تحليل تخزين الطاقة على أساس الشبكة والشبكة التالية لتخزين الطاقة

Nov 22, 2024 ترك رسالة

في الآونة الأخيرة، كانت هناك تقارير متكررة حول تخزين الطاقة على أساس الشبكة. إذًا، ما هو الفرق بين تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة وتخزين الطاقة المعتمد على الشبكة؟

 

طوال الوقت، قامت مصادر الطاقة المتزامنة المستقرة مثل الطاقة الحرارية والطاقة الكهرومائية والطاقة النووية ببناء شبكة طاقة متزامنة مستقرة تعمل بالتيار المتردد. يمكن للمولدات المتزامنة التقليدية التي تعمل بالفحم والغاز أن توفر دعم القصور الذاتي وتنظيم الجهد والتردد لشبكة الطاقة، وتعتبر بمثابة "حجر الصابورة" لسلامة نظام الطاقة. مع تزايد معدل تغلغل طاقة الطاقة الجديدة والمعدات الإلكترونية للطاقة، ينتقل نظام الطاقة نحو شبكة طاقة ضعيفة ذات قصور ذاتي منخفض وتخميد منخفض، مما يشكل تحديات خطيرة أمام التشغيل الآمن والمستقر لنظام الطاقة.

 

640

يقدم نظام الطاقة الجديد خصائص "الارتفاع المزدوج" و"التحديثين"

 

 

1. المقدمة

 

في أنظمة تخزين الطاقة الكهروكيميائية، تعد محولات تخزين الطاقة مكونًا مهمًا في المرتبة الثانية بعد البطاريات. يتضمن محول تخزين الطاقة (PCS) مقومًا وعاكسًا، مما يحدد جودة وخصائص الطاقة الكهربائية الناتجة. في وضع الاتصال بالشبكة، خلال فترات التحميل المنخفضة، يقوم محول تخزين الطاقة بتصحيح طاقة التيار المتردد في الشبكة إلى طاقة تيار مستمر لشحن حزمة البطارية؛ خلال فترات ذروة التحميل، يقوم عاكس تخزين الطاقة بتحويل التيار المباشر في حزمة البطارية إلى تيار متردد ويرسله مرة أخرى إلى شبكة الطاقة. ولذلك، في سياق توصيل الطاقة الجديدة بالشبكة على نطاق واسع، فإن تكنولوجيا التحكم في العاكسات هي المفتاح لبناء تخزين الطاقة من نوع الشبكة.

 

هناك نوعان من تقنيات التحكم الرئيسية للعاكسات، وهما تقنية التحكم في متابعة الشبكة وتقنية التحكم في تشكيل الشبكة. في الوقت الحالي، تستخدم محولات تخزين الطاقة المتصلة بالشبكة عادةً تكنولوجيا التحكم التي تتبع الشبكة.

 

نظرًا لأن وحدات توليد الطاقة الجديدة المعتمدة على طاقة الرياح والطاقة الشمسية كلها متصلة بالشبكة من خلال العاكسات، من أجل بناء نظام طاقة جديد فعال ومستقر يعتمد على الطاقة الجديدة، فقد حظيت خصائص التحكم في العاكسات في هذه المنافذ المتصلة بالشبكة باهتمام واسع النطاق والأبحاث. باعتبارهما طريقين تقنيين مهمين، فإن متابعة الشبكة وبناء الشبكة لهما قيمة تطبيقية كبيرة في تحسين استقرار شبكة الطاقة والقدرة على استهلاك الطاقة الجديدة.

 

 

 

 

2. الشبكة التالية لتخزين الطاقة

 

 

نظام تخزين الطاقة المتصل بالشبكة هو في الأساس مصدر تيار لا يمكنه توفير دعم الجهد والتردد من تلقاء نفسه، ويجب أن يعتمد على جهد الشبكة وترددها. في وضع متابعة الشبكة، يلتقط عاكس تخزين الطاقة بدقة معلومات الطور الخاصة بالشبكة ويقيس طور نقطة اتصال الشبكة (PCC) من خلال حلقة قفل الطور (PLL) لتحقيق التزامن مع الشبكة. ومع ذلك، فإن وضع التحكم هذا يجعل من المستحيل على نظام تخزين الطاقة توفير دعم الجهد والتردد من تلقاء نفسه، ويجب أن يعتمد على الجهد والتردد المستقر الذي توفره شبكة الطاقة ليعمل بشكل صحيح. في أوضاع الجزر والخروج عن الشبكة، لن تتمكن أنظمة تخزين الطاقة التابعة للشبكة من العمل بشكل طبيعي. ولذلك، فإن أنظمة تخزين الطاقة المتصلة بالشبكة تكون أكثر ملاءمة للمناطق التي تتمتع باستقرار أفضل للشبكة.


