كمكون أساسي لأنظمة تخزين الطاقة ، يؤثر أداء محولات تخزين الطاقة (PCS) بشكل مباشر على كفاءة واستقرار نظام تخزين الطاقة بأكمله. يمنح وظيفة المولد المتزامن الظاهري (VSG) ، كاستراتيجية للتحكم المتقدمة ، مائلات تخزين الطاقة مع القدرة على محاكاة خصائص المولدات المتزامنة التقليدية ، مما يتيح لهم إظهار مزايا فريدة في سيناريوهات التطبيق المختلفة. ما يلي يناقش مبدأ وظيفة VSG في محولات تخزين الطاقة ويوضح على تطبيقاتها في مجالات مختلفة.
1 VSG المبدأ الوظيفي
1. نظرة عامة على المولد المتزامن الظاهري
المولد المتزامن الظاهري (VSG) هو استراتيجية تحكم تمكن من محولات تخزين الطاقة لمحاكاة خصائص التشغيل للمولدات المتزامنة التقليدية. من خلال هذا النهج ، لا تمتلك محولات تخزين الطاقة خصائص الجمود والاستثمار للمولدات المتزامنة التقليدية فحسب ، بل تعمل أيضًا بشكل ثابت في كل من أوضاع الشبكة المتصلة وخارج الشبكة ، مما يوفر دعمًا مرنًا للطاقة لنظام الطاقة.
2. هيكل التحكم والمبدأ
يعتمد بنية التحكم في VSG بشكل أساسي على مبدأ التحكم في التدوير ، ويقدم القصور الذاتي وخصائص التخميد الافتراضية على هذا الأساس. تتمثل الفكرة الأساسية في تحسين معادلة الحركة للمولدات المتزامنة التقليدية والحصول على معادلات التحكم المطبقة على الطاقة الإلكترونية. على وجه التحديد ، يحاكي Control VSG حركة الدوار والخصائص الكهرومغناطيسية للمولدات المتزامنة ، مما يمكّن محولات تخزين الطاقة من ضبط طاقة الإخراج تلقائيًا وفقًا للتغيرات في تردد النظام والجهد ، وبالتالي تحقيق دعم فعال لشبكة الطاقة.
3. مقارنة أوضاع التحكم الأساسية
وضع PQ: إخراج الطاقة النشط\/التفاعلي الثابت ، لا يستجيب للتغيرات في تردد الشبكة\/الجهد (مناسب للتحكم الدقيق للطاقة).
وضع VSG: يستجيب ديناميكيًا لاضطرابات شبكة الطاقة ، وتوفير القصور الذاتي ، وتنظيم التردد ، ودعم تنظيم الجهد (مناسب للسيناريوهات ذات متطلبات الاستقرار العالية).
4. التحكم في التردد النشط VSG
من حيث التحكم في التردد النشط ، يحقق VSG تنظيم التردد من خلال مغير التردد الظاهري. يحسب الفرق بين الطاقة النشطة للإخراج الفعلية والقوة النشطة المقدرة ، ثم يعدل عزم الدوران الظاهري. تشبه هذه العملية تعديل اختلاف عزم الدوران في المولدات المتزامنة التقليدية ، حيث يتم إدخال معادلة الطاقة النشطة للمولد المتزامن التقليدي في الجهاز الإلكتروني للطاقة من خلال رابط التخميد ، وبالتالي الحصول على معادلة تعديل التردد النشط للآلة المتزامنة الافتراضية. وبهذه الطريقة ، عندما يتغير تردد النظام ، يمكن لـ VSG أن تستجيب بسرعة وضبط القوة النشطة للإخراج للحفاظ على استقرار تردد النظام.
5. VSG التحكم في الجهد الكهربائي
للتحكم في جهد الطاقة التفاعلية ، يعتمد VSG على مبدأ نظام الإثارة للمولدات المتزامنة التقليدية. يقوم أولاً بحساب حجم الطاقة التفاعلية في نهاية إخراج الجهاز ، ثم يحسب قيمة انحراف الجهد بواسطة معامل تدلى الطاقة التفاعلية. يتم الجمع بين هذه القيمة مع نقطة setage الجهد للحصول على قيمة مرجع الجهد المطلوبة للحلقة الخارجية الجهد. يحدد معامل تدخل الطاقة التفاعلية إزاحة الجهد عندما تتغير الطاقة التفاعلية ، وبالتالي تحقيق التحكم الفعال في جهد النظام. في وضع OFF GRID ، تتوافق حلقة الطاقة التفاعلية لـ VSG مع حلقة الطاقة التفاعلية في التحكم في التدوير ، مما يضمن التخصيص المعقول للطاقة التفاعلية واستقرار جهد النظام.
2 سيناريوهات التطبيق الرئيسية لـ VSG
1. microgrid
تشغيل الجزيرة: تدعم بشكل مستقل الجهد والتردد عند إيقاف الشبكة ، مما يضمن إمدادات الطاقة المستمرة للأحمال الحرجة مثل المستشفيات ومراكز البيانات.
