Kot temeljna komponenta sistemov za shranjevanje energije, zmogljivost pretvornikov za shranjevanje energije (PCS) neposredno vpliva na učinkovitost in stabilnost celotnega sistema za shranjevanje energije. Funkcija virtualnega sinhronega generatorja (VSG) kot napredna strategija nadzora obdavi pretvornike za shranjevanje energije s sposobnostjo simulacije značilnosti tradicionalnih sinhronih generatorjev, kar jim omogoča, da v različnih scenarijih aplikacij prikažejo edinstvene prednosti. Naslednje razpravlja o načelu funkcije VSG v pretvornikih za shranjevanje energije in podrobno opisuje svoje aplikacije na različnih področjih.
1 VSG funkcionalno načelo
1. pregled virtualnega sinhronega generatorja
Navidezni sinhroni generator (VSG) je kontrolna strategija, ki omogoča pretvornikom za shranjevanje energije, da simulirajo delovne značilnosti tradicionalnih sinhronih generatorjev. S tem pristopom pretvorniki za shranjevanje energije ne imajo samo inercijske in duševne značilnosti tradicionalnih sinhronih generatorjev, ampak tudi stabilno delujejo tako v načinih omrežij, povezanih z omrežjem, kot tudi zunaj omrežja, kar zagotavlja fleksibilno podporo električne energije za elektroenergetski sistem.
2. kontrolna struktura in načelo
Nadzorna struktura VSG temelji predvsem na načelu nadzora Droop in na tej podlagi uvaja virtualne inercijske in duševne značilnosti. Temeljna ideja je izboljšati enačbo gibanja tradicionalnih sinhronih generatorjev in pridobiti kontrolne enačbe, ki se uporabljajo za napajanje elektronskih naprav. Zlasti VSG Control simulira gibanje rotorja in elektromagnetne značilnosti sinhronih generatorjev, kar omogoča pretvornikom za shranjevanje energije, da samodejno prilagodijo svojo izhodno moč glede na spremembe v sistemski frekvenci in napetosti, s čimer doseže učinkovito podporo za električno omrežje.
3. Primerjava načina krmiljenja jedra
Način PQ: Fixed Active\/Reactive Expart, se ne odziva na spremembe frekvence\/napetosti omrežja (primerno za natančen nadzor moči).
Način VSG: dinamično se odziva na motnje električnega omrežja, ki zagotavlja vztrajnost, frekvenčno regulacijo in podporo za regulacijo napetosti (primerna za scenarije z visokimi zahtevami stabilnosti).
4. VSG aktivna frekvenčna kontrola
V smislu aktivnega nadzora frekvence VSG dosega regulacijo frekvence prek modulatorja virtualne frekvence. Izračuna razliko med dejansko izhodno aktivno močjo in nazivno aktivno močjo, nato pa prilagodi virtualni navor. Ta postopek je podoben prilagoditvi razlike na navoru v tradicionalnih sinhronih generatorjih, kjer se aktivna enačba moči tradicionalnega sinhronega generatorja vnese v napajalno elektronsko napravo s pomočjo duševne povezave in s tem pridobi aktivno frekvenčno modulacijsko enačbo navideznega sinhronega stroja. Na ta način, ko se sistemska frekvenca spremeni, se lahko VSG hitro odzove in prilagodi izhodno aktivno moč, da ohrani stabilnost sistemske frekvence.
5. VSG reaktivni nadzor napetosti
VSG pri načelu vzbujevalnega sistema tradicionalnih sinhronih generatorjev za reaktivno napajalno napetost črpa VSG. Najprej izračuna velikost reaktivne moči na izhodnem koncu naprave in nato izračuna vrednost odstopanja napetosti s koeficientom reaktivne moči. Ta vrednost je kombinirana z nastavljeno vrednostjo napetosti, da dobimo referenčno vrednost napetosti, potrebne za zunanjo zanko napetosti. Koeficient reaktivne moči določa odmik napetosti, ko se reaktivna moč spremeni in s tem doseže učinkovit nadzor napetosti sistema. V načinu izven omrežja je reaktivna zanka VSG skladna z reaktivno napajalno zanko pri krmiljenju DOOP, kar zagotavlja razumno dodelitev reaktivne moči in stabilnost napetosti sistemske napetosti.
2 ključna scenarija aplikacije VSG
1. mikrogrid
Očitno delovanje: neodvisno podpirajo napetost in frekvenco, ko je zunaj omrežja, kar zagotavlja neprekinjeno napajanje za kritične obremenitve, kot so bolnišnice in podatkovni centri.