في طريقة التحكم التي تتبع الشبكة (GFL)، في حالة شبكة الطاقة الضعيفة والقصور الذاتي المنخفض، تكون سرعة الاستجابة والقدرة عند اضطراب شبكة الطاقة ضعيفة نسبيًا، ولا يمكنها توفير دعم الجهد والتردد بشكل فعال مثل تشكيل الشبكة تكنولوجيا. ستواجه الشبكة التي تتبع طريقة التحكم مشاكل في الاستقرار، وفي هذه الحالة، يكون العاكس أكثر ملاءمة لاعتماد طريقة التحكم في تشكيل الشبكة (GFM).


أكبر فرق عن المحولات المتصلة بالشبكة هو أن لديها القدرة على ضبط التردد والتحكم في الجهد، مما يسمح لها بتوفير دعم القصور الذاتي مثل المولدات المتزامنة. يمكن تحديث كل من طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية وتجهيزهما بمحولات من نوع الشبكة لتوفير القصور الذاتي والتخميد الافتراضي للنظام، ولكن الخصائص المتقلبة للطاقة المتجددة تجعلها غير قادرة على توفير دعم مستدام ومستقر للنظام. يتميز تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة بمزايا تخزين الطاقة والاستجابة السريعة للطاقة، والتي لا يمكنها توفير خدمات توازن الطاقة لشبكة الطاقة فحسب، بل توفر أيضًا دعمًا مستقرًا بنطاق أكبر ومدة أطول.


لذلك، فإن إضافة استراتيجيات تحكم جديدة إلى نظام تخزين الطاقة على جانب الطاقة الجديد، وتمكينه من الحصول على قدرات تنظيم التردد والتحكم في الجهد للمولدات المتزامنة أو المولدات المتزامنة المماثلة، وتشكيل نظام تخزين الطاقة من نوع الشبكة، أصبح حلاً ممكنًا لـ استراتيجية الاتصال بشبكة الطاقة الجديدة الحالية.

 

 

 

 

3. تشكيل شبكة تخزين الطاقة

 

نظام تخزين الطاقة من نوع الشبكة هو في الأساس مصدر جهد يمكنه ضبط معلمات الجهد بشكل مستقل، وإخراج جهد وتردد ثابتين، وتعزيز قدرات دعم الجهد والتردد للعاكس، وتحسين استقرار نظام الطاقة. فيما يتعلق بدعم التردد والقصور الذاتي، يتحكم نظام تخزين الطاقة من نوع الشبكة في إطلاق تخزين الطاقة الجانبي للتيار المستمر، وهو ما يعادل الطاقة الميكانيكية للقصور الذاتي للآلة المتزامنة أو طاقة التخميد، وبالتالي توفير استجابة القصور الذاتي وقمع التذبذب.


يتكون نظام تخزين الطاقة من نوع الشبكة من عاكس من نوع الشبكة، ومحول تصاعدي، وخطوط كهرباء. سيؤثر التغيير في سعة النظام بشكل مباشر على المعاوقة المكافئة لمحولات نوع الشبكة، ومحولات الرفع، وخطوط الكهرباء. لذلك، لا يمكن اعتبار تخزين الطاقة من النوع الشبكي مجرد مصدر جهد مثالي. فيما يتعلق بدعم الجهد الكهربائي، يقوم نظام تخزين الطاقة من نوع الشبكة بتشكيل عاكس تخزين الطاقة إلى مصدر جهد خارجي مميز من خلال آلية التحكم في تزامن الطاقة. يمكنه بناء سعة وطور الجهد الجانبي للتيار المتردد بشكل مستقل دون الاعتماد على نظام التيار المتردد الخارجي، مما يوفر دعمًا قويًا للجهد لنظام الطاقة. ولذلك، فإن أنظمة تخزين الطاقة القائمة على الشبكة هي أكثر ملاءمة للمناطق التي لديها نسبة عالية من الوصول إلى الطاقة المتجددة.


