграде
Параметри опреме:
Модел: СМА Сунни Триповер ЦОРЕ1
Називна снага: 25 кВ
Називни напон: 230 В
Називна фреквенција: 50 Хз
Стратегија управљања: Инвертер извора напона (ВСИ)
Динамичко време одзива: мање или једнако 10 мс
Одступање напона у стабилном стању: ± 1%
Девијација фреквенције у стационарном стању: ± 0.1 Хз
Време рада повезаног на мрежу: континуирани рад
Предности:
Могућност рада повезане са мрежом:Може се неприметно интегрисати у спољну електричну мрежу и постићи двосмерни проток енергије.
Висока ефикасност:У режиму повезивања на мрежу, има високу ефикасност конверзије.
Лако се интегрише:Погодно за дистрибуиране енергетске системе у комерцијалним зградама и индустријским парковима.
Свеобухватно поређење и резиме
Тип мреже ПЦС:погодан за микромреже које захтевају самосталан рад, са могућношћу самосталног успостављања и одржавања електроенергетских мрежа, погодан за удаљена подручја и посебне прилике.
ПЦС повезан на мрежу:Погодан за микромреже које раде паралелно, ослањајући се на стабилност спољних енергетских мрежа, и погодан за конвенционалне сценарије примене као што су комерцијалне зграде и индустријски паркови.
Постоје значајне разлике у стратегијама управљања између система за конверзију енергије (ПЦС) и мреже која прати ПЦС. Стратегија управљања одређује како ПЦС комуницира са електричном мрежом и како одржава стабилан рад система.
1. Стратегија управљања за умрежени ПЦС
1.1 Контрола виртуелног синхроног генератора (ВСГ).
принцип:Мрежни ПЦС симулира понашање синхроних генератора и уводи виртуелну контролу инерције и пригушења, омогућавајући му да аутономно успостави и одржава напон и фреквенцију мреже без екстерне мреже.
Контролни циљ:За одржавање напона и фреквенције електричне мреже у задатом опсегу и обезбеђивање стабилног рада система.
Контролне варијабле:
Виртуелна инерција:Симулацијом карактеристика инерције синхроног генератора, систем може глатко да прелази и смањује флуктуације фреквенције током промене оптерећења.
Виртуелно пригушивање:Увођењем коефицијената пригушења за сузбијање осцилација система и побољшање динамичке стабилности.
Контрола спуштања:Коришћењем фреквенцијске снаге и карактеристика реактивног пада напона, снага се може аутономно дистрибуирати и фреквенција може стабилно контролисати.
1.2 Алгоритам управљања
Контрола фреквенције:Коришћењем карактеристике пада снаге фреквенције, фреквенција се може аутономно подешавати. Формула је:
Контрола напона:Коришћењем карактеристике реактивног пада напона, напон се може самостално подешавати. Формула је:
2. Стратегија управљања умреженим ПЦС-ом
2.1 Контрола претварача извора напона (ВСИ).
принцип:ПЦС типа мреже синхронизује напон и фреквенцију спољне електричне мреже кроз фазно закључану петљу (ПЛЛ) како би се осигурало да су излазни напон и фреквенција ПЦС-а у складу са спољном електричном мрежом.
Контролни циљ:Пратите напон и фреквенцију спољне електричне мреже да бисте постигли глатко убризгавање или апсорпцију енергије.
Контролне варијабле:
Пхасе Лоцкед Лооп (ПЛЛ):Користи се за откривање и синхронизацију напона и фреквенције спољне електричне мреже.
Контрола напона:Коришћењем пропорционалног интегралног (ПИ) контролера, излазни напон ПЦС-а се подешава тако да буде у складу са напоном спољашње мреже.
Тренутна контрола:Коришћењем пропорционалног интегралног (ПИ) контролера, излазна струја ПЦС-а се подешава да би се постигла прецизна контрола активне и реактивне снаге.
2.2 Алгоритам управљања
Праћење учесталости:Откријте фреквенцију спољне електричне мреже преко ПЛЛ-а и подесите излазну фреквенцију ПЦС-а да се синхронизује са спољном електричном мрежом. Формула је:
Праћење напона:Коришћењем ПИ контролера, подесите излазни напон ПЦС-а тако да буде у складу са напоном спољне мреже. Формула је:
Тренутна контрола:Коришћењем ПИ контролера, ПЦС излазна струја се подешава да би се постигла прецизна контрола активне и реактивне снаге. Формула је:
Свеобухватно поређење
| Контролна стратегија | Тип мреже ПЦС (ВСГ) | ПЦС заснован на мрежи (ВСИ) |
| Основни принципи | Симулирајте понашање синхроног генератора | Синхронизујте спољну електричну мрежу |
| Контролни циљеви | Самостално успоставите и одржавајте електричну мрежу | Пратите спољну електричну мрежу |
| Контролна варијабла | Виртуелна инерција, виртуелно пригушење, контрола пада | ПЛЛ, контрола напона, контрола струје |
| Контрола фреквенције | Карактеристика пада снаге фреквенције | ПЛЛ синхронизација |
| Контрола напона | Карактеристика реактивног пада напона | ПИ контролер |
| Динамички одговор | Брз и стабилан | Зависи од спољне електричне мреже |
| Применљиви сценарији | Операција острва, удаљена подручја | Рад повезан на мрежу, пословне зграде |
Пример
Пример 1: Умрежени ПЦС
Сценарио апликације:Мицрогрид на удаљеном острву
Стратегија контроле:
Виртуелна инерција:Симулирајте карактеристике инерције синхроних генератора да бисте смањили флуктуације фреквенције.
Контрола спуштања:Коришћењем фреквенцијске снаге и карактеристика реактивног пада напона, снага се може аутономно дистрибуирати и фреквенција може стабилно контролисати.
Параметри:
Називна снага: 500 кВ
Називни напон: 400 В
Називна фреквенција: 50 Хз
Динамичко време одзива: мање или једнако 20 мс
Одступање напона у стабилном стању: ± 1%
Девијација фреквенције у стационарном стању: ± 0.1 Хз
Пример 2: Тип мреже ПЦС
Сценарио апликације:Микромрежа пословне зграде
Стратегија контроле:
ПЛЛ синхронизација:Детекција и синхронизација напона и фреквенције спољне електроенергетске мреже преко ПЛЛ-а.
ПИ контролер:Подешавањем излазног напона и струје ПЦС преко ПИ контролера постиже се прецизна контрола активне и реактивне снаге.
Параметри:
Називна снага: 25 кВ
Називни напон: 230 В
Називна фреквенција: 50 Хз
Динамичко време одзива: мање или једнако 10 мс
Одступање напона у стабилном стању: ± 1%
Девијација фреквенције у стационарном стању: ± 0.1 Хз