Brezšivno preklapljanje med omrežjem in izklopljeno mrežo: Sodelujte v podpori omrežja v načinu, ki je povezan z omrežjem, in vzdržujte stabilnost mikrograda v otoškem načinu.
2. visok delež obnovljivega dostopa do energije
Dodatek inercije: Nadomeščajte pomanjkljivost vztrajnosti novih virov energije, kot so fotovoltaiki in vetrna moč, ter zaviranja frekvenčnih nihanj.
Gladka nihanja izhoda: Z zatiranjem nihanj moči z virtualnim dušenjem se poveča sposobnost električnega omrežja, da sprejme obnovljivo energijo.
3. Inteligentno distribucijsko omrežje in šibko trenutno omrežje
Dinamična podpora napetosti: Zagotovite kompenzacijo reaktivne energije na koncu distribucijskega omrežja ali v šibkih omrežjih, da izboljšate stabilnost napetosti.
Udeležba pomožnih storitev: Z uporabo funkcij, kot sta regulacija frekvence in rezervna zmogljivost, je mogoče izboljšati prilagodljivost električnega omrežja (na primer sodelovanje v pomožnih storitvah na trgu električne energije).
4. sistem za shranjevanje energije, povezan z omrežjem
Izboljšana stabilnost moči: simulirajte značilnosti sinhronih generatorjev in sodelujte pri regulaciji frekvence (kot sta regulacija primarne frekvence in odziv vztrajnosti).
Vožnja z napakami skozi zmogljivost: Ko napetost električnega omrežja začasno pade, pomaga obnoviti električno omrežje z reaktivno podporo moči (kot je vožnja z nizko napetostjo skozi LVRT).
5. Vključevanje napajanja v sili in porazdeljene energije
Hiter odziv na napajanje v sili: v primeru okvare električnega omrežja služi kot neodvisen vir energije za podporo lokalnim obremenitvam (na primer v nujnih primerih).
Več DER Collaborative Control: Dosegajte skupno optimizacijo porazdeljenih virov, kot sta shranjevanje energije in fotovoltaike, ter izboljšajte učinkovitost porabe energije.
3 tehnološke prednosti VSG
1. Izboljšajte stabilnost električnega omrežja:Zagotovite inercijsko, dušenje ter zmogljivosti za regulacijo frekvence in napetosti, da se prilagodijo "nizki inercijski napajalni omrež" z velikim deležem priključene elektronske elektronske opreme.
2. Prilagodljiv način delovanja:Podpira tako povezane in zunaj mreže, primerne za različne scenarije, kot so mikrogridi in glavne omrežja.
3. Izboljšati kakovost energije:Zmanjšajte neravnovesje napetosti\/toka in harmonično popačenje z negativnim kompenzacijo zaporedja in dinamičnim nadzorom.
4. Povečanje ekonomske vrednosti:S sodelovanjem v pomožnih storitvah, kot sta regulacija frekvence in varnostna kopija, se lahko povečajo potencialni prihodek sistemov za shranjevanje energije.
4 Praktična uporaba
Scenarij mikrogrida:Čez dan fotovoltaiki proizvajajo električno energijo v načinu PQ, ponoči ali na izoliranih otokih pa se shranjevanje energije preklopi v način VSG, da ohrani napetost in frekvenčno stabilnost.
Shranjevanje energije, povezane z omrežjem:Ko frekvenca omrežja pade, VSG hitro sprosti moč (inercijski odziv), da zavira padec frekvence (na primer, ko frekvenca pade s 50Hz na 49,5Hz, shranjevanje energije samodejno poveča aktivni izhod).
Šibka trenutna omrežna podpora:Na oddaljenih območjih VSG izboljša stabilnost napetosti in z reaktivno kompenzacijo moči zmanjšuje izgube linij.
5 Zaključek
Funkcija VSG v pretvornikih za shranjevanje energije kot napredna kontrolna tehnologija zagotavlja močno podporo za sisteme za shranjevanje energije v različnih scenarijih uporabe s simuliranjem značilnosti tradicionalnih sinhronih generatorjev. Od otoškega delovanja mikrogradov do prilagodljive regulacije inteligentnih distribucijskih omrežij, od pomožnih storitev sistemov za shranjevanje energije, povezanih z omrežjem, do neodvisnega oskrbe z električno energijo v posebnih scenarijih, so funkcije VSG pokazale njihove edinstvene prednosti in pomembne vloge.