يمكن لتكنولوجيا تخزين الطاقة الخاصة بتشكيل الشبكة تحسين قوة النظام، وزيادة نسبة الدائرة القصيرة، وتحقيق أنظمة طاقة مرنة، مما يتيح مستويات أعلى من توليد الطاقة المتجددة ونقل الطاقة بشكل موثوق. يعمل نظام تخزين الطاقة الخاص بتشكيل الشبكة على زيادة استقرار شكل موجة الجهد وجودة الطاقة العالية للشبكة، مع تقليل تقلبات الشبكة الإقليمية أو المحلية.


تعمل تقنية تخزين الطاقة القائمة على الشبكة على تحسين سعة التحميل الزائد من خلال استخدام أجهزة الكمبيوتر الشخصية الموزعة بشكل فائق لبناء مصدر جهد يدعم التشغيل المستقر لشبكة الطاقة. يمكن أن يلعب دورًا في التنظيم السريع للتردد والجهد، وزيادة القصور الذاتي ودعم قدرة الدائرة القصيرة، وقمع تذبذبات النطاق العريض، وتعزيز استقرار نظام الطاقة.


يختلف تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة عن تخزين الطاقة التقليدي القائم على الشبكة، حيث يمكنه تحديد حالة شبكة الطاقة بشكل فعال وقمع تقلبات الشبكة بشكل أكثر دقة وفعالية.

 

 

 

 

4. أداء تكوين الشبكة وطرق التحكم فيها

 

في الوقت الحاضر، لا تزال معدات تخزين الطاقة المستخدمة على نطاق واسع عبارة عن تكنولوجيا متصلة بالشبكة، ويعتبر تخزين الطاقة المنظم للشبكة تقنية ناشئة. وتظهر مقارنة خصائصه مع تخزين الطاقة المتصل بالشبكة في الجدول:

 

الشبكة التالية لتخزين الطاقة شبكة تشكيل تخزين الطاقة
يمكن اعتباره مصدر تيار مستمر يمكن اعتباره مصدرا للجهد
مطلوب PLL لا حاجة لPLL
غير قادر على البدء باللون الأسود يمكن أن تبدأ باللون الأسود
لا يمكن التحكم في التردد والجهد لشبكة الكهرباء يمكن ضبط تردد الإخراج والجهد بشكل فعال
مفيد للحد من التيار الخاطئ والاستمرار في التنفيذ لا يفضي إلى الحد من الخطأ الحالي والاستمرار في التنفيذ
كفاءة الدورة تتفوق على تخزين الطاقة القائم على الشبكة كفاءة الدورة أقل من تخزين الطاقة من نوع الشبكة
لا يمكن أن تعمل في نظام المعدات الإلكترونية الطاقة بالكامل (100%) من الناحية النظرية، يمكن أن تعمل في نظام المعدات الإلكترونية الطاقة بالكامل (100%)
يُستخدم حاليًا على نطاق واسع، ولا ينطبق إلا على شبكات الطاقة القوية، وغير مناسب للجزر المعزولة حاليًا، له تطبيقات محدودة ويمكن تطبيقه على شبكات الطاقة الضعيفة والجزر المعزولة

 

 

يركز تطبيق تخزين الطاقة المتصلة بالشبكة بشكل أساسي على ضخ الطاقة النشطة في الشبكة من خلال تقنية تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT). ولذلك، فإن مصادر الطاقة التفاعلية صغيرة جدًا وغالبًا ما تكون قريبة من الصفر. من منظور كفاءة الدورة الشاملة، يعد تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة أكثر جاذبية. إحدى المزايا الرئيسية لتخزين الطاقة على أساس الشبكة هي تنظيم الجهد والتردد لشبكة الطاقة. ولتحقيق هذا الهدف، تتغير القيم المرجعية للطاقة النشطة والمتفاعلة في تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة باستمرار.


