لماذا يدمج تكامل أنظمة تخزين الطاقة في الشبكة من عامل الطاقة للشبكة؟

في نظام الطاقة ، قد يكون لدمج أجهزة تخزين الطاقة تأثير على عامل الطاقة للشبكة ، خاصة في بعض سيناريوهات التشغيل ، مما قد يؤدي إلى انخفاض في عامل الطاقة ويؤدي إلى غرامات للمؤسسات المستهلكة للكهرباء. هذا يضر بالفوائد الاقتصادية لتخزين الطاقة واستهلاك الكهرباء للمؤسسات. فلماذا يقلل تكامل تخزين الطاقة من عامل الطاقة لشبكة الطاقة ، وكيف ينبغي التعامل معه؟

1 السبب الأساسي لعامل الطاقة المنخفض الناجم عن تكامل تخزين الطاقة

يعد عامل الطاقة مؤشرًا مهمًا لقياس نسبة الطاقة النشطة إلى إجمالي الطاقة في نظام الطاقة. عامل الطاقة=p\/s ، حيث p هي قوة نشطة و s قوة واضحة. يتناقص عامل الطاقة بعد توصيل نظام تخزين الطاقة ، ويرتبط أساسًا بالعوامل التالية:

1. خصائص الطاقة التفاعلية لمحولات تخزين الطاقة (PCS)

عادة ما يتم توصيل أنظمة تخزين الطاقة بالشبكة من خلال محولات تخزين الطاقة. PCS هو في الأساس محول إلكتروني للطاقة ، والذي قد يولد المشكلات التالية أثناء التشغيل:

الخصائص غير المثالية لأجهزة التبديل:تحتوي IGBT وأجهزة التبديل الأخرى على الطلب على الطاقة التفاعلي أثناء عملية التخفيف ، مما قد يتسبب في حقن أجهزة الكمبيوتر الشخصية أو امتصاص الطاقة التفاعلية في الشبكة.

تأثير استراتيجية التحكم:إذا تعتمد أجهزة الكمبيوتر على "التحكم المستمر في الطاقة النشط" دون تنظيم الحلقة المغلقة للطاقة التفاعلية ، فقد ينحرف عامل الطاقة عن 1. على سبيل المثال ، عندما يحتاج النظام إلى الاستجابة بسرعة إلى تقلبات الطاقة النشطة ، قد تمتص PCS مؤقتًا الطاقة المتخلفة بسبب قيود عرض نطاق الحلقة الحالية ، مما يؤدي إلى انخفاض في عامل الطاقة الفوري.

التلوث التوافقي:يولد تعديل PWM من أجهزة الكمبيوتر تيارات متناسقة (مثل التوافقيات الخامسة والسبعة) ، مما يزيد من الطاقة الظاهرة للنظام وتقليل عامل الطاقة بشكل غير مباشر.

2. تبديل وضع التشغيل لنظام تخزين الطاقة

عندما يتحول نظام تخزين الطاقة بين أوضاع الشحن والتفريغ ، قد تكون هناك تقلبات في الطاقة التفاعلية:

وضع الشحن:نظام تخزين الطاقة يعادل "الحمل الاستقرائي" ، والذي قد يمتص طاقة تفاعلية متأخرة (خاصة في المراحل المبكرة من شحن البطارية ، حيث يكون التيار كبيرًا وتأخر الطور).

وضع التفريغ:إذا كان التحكم في أجهزة الكمبيوتر غير لائق ، فقد يخرج الطاقة التفاعلية المتقدمة (مثل عندما يتم تفريغ البطارية ، قد يدخل العاكس إلى منطقة العمل السعودية بسبب تقلبات الجهد العاصمة).

عملية عابرة:أثناء تبديل الوضع ، قد تفقد الحلقة المقفلة للمرحلة (PLL) من أجهزة الكمبيوتر القفل بسبب تقلبات الجهد في شبكة الطاقة ، مما يؤدي إلى فقدان السيطرة على التيار التفاعلي وقصير على المدى القصير لعامل الطاقة.

3. مقاومة الشبكة ورنين النظام

عندما يتم توصيل نظام تخزين الطاقة بشبكة التوزيع ، إذا كانت هناك مقاومة استقرائية في الشبكة (مثل الخطوط الطويلة ، تفاعل تسرب المحولات) ، فقد يشكل دائرة الرنين LC مع مكثف الترشيح لنظام تخزين الطاقة:

يضخّم الرنين التيارات التوافقية لتردد معين ، مما يؤدي إلى زيادة في القوة التفاعلية وتدهور عامل الطاقة. عندما يتردد صدى مكثف مرشح الخرج لنظام تخزين الطاقة مع حواجز الشبكة بتردد التوافقي معين ، قد يصل التيار التوافقي عدة مرات

4. التأثير التآزري لوحدات تخزين الطاقة المتعددة

في محطات توليد الطاقة على نطاق واسع للطاقة ، قد تؤدي وحدات تخزين الطاقة المتعددة (مثل مجموعات البطاريات) المتصلة بالتوازي مع الشبكة إلى تفاقم مشكلات عامل الطاقة بسبب الأسباب التالية:

عدم تناسق المعلمة:معلمات التحكم لكل أجهزة الكمبيوتر (مثل معلمات منظم PI والوقت الميت) لها اختلافات طفيفة ، مما يؤدي إلى توزيع غير متساو للتيار التفاعلي أثناء الاتصال المتوازي والحمل الزائد لبعض الوحدات.

المشكلة الحالية المتداولة:قد تولد أجهزة الكمبيوتر المتوازية التيار المتداول بسبب مرحلة الجهد أو اختلافات السعة ، والتي تحتوي على كمية كبيرة من مكونات الطاقة التفاعلية وتقلل من عامل الطاقة الإجمالي للنظام.