التبديل السلس بين الشبكة المتصلة وخارج الشبكة: شارك في دعم الشبكة في الوضع المتصل بالشبكة ، والحفاظ على استقرار microgrid في الوضع الجزري.
2. نسبة عالية من الوصول إلى الطاقة المتجددة
ملحق الجمود: تعويض عن نقص الجمود لمصادر الطاقة الجديدة مثل الخلايا الكهروضوئية وطاقة الرياح ، وقمع تقلبات التردد.
تقلبات الناتج السلس: عن طريق قمع تذبذبات الطاقة من خلال التخميد الافتراضي ، يتم تعزيز قدرة شبكة الطاقة على قبول الطاقة المتجددة.
3. شبكة التوزيع الذكية والشبكة الحالية الضعيفة
دعم الجهد الديناميكي: توفير تعويض الطاقة التفاعلي في نهاية شبكة التوزيع أو في مناطق الشبكة الضعيفة لتحسين استقرار الجهد.
مشاركة الخدمة الإضافية: من خلال استخدام وظائف مثل تنظيم التردد وقدرة الاحتياط ، يمكن تعزيز مرونة شبكة الطاقة (مثل المشاركة في الخدمات الإضافية في سوق الكهرباء).
4. نظام تخزين الطاقة المتصل بالشبكة
استقرار شبكة الطاقة المحسّنة: محاكاة خصائص المولدات المتزامنة والمشاركة في تنظيم التردد (مثل تنظيم التردد الأولي والاستجابة للقصور الذاتي).
ركوب الصدع من خلال القدرة: عندما ينخفض جهد شبكة الطاقة مؤقتًا ، فإنه يساعد على استعادة شبكة الطاقة من خلال دعم الطاقة التفاعلية (مثل ركوب الجهد المنخفض عبر LVRT).
5. دمج إمدادات طاقة الطوارئ والطاقة الموزعة
الاستجابة السريعة لمصدر طاقة الطوارئ: في حالة فشل شبكة الطاقة ، فإنه بمثابة مصدر طاقة مستقل لدعم الأحمال المحلية (مثل حالات الطوارئ الكارثة).
التحكم التعاوني المتعدد DER: تحقيق تحسين تعاوني للموارد الموزعة مثل تخزين الطاقة والخلايا الكهروضوئية ، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة.
3 المزايا التكنولوجية لـ VSG
1. تعزيز استقرار شبكة الطاقة:توفير القصور الذاتي ، التخميد ، وقدرات تنظيم التردد والجهد للتكيف مع "شبكة الطاقة المنخفضة" مع نسبة عالية من المعدات الإلكترونية الطاقة المتصلة.
2. وضع التشغيل المرن:يدعم كل من أوضاع الشبكة المتصلة وخارج الشبكة ، مناسبة لمختلف السيناريوهات مثل microgrids والشبكات الرئيسية.
3. تحسين جودة الطاقة:تقليل الجهد\/الخلل الحالي والتشويه التوافقي من خلال تعويض التسلسل السلبي والتحكم الديناميكي.
4. تعزيز القيمة الاقتصادية:من خلال المشاركة في الخدمات المساعدة مثل تنظيم التردد والنسخ الاحتياطي ، يمكن زيادة الإيرادات المحتملة لأنظمة تخزين الطاقة.
4 التطبيق العملي
سيناريو microgrid:خلال النهار ، تولد الخلايا الكهروضوئية الكهرباء من خلال وضع PQ ، وفي الليل أو في الجزر المعزولة ، يتحول تخزين الطاقة إلى وضع VSG للحفاظ على الجهد واستقرار التردد.
تخزين الطاقة المتصل بالشبكة:عندما ينخفض تردد الشبكة ، يطلق VSG بسرعة الطاقة (استجابة القصور الذاتي) لقمع انخفاض التردد (مثل عندما ينخفض التردد من 50 هرتز إلى 49.5 هرتز ، يزيد تخزين الطاقة تلقائيًا الناتج النشط).
دعم الشبكة الحالي الضعيف:في المناطق النائية ، يحسن VSG استقرار الجهد ويقلل من خسائر الخط من خلال تعويض الطاقة التفاعلية.
5 الخاتمة
توفر وظيفة VSG في محولات تخزين الطاقة ، كتقنية تحكم متقدمة ، دعمًا قويًا لأنظمة تخزين الطاقة في سيناريوهات التطبيق المختلفة من خلال محاكاة خصائص المولدات المتزامنة التقليدية. من تشغيل الجزيرة من microgrids إلى التنظيم المرن لشبكات التوزيع الذكية ، من الخدمات المساعدة لأنظمة تخزين الطاقة المتصلة بالشبكة إلى إمدادات الطاقة المستقلة في السيناريوهات الخاصة ، أظهرت وظائف VSG مزاياها الفريدة وأدوارها المهمة.