من منظور التحكم، يمكن تقريب سلوك تخزين الطاقة المتصل بالشبكة كمصدر تيار متحكم به بممانعة عالية متوازية. بالمقارنة مع تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة، يمكن تقريب تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة كمصدر جهد ذو مقاومة منخفضة التسلسل. هناك اختلاف رئيسي آخر بين تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة والتحكم في تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة وهو أن تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة يمكنه إنشاء جهد وتردد مرجعي خاص به دون اتصال بالشبكة، وله خصائص تشغيل مماثلة للمولدات المتزامنة. لذلك، يمكن أن يعمل تخزين الطاقة القائم على الشبكة نظريًا بشكل كامل (100٪) في أنظمة المعدات الإلكترونية للطاقة وهو مناسب للشبكات الضعيفة والجزر المعزولة، في حين أن تخزين الطاقة القائم على الشبكة أكثر ملاءمة لسيناريوهات التطبيق مع دعم قوي للشبكة. ومع ذلك، نظرًا للقيود الحالية لمجموعة المفاتيح الكهربائية، فإن سعة الأجهزة الإلكترونية للطاقة لتخزين الطاقة من نوع الشبكة تكون عادةً كبيرة لتلبية متطلبات تدفق التيار الخاطئ، مما يجعل تكلفة بنائها باهظة الثمن.


يتم عرض طرق التحكم شائعة الاستخدام لتخزين الطاقة من نوع الشبكة في الجدول 2، وتنقسم بشكل أساسي إلى التحكم القائم على التدلى والتحكم المتزامن القائم على الآلة وطرق التحكم الأخرى.


يعد توفير قدرة القصور الذاتي الافتراضية جانبًا مهمًا من طرق التحكم في تخزين الطاقة القائمة على الشبكة. لا تتمتع أساليب التحكم القائمة على التدلي بالقدرة على توفير القصور الذاتي الافتراضي، حيث أنها عادة ما تكون وحدات تحكم ذات نطاق ترددي عالي. من ناحية أخرى، يمكن لمعظم طرق التحكم المتزامنة المعتمدة على الآلة أن توفر القصور الذاتي الافتراضي.


من أجل مزامنة الشبكة بشكل سلس، ينبغي تقليل فرق الجهد بين PCC والشبكة من حيث السعة والتردد والطور. لهذا السبب، فإن طرق التحكم المعتمدة على الأجهزة المتدلية والمتزامنة تتطلب عادةً من الوحدة المتزامنة الحفاظ على التزامن مع شبكة الطاقة، والذي يتم الحفاظ عليه بواسطة وحدة التحكم في الطاقة، لذلك ليست هناك حاجة لوحدة متزامنة أثناء التشغيل.

 

تصنيف هيكل التحكم
التحكم في التدلى التحكم على أساس التردد
التحكم في التدلي على أساس الزاوية
التحكم في مزامنة الطاقة
التحكم على أساس آلة متزامنة آلة متزامنة افتراضية
محاكاة معادلة التأرجح
تعزيز التحكم في المولد المتزامن الظاهري
محول متزامن
السيطرة على المباراة
طرق التحكم الأخرى طريقة تعتمد على المذبذب الافتراضي
تحكم قوي يعتمد على H\H2
التحكم على أساس تكوين التردد

 

وقد تم إطلاق مشاريع توضيحية لتخزين الطاقة على أساس الشبكة محليًا ودوليًا، وتم تشجيع الأبحاث ذات الصلة والتطبيقات واسعة النطاق. ومع ذلك، باعتبارها تقنية ناشئة، لا يزال تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة في المرحلة الاستكشافية للصناعة، كما أن الطلب على شبكة الطاقة ليس واضحًا بعد. ولم يتم بعد وضع اللوائح والمعايير ذات الصلة. في السنوات الأخيرة، تم إدخال السياسات ذات الصلة بنشاط في الصين لدعم بناء تخزين الطاقة على أساس الشبكة. من المعتقد أنه مع التقدم التكنولوجي، سيصبح تطبيق تخزين الطاقة المعتمد على الشبكة أكثر نضجًا.

 

 

 

 

5. نوع الشبكة PCS مقابل متابعة نوع الشبكة PCS

 

نظام تحويل الطاقة (PCS) والشبكة التي تتبع PCS هما نوعان مختلفان من محولات الطاقة الإلكترونية التي لها تطبيقات وخصائص مختلفة في الشبكات الصغيرة وأنظمة الطاقة الموزعة.

