Jako základní součást systémů skladování energie má výkon střídače ukládání energie (PC) přímo ovlivňující účinnost a stabilitu celého systému skladování energie. Funkce virtuálního synchronního generátoru (VSG), jako pokročilá strategie řízení, obdaří střídače úložiště energie se schopností simulovat charakteristiky tradičních synchronních generátorů, což jim umožňuje prokázat jedinečné výhody v různých aplikačních scénářích. Následující pojednává o principu funkce VSG ve střídačkách ukládání energie a propracovává na svých aplikacích v různých oborech.
1 VSG Funkční princip
1. Přehled virtuálního synchronního generátoru
Virtuální synchronní generátor (VSG) je kontrolní strategie, která umožňuje střídačům úložiště energie simulovat provozní vlastnosti tradičních synchronních generátorů. Prostřednictvím tohoto přístupu mají střídače skladování energie nejen setrvačnou a tlumící charakteristiky tradičních synchronních generátorů, ale také fungují stabilně v režimech připojených mřížků i mimo mřížku, což poskytuje flexibilní energetickou podporu pro energetický systém.
2. kontrolní struktura a princip
Řídicí struktura VSG je hlavně založena na principu kontroly drop a na tomto základě zavádí virtuální setrvačnost a tlumící vlastnosti. Hlavní myšlenkou je zlepšit pohybovou rovnici tradičních synchronních generátorů a získat kontrolní rovnice použitelné pro energetická elektronická zařízení. Konkrétně ovládání VSG simuluje pohyb rotoru a elektromagnetické vlastnosti synchronních generátorů, což umožňuje střídačům ukládání energie automaticky upravit svůj výstupní výkon podle změn frekvence a napětí, čímž se dosáhne účinné podpory výkonové mřížky.
3. Porovnání režimů kontroly jádra
Režim PQ: Pevný aktivní\/reaktivní výkon, nereaguje na změny frekvence\/napětí mřížky (vhodné pro přesné řízení energie).
Režim VSG: Dynamicky reaguje na poruchy napájecí sítě, poskytuje setrvačnost, regulaci frekvence a podporu regulace napětí (vhodné pro scénáře s požadavky na vysokou stabilitu).
4. řízení aktivní frekvence VSG
Pokud jde o kontrolu aktivní frekvence, VSG dosahuje regulaci frekvence prostřednictvím virtuálního frekvenčního modulátoru. Vypočítá rozdíl mezi skutečným výstupním aktivním výkonem a jmenovitým aktivním výkonem a poté upravuje virtuální točivý moment. Tento proces je podobný nastavení rozdílu točivého momentu v tradičních synchronních generátorech, kde je do energetického elektronického zařízení zavedena aktivní výkonové rovnice tradičního synchronního generátoru prostřednictvím tlumicího spojení, čímž získá aktivní frekvenční modulační rovnici virtuálního synchronního stroje. Tímto způsobem, když se změní frekvence systému, může VSG rychle reagovat a upravit výstupní aktivní výkon tak, aby udržoval stabilitu frekvence systému.
5. Řízení reaktivního napájecího napětí VSG
Pro řízení reaktivního napětí napětí vychází VSG na principu excitačního systému tradičních synchronních generátorů. Nejprve vypočítá velikost reaktivního výkonu na výstupním konci zařízení a poté vypočítá hodnotu odchylky napětí pomocí koeficientu reaktivního výkonu. Tato hodnota je kombinována s žádanou hodnotou napětí, aby se získala referenční hodnota napětí potřebná pro vnější smyčku napětí. Koeficient reaktivního výkonu určuje posun napětí, když se reaktivní výkon změní, čímž se dosáhne účinného řízení systémového napětí. V režimu OFF Grid je reaktivní výkonová smyčka VSG v souladu s reaktivní výkonové smyčkou při kontrole poklesu, což zajišťuje přiměřené přidělení reaktivního výkonu a stabilitu napětí systému.
2 Scénáře klíčových aplikací VSG
1. mikrogrid
Provoz ostrova: Nezávisle podporuje napětí a frekvenci při off mřížce a zajišťuje nepřetržité napájení pro kritická zatížení, jako jsou nemocnice a datová centra.