2 تأثير تدهور عامل القوة

1. زيادة خسائر شبكة الطاقة:يمكن أن تؤدي الطاقة التفاعلية إلى زيادة خسائر النحاس في خطوط النقل والمحولات ، مما يقلل من كفاءة النظام.

2. انخفاض استقرار الجهد:يمكن أن تتسبب الطاقة التفاعلية المتأخرة في انخفاض الجهد في شبكة الطاقة ، خاصة في نهاية شبكة التوزيع ، مما قد يؤثر على التشغيل العادي للأحمال الأخرى.

3. خطر عقوبة الكهرباء:معظم شركات شبكة الطاقة لديها متطلبات تقييم لعامل الطاقة الجانبية للمستخدم (مثل غرامات عامل الطاقة أدناه 0. 9). إذا كان عامل الطاقة لا يفي بالمعايير بعد توصيل تخزين الطاقة ، فقد يزيد من تكاليف التشغيل.

4.يمكن أن تسبب التوافقيات والتيارات التفاعلية زيادة في تسخين المعدات مثل المحولات والكابلات ، وتسريع شيخوخة العزل.

3 حل لتحسين عامل الطاقة

لمعالجة مشكلة عامل الطاقة الناتجة عن الوصول إلى تخزين الطاقة ، يمكن اعتماد استراتيجية شاملة لـ "تحسين المعدات+تحسين التحكم+تعاون النظام":

1. مولد VAR ثابت (SVG)

تقوم SVG بإنشاء التيار التفاعلي المطلوب (المتأخر أو الرائد) في الوقت الفعلي من خلال عاكس مصدر الجهد ، مما يعوض بسرعة الطلب على الطاقة التفاعلية لنظام تخزين الطاقة (يمكن أن يصل وقت الاستجابة إلى مستوى MS). يكون نطاق التعديل الديناميكي واسعًا (-1 إلى +1 عامل الطاقة) ، والذي يمكن أن يقمع التوافقيات في وقت واحد وهو مناسب لسيناريوهات التقلب عالية الطاقة (مثل أنظمة توزيع الطاقة وتخزين جديدة).

تتمثل طريقة التكوين في تثبيت SVG المركزية في نقطة اتصال الشبكة لمحطة طاقة تخزين الطاقة ، أو دمج SVG سعة صغيرة موزعة في كل وحدة PCS لتحقيق تعويض الطاقة التفاعلي في الموقع.

2. التحكم في تحسين محول تخزين الطاقة (PCS)

أضف حلقة خارجية للسلطة التفاعلية إلى استراتيجية التحكم لأجهزة الكمبيوتر ، وحساب القيمة المرجعية للسلطة التفاعلية المطلوبة في الوقت الفعلي من خلال اكتشاف جهد الشبكة والتيار ، بحيث يمكن لأجهزة الكمبيوتر الإخراج بفعالية أو امتصاص الطاقة التفاعلية والحفاظ على عامل القدرة 1.

3. تصميم الأجهزة ومطابقة المعلمات

تحسين معلمات التصفية:تصميم معلمات تصفية أجهزة الكمبيوتر (مثل قيم الحث والسعة) استنادًا إلى خصائص المعاوقة لشبكة الطاقة ، وتجنب ترددات الرنين ؛

اختر أجهزة عامل الطاقة العالية:استخدم أجهزة أشباه الموصلات واسعة النطاق مثل كربيد السيليكون (SIC) ونيتريد الغاليوم (GAN) لتقليل خسائر التبديل ومتطلبات الطاقة التفاعلية ؛

تعويض موزع لتخزين الطاقة الموزع:لتخزين الطاقة الموزعة (مثل أنظمة التخزين الكهروضوئية من جانب المستخدم) ، يمكن تثبيت أجهزة تعويضات الطاقة التفاعلية الصغيرة (مثل مكثفات تبديل الثايرستور TSC) في الموقع في كل وحدة تخزين طاقة لتقليل نقل الطاقة التفاعلية في شبكة الطاقة.

4 اقتراحات التنفيذ

1. محطات توليد الطاقة على نطاق واسع

اعتماد مخطط تركيبة من "العاكس التحكم في الطاقة+SVG التعويض الديناميكي+التحكم التوافقي المرشح النشط".

2. نظام تخزين الطاقة جانب المستخدم (تخزين الطاقة الصناعية والتجارية)

يجب إعطاء الأولوية لتحسين استراتيجية التحكم في العاكس (مثل تحديد قيمة عامل القدرة الثابتة) ، بالاقتران مع بنوك المكثفات الصغيرة للحصول على تعويض الطاقة الثابتة.

3. سيناريو microgrid

اعتماد التحكم في التدوير وتعويض الطاقة التفاعلية التكيفية ، جنبًا إلى جنب مع خصائص الحمل المحلي لضبط إخراج الطاقة التفاعلية ديناميكيًا ، لضمان عامل الطاقة المستقر فوق 0. 9 أثناء تشغيل الشبكة.

5 الخاتمة

يؤدي دمج أنظمة تخزين الطاقة في شبكة الطاقة إلى انخفاض في عامل الطاقة ، وهو ما هو في الأساس نتيجة للآثار المشتركة لخصائص الطاقة التفاعلية ، والتلوث التوافقي ، وقضايا مطابقة المعلمات في النظام. باستخدام أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية الديناميكية (مثل SVG) ، وتحسين استراتيجيات التحكم في أجهزة الكمبيوتر ، وتنسيق جدولة شبكة الطاقة ، يمكن تحسين عامل الطاقة بشكل فعال.