 

6401

 

1. المفاهيم الأساسية


يمكن لأجهزة الكمبيوتر من نوع الشبكة، والمعروفة أيضًا باسم المولد المتزامن الافتراضي (VSG)، إنشاء جهد الشبكة وترددها والحفاظ عليها بشكل مستقل دون شبكة خارجية، وهي مناسبة للشبكات الصغيرة العاملة في الجزر المعزولة.


أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة: تعتمد على وجود شبكة كهرباء خارجية وتعمل عن طريق مزامنة الجهد والتردد لشبكة الطاقة الخارجية. إنها مناسبة للشبكات الصغيرة المتصلة بالشبكة.


2. مبدأ العمل


نوع الشبكة


استراتيجية التحكم:اعتماد القصور الذاتي الافتراضي والتحكم في التخميد لمحاكاة سلوك المولدات المتزامنة، القادرة على إنشاء وصيانة الجهد والتردد لشبكة الطاقة بشكل مستقل.


استقرار:إنها تتمتع باستجابة ديناميكية جيدة واستقرار، ويمكنها الحفاظ على التشغيل المستقر لشبكة الطاقة في وضع الجزيرة.


السيناريوهات القابلة للتطبيق:مناسب للمناطق النائية والجزر والقواعد العسكرية وغيرها من المواقف التي تتطلب مصدر طاقة مستقل.


نوع الشبكة


استراتيجية التحكم:اعتماد التحكم في عاكس مصدر الجهد (VSI)، ومزامنة الجهد والتردد لشبكة الطاقة الخارجية من خلال حلقة مغلقة الطور (PLL).


استقرار:وهي تعتمد على استقرار شبكة الطاقة الخارجية وليس لديها القدرة على إنشاء وصيانة شبكة الكهرباء بشكل مستقل.


السيناريوهات القابلة للتطبيق:مناسبة للشبكات الصغيرة المتصلة بالشبكة، مثل المباني التجارية والمجمعات الصناعية وما إلى ذلك.

 

 

3. مقارنة المعلمات

 

المعلمة نوع الشبكة PCS بعد نوع الشبكة PCS
نموذج التحكم مولد متزامن الظاهري العاكس مصدر الجهد
القدرة التشغيلية المستقلة يملك لا تملك
القدرة على تنظيم التردد التنظيم الذاتي تتبع شبكة الطاقة الخارجية
القدرة على تنظيم الجهد التنظيم الذاتي تتبع شبكة الطاقة الخارجية
استجابة ديناميكية سريع ومستقر يعتمد على شبكة الكهرباء الخارجية
السيناريوهات القابلة للتطبيق عملية الجزيرة عملية متصلة بالشبكة
التطبيقات النموذجية المناطق النائية والجزر المباني التجارية والحدائق
المعدات النموذجية وحدة تحكم VSG وحدة تحكم VSI

 

 

مثال


المثال 1: أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة


سيناريو التطبيق:Microgrid على جزيرة نائية

 

معلمات المعدات:
الموديل: ايه بي بي PCS100 VSG
الطاقة المقدرة: 500 كيلو واط
الجهد المقنن: 400 فولت
التردد المقدر: 50 هرتز
استراتيجية التحكم: المولد المتزامن الافتراضي (VSG)
زمن الاستجابة الديناميكي: أقل من أو يساوي 20 مللي ثانية
انحراف جهد الحالة الثابتة: ± 1%
انحراف تردد الحالة المستقرة: ± 0.1 هرتز
وقت التشغيل المستقل: أكبر من أو يساوي 24 ساعة

 

المزايا:


القدرة على التشغيل المستقل:قادرة على الحفاظ بشكل مستقل على التشغيل المستقر للشبكات الصغيرة للجزيرة في حالة فشل شبكة الطاقة الخارجية.


استجابة ديناميكية سريعة:قادرة على الاستجابة بسرعة لتغيرات التحميل والحفاظ على استقرار شبكة الكهرباء.


موثوقية عالية:مناسبة لإمدادات الطاقة المستقرة على المدى الطويل في المناطق النائية.