Bezproblémové přepínání mezi připojenou mřížkou a off Grid: Zúčastněte se podpory mřížky v režimu připojeném do mřížky a udržujte stabilitu mikrogridů v ostrovaném režimu.
2. vysoký podíl přístupu k obnovitelné energii
Doplněk setrvačnosti: Kompenzace nedostatku setrvačnosti nových zdrojů energie, jako je fotovoltaika a větrná energie, a potlačují frekvenční fluktuace.
Hladké výkyvy výstupu: Potlačením oscilací výkonu virtuálním tlumením se zvyšuje schopnost energetické sítě přijímat obnovitelné zdroje energie.
3. inteligentní distribuční síť a slabá současná síť
Podpora dynamického napětí: Poskytněte kompenzaci reaktivního výkonu na konci distribuční sítě nebo ve slabých oblastech mřížky, aby se zlepšila stabilita napětí.
Účast pomocných služeb: Využitím funkcí, jako je regulace frekvence a rezervní kapacita, lze posílit flexibilitu napájecí sítě (jako je účast na pomocných službách na trhu s elektřinou).
4. Systém skladování energie připojený k síti
Zvýšená stabilita napájecí sítě: Simulujte charakteristiky synchronních generátorů a podílejte se na regulaci frekvence (jako je regulace primární frekvence a setrvačnost).
Poruchová jízda prostřednictvím schopnosti: Když napětí napájecí mřížky dočasně klesne, pomáhá obnovit energetickou mřížku prostřednictvím reaktivní výkonové podpory (jako je jízda na nízkém napětí prostřednictvím LVRT).
5. Integrace nouzového napájení a distribuované energie
Rychlá reakce na nouzové napájení: V případě selhání napájecí sítě slouží jako nezávislý zdroj energie pro podporu místních zatížení (jako je katastrofy).
Multi der Collaborative Control: Dosáhnout optimalizace spolupráce distribuovaných zdrojů, jako je skladování energie a fotovoltaika, a zlepšit účinnost využití energie.
3 technologické výhody VSG
1. Zlepšit stabilitu napájení mřížky:Poskytněte schopnosti regulace setrvačnosti, tlumení a frekvence a napětí, abyste se přizpůsobili „nízké setrvačné energetické mřížce“ s vysokým podílem napájecího elektronického zařízení připojeného.
2. Flexibilní režim provozu:Podporuje jak režimy mřížky připojené, tak mimo mřížku, vhodné pro různé scénáře, jako jsou mikrogridy a hlavní mřížky.
3. Zlepšit kvalitu energie:Snižte nerovnováhu napětí\/proudu a harmonické zkreslení prostřednictvím negativní kompenzace sekvence a dynamické kontroly.
4. Vylepšení ekonomické hodnoty:Účastí na pomocných službách, jako je regulace frekvence a záloha, lze zvýšit potenciální příjmy systémů skladování energie.
4 Praktická aplikace
Scénář mikrogridů:Během dne vytvářejí fotovoltaiku elektřinu prostřednictvím režimu PQ a v noci nebo na izolovaných ostrovech přepíná skladování energie do režimu VSG, aby se udržela napětí a frekvenční stabilitu.
Ukládání energie připojené k mřížce:Když frekvence mřížky klesne, VSG rychle uvolňuje energii (setrvačnou odezvu) na potlačení frekvenčního poklesu (například když frekvence klesne z 50 Hz na 49,5 Hz, skladování energie automaticky zvyšuje aktivní výstup).
Slabá současná podpora sítě:Ve vzdálených oblastech zlepšuje VSG stabilitu napětí a snižuje ztráty linky prostřednictvím kompenzace reaktivní výkonu.
5 Závěr
Funkce VSG ve střídačkách pro skladování energie jako technologie pokročilé kontroly poskytuje silnou podporu systémům skladování energie v různých aplikačních scénářích simulací charakteristik tradičních synchronních generátorů. Od ostrovního provozu mikrogridů až po flexibilní regulaci inteligentních distribučních sítí, od pomocných služeb systémů ukládání energie připojených k nezávislému napájení ve zvláštních scénářích, prokázaly funkce VSG jejich jedinečné výhody a důležité role.