 

المثال 2: نوع الشبكة PCS


سيناريو التطبيق:Microgrid لمبنى تجاري

 

معلمات المعدات:
الموديل: SMA صني تراي باور CORE1
الطاقة المقدرة: 25 كيلو واط
الجهد المقنن: 230 فولت
التردد المقدر: 50 هرتز
استراتيجية التحكم: عاكس مصدر الجهد (VSI)
وقت الاستجابة الديناميكي: أقل من أو يساوي 10 مللي ثانية
انحراف جهد الحالة الثابتة: ± 1%
انحراف تردد الحالة المستقرة: ± 0.1 هرتز
وقت التشغيل المتصل بالشبكة: التشغيل المستمر

 

المزايا:


القدرة على التشغيل المتصل بالشبكة:يمكنه الاندماج بسلاسة في شبكة الطاقة الخارجية وتحقيق تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه.


كفاءة عالية:في وضع الشبكة المتصلة، لديها كفاءة تحويل عالية.


من السهل التكامل:مناسبة لأنظمة الطاقة الموزعة في المباني التجارية والمجمعات الصناعية.

 


مقارنة شاملة وملخص


نوع الشبكةمناسبة للشبكات الصغيرة التي تتطلب تشغيلًا مستقلاً، مع القدرة على إنشاء وصيانة شبكات الطاقة بشكل مستقل، ومناسبة للمناطق النائية والمناسبات الخاصة.


أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة:مناسبة للشبكات الصغيرة التي تعمل بالتوازي، والتي تعتمد على استقرار شبكات الطاقة الخارجية، ومناسبة لسيناريوهات التطبيقات التقليدية مثل المباني التجارية والمجمعات الصناعية.

 

640 11

 

هناك اختلافات كبيرة في استراتيجيات التحكم بين أنظمة تحويل الطاقة (PCS) والشبكة التي تتبع PCS. تحدد استراتيجية التحكم كيفية تفاعل PCS مع شبكة الطاقة وكيف تحافظ على استقرار تشغيل النظام.

 

 

1. استراتيجية التحكم في أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة


1.1 التحكم في المولد المتزامن الظاهري (VSG).


مبدأ:يحاكي نظام PCS المتصل بالشبكة سلوك المولدات المتزامنة ويقدم التحكم الافتراضي في القصور الذاتي والتخميد، مما يمكّنه من إنشاء جهد وتردد الشبكة والحفاظ عليهما بشكل مستقل دون شبكة خارجية.


هدف التحكم:للحفاظ على الجهد والتردد لشبكة الطاقة ضمن النطاق المحدد وضمان التشغيل المستقر للنظام.


متغيرات التحكم:


الجمود الظاهري:من خلال محاكاة خصائص القصور الذاتي للمولد المتزامن، يمكن للنظام الانتقال بسلاسة وتقليل تقلبات التردد أثناء تغييرات الحمل.


التخميد الظاهري:من خلال إدخال معاملات التخميد لقمع تذبذبات النظام وتحسين الاستقرار الديناميكي.


التحكم في الإسقاط:من خلال الاستفادة من قدرة التردد وخصائص التدلي التفاعلية للجهد، يمكن توزيع الطاقة بشكل مستقل ويمكن التحكم في التردد بشكل ثابت.

 

 

1.2 خوارزمية التحكم

 

التحكم في التردد:ومن خلال الاستفادة من خاصية انخفاض طاقة التردد، يمكن تعديل التردد بشكل مستقل. الصيغة هي:

640 2

التحكم في الجهد:من خلال الاستفادة من خاصية التدلي التفاعلي للجهد، يمكن تعديل الجهد بشكل مستقل. الصيغة هي:

640 2 -

 

 

2. استراتيجية التحكم في أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة


2.1 التحكم في عاكس مصدر الجهد (VSI).


مبدأ:تعمل أجهزة الكمبيوتر من نوع الشبكة على مزامنة الجهد والتردد لشبكة الطاقة الخارجية من خلال حلقة مغلقة الطور (PLL) لضمان أن جهد الخرج وتردد أجهزة الكمبيوتر متوافقان مع شبكة الطاقة الخارجية.


هدف التحكم:تتبع جهد وتردد شبكة الطاقة الخارجية لتحقيق حقن أو امتصاص سلس للطاقة.


متغيرات التحكم:


حلقة المرحلة المقفلة (PLL):يستخدم لكشف ومزامنة الجهد والتردد لشبكة الطاقة الخارجية.


التحكم في الجهد:باستخدام وحدة تحكم متكاملة متناسبة (PI)، يتم ضبط جهد خرج PCS ليكون متوافقًا مع جهد الشبكة الخارجية.


التحكم الحالي:باستخدام وحدة تحكم متكاملة متناسبة (PI)، يتم ضبط تيار إخراج PCS لتحقيق تحكم دقيق في الطاقة النشطة والمتفاعلة.

 

2.2 خوارزمية التحكم
 

تتبع التردد:اكتشف تردد شبكة الطاقة الخارجية من خلال PLL واضبط تردد إخراج أجهزة الكمبيوتر للمزامنة مع شبكة الطاقة الخارجية. الصيغة هي:

640 3 -

تتبع الجهد:باستخدام وحدة تحكم PI، قم بضبط جهد خرج PCS ليكون متسقًا مع جهد الشبكة الخارجية. الصيغة هي:

640 3

التحكم الحالي:باستخدام وحدة التحكم PI، يتم ضبط تيار خرج PCS لتحقيق التحكم الدقيق في الطاقة النشطة والمتفاعلة. الصيغة هي:

640 4 -

 

 

 

مقارنة شاملة

استراتيجية التحكم نوع الشبكة PCS (VSG) أجهزة الكمبيوتر المستندة إلى الشبكة (VSI)
المبادئ الأساسية محاكاة سلوك المولد المتزامن مزامنة شبكة الطاقة الخارجية
أهداف التحكم إنشاء وصيانة شبكة الكهرباء بشكل مستقل تتبع شبكة الطاقة الخارجية
متغير التحكم القصور الذاتي الافتراضي، والتخميد الافتراضي، والتحكم في التدلي PLL، التحكم في الجهد، التحكم الحالي
التحكم في التردد خاصية انخفاض قوة التردد مزامنة PLL
التحكم في الجهد خاصية تدلى الجهد التفاعلي تحكم بي
استجابة ديناميكية سريع ومستقر يعتمد على شبكة الكهرباء الخارجية
السيناريوهات القابلة للتطبيق عملية الجزيرة والمناطق النائية عملية متصلة بالشبكة، المباني التجارية

 

 

مثال


المثال 1: أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة


سيناريو التطبيق:Microgrid على جزيرة نائية

 

استراتيجية التحكم:


الجمود الظاهري:محاكاة خصائص القصور الذاتي للمولدات المتزامنة لتقليل تقلبات التردد.


التحكم في الإسقاط:من خلال الاستفادة من قدرة التردد وخصائص التدلي التفاعلية للجهد، يمكن توزيع الطاقة بشكل مستقل ويمكن التحكم في التردد بشكل ثابت.

 

حدود:
الطاقة المقدرة: 500 كيلو واط
الجهد المقنن: 400 فولت
التردد المقدر: 50 هرتز
زمن الاستجابة الديناميكي: أقل من أو يساوي 20 مللي ثانية
انحراف جهد الحالة الثابتة: ± 1%
انحراف تردد الحالة المستقرة: ± 0.1 هرتز

 

المثال 2: نوع الشبكة PCS


سيناريو التطبيق:Microgrid لمبنى تجاري


استراتيجية التحكم:


مزامنة PLL:كشف ومزامنة الجهد والتردد لشبكة الطاقة الخارجية من خلال PLL.


تحكم بي:من خلال ضبط جهد وتيار خرج PCS من خلال وحدة التحكم PI، يتم تحقيق التحكم الدقيق في الطاقة النشطة والمتفاعلة.

 

حدود:
الطاقة المقدرة: 25 كيلو واط
الجهد المقنن: 230 فولت
التردد المقدر: 50 هرتز
وقت الاستجابة الديناميكي: أقل من أو يساوي 10 مللي ثانية
انحراف جهد الحالة الثابتة: ± 1%
انحراف تردد الحالة المستقرة: ± 0.1 هرتز

 

640 41

إرسال التحقيق