SVG dla fotowoltaiki

Rozwiązanie SVG do pracy poza siecią mikrosieci fotowoltaicznej

1. Zaplecze techniczne i scenariusz zastosowania

Kierując się globalną strategią dekarbonizacji i przyspieszonym wdrażaniem biznesowych systemów magazynowania energii (BESS), wysokoenergochłonna ciężka produkcja przemysłowa, taka jak wytapianie wielkopiecowe, rafinacja metali nieżelaznych, produkcja chemiczna i wielkoskalowe zakłady wzbogacania górnictwa, wprowadzają rozproszone systemy wytwarzania energii fotowoltaicznej i konfigurują BESS o dużej wydajności na dużą skalę.

W takich ciężkich obiektach przemysłowych występują na ogół obciążenia indukcyjne o dużej mocy, prądy rozruchowe o dużym uderzeniu i złożone przebiegi harmoniczne elektroniki mocy. Integracja fotowoltaiki o wysokiej penetracji i BESS przekształciła sieć dystrybucyjną tradycyjnych fabryk w przemysłowy system mikrosieci, który łączy możliwości podłączenia do sieci i niezależnego działania poza siecią. Aby zapewnić ciągłość linii produkcyjnej, system musi charakteryzować się wyjątkowo wysokimi możliwościami kontroli jakości energii w stanach przejściowych i ustalonych.

2. Wymagania techniczne dotyczące urządzeń do kompensacji mocy biernej w warunkach poza siecią

Kiedy mikrosieci przemysłowe nagle przestawią się z publicznych sieci elektroenergetycznych o dużej bezwładności na niezależne topologie sieci typu „fotowoltaika + magazynowanie energii” o niskiej bezwładności, zdolność zwarciowa, poziom uszkodzeń i margines stabilności przejściowej systemu ulegną drastycznym zmianom. To dynamiczne skrzyżowanie we wszystkich warunkach pracy nakłada następujące trzy nietradycyjne sztywne wymagania techniczne na sprzęt kompensacji mocy biernej:

a. Możliwość dwukierunkowej, nieskończonej, ciągłej regulacji w czterech ćwiartkach

Nowoczesne urządzenia do kompensacji mocy biernej muszą przełamywać ograniczenia tradycyjnej „wytwarzającej wyłącznie pojemnościową moc bierną” i muszą mieć zdolność pracy w czterech kwadrantach, z możliwością dwukierunkowej, liniowej i nieskończonej ciągłej regulacji. W przypadku wystąpienia nadkompensacji poza siecią urządzenie musi mieć możliwość odwrócenia przełączenia z „wyjściowej pojemnościowej mocy biernej” na „aktywne pochłanianie pojemnościowej mocy biernej (tj. wyjściowej indukcyjnej mocy biernej)” w ciągu milisekund. W ten sposób całkowicie eliminuje nadmiar pojemnościowej mocy biernej w systemie i chroni inwerter magazynu energii (PCS) przed zagrożeniem zadziałania przepięciowego.

B. Ma przejściową prędkość reakcji w milisekundach (ms)

Schemat kompensacji mocy biernej musi uwzględniać technologię sterowania przełącznikiem wysokiej częstotliwości wszystkich urządzeń energoelektronicznych. Przejściowy czas reakcji systemu musi mieścić się w granicach 1 milisekundy, a czas reakcji pełnego cyklu musi być krótszy niż 10 milisekund. Podczas dynamicznych chwil przejściowych, takich jak przełączanie trybu lub zmiany obciążenia, można uzyskać natychmiastową, nieskończoną regulację podążania, tłumić migotanie napięcia i zapobiegać chwilowym zapadom napięcia w mikrosieciach.

C. Posiadają charakterystykę źródła prądu stałego, niezależną od wahań napięcia w systemie

Moc wyjściowa mocy biernej tradycyjnych urządzeń do kompensacji pojemnościowej jest w ogromnym stopniu zależna od napięcia sieciowego i jest wprost proporcjonalna do kwadratu napięcia (Q=ω C U ²). W krytycznych momentach, gdy napięcie szyny znacznie spada z powodu przełączania poza siecią lub przełączania przy dużym obciążeniu, tradycyjne kondensatory doświadczają wykładniczego spadku zdolności kompensacji z powodu spadku napięcia i ulegają awarii, gdy system najbardziej potrzebuje wsparcia mocą bierną.

Mikrosieci o małej bezwładności wymagają sprzętu kompensacyjnego o charakterystyce wyjściowej źródła prądu stałego. Nawet jeśli napięcie magistrali gwałtownie spadnie z powodu przejściowego uderzenia, sprzęt może nadal utrzymywać znamionowy prąd bierny przy pełnym obciążeniu, zapewniając silne wsparcie napięciowe dla mikrosieci i zapobiegając kaskadowym przerwom w dostawie prądu.

3. Konwencjonalna szafa kompensacyjna kondensatorów (TSC) zawodzi w tym scenariuszu

Sterowanie martwym punktem: Transformator próbkujący (CT) tradycyjnych sterowników kondensatorów jest zwykle instalowany po stronie głównej linii wejściowej zasilania sieciowego. Po zaniku zasilania prąd próbkowania powrócił do zera, powodując, że sterownik stał się ślepy i nie był w stanie prawidłowo wydać polecenia wyjścia kondensatorowi.

Opóźnienie reakcji: Tradycyjne kondensatory charakteryzują się minimalnym czasem martwym na rozładowaniu po usunięciu, który nie jest w stanie spełnić wymagań stabilności przejściowej na poziomie milisekund (ms) izolowanych mikrosieci.

4. Rozwiązanie i konfiguracja

Raport z audytu jakości energii

Obudowa ta została już wyposażona w szafę kompensacyjną kondensatorów 800 kVar z dławikiem 7%, w której zastosowano zintegrowany tryb modernizacji polegający na „całkowitym demontażu starych kondensatorów i pełnej konfiguracji nowej inteligentnej szafy kompensacyjnej SVG.

Zdemontuj oryginalną szafkę kondensatorów kompensacji mocy biernej i zainstaluj 2 jednostki stojaka podłogowego Sinava SNA-SVG-F500 SVG szafka przełączana przez IGBT

Kiedy zewnętrzna publiczna sieć energetyczna nieoczekiwanie traci moc i system przełącza się na pracę poza siecią w trybie „fotowoltaika + magazynowanie energii”, szafa SVG natychmiast staje się lokalnym centrum stabilności napięcia i współczynnika mocy mikrosieci. Dzięki czterokwadrantowej możliwości dwukierunkowej regulacji dynamicznej, system sterowania siecią szafy SVG i magazynu energii PCS jest wysoce skoordynowany. Kiedy w mikrosieci wystąpi przejściowe zalanie pojemnościowe z powodu nagłych spadków obciążenia lub skoku nowej energii, szafa SVG może aktywnie absorbować pojemnościową moc bierną w ciągu 10 milisekund. Przed zadziałaniem zabezpieczenia przepięciowego w falowniku magazynu energii PCS zapewnia to bezpieczne zabezpieczenie i wygładzenie wstecznego prądu biernego, stabilizując współczynnik mocy powyżej 0,95 w stanie izolowanej sieci. Wahania napięcia magistrali mikrosieci są kontrolowane w wyjątkowo niskim zakresie mniejszym niż 2%, co naprawdę gwarantuje nieprzerwaną, ekologiczną pracę fabryk przemysłu ciężkiego w przypadku częstych przerw w dostawie prądu lub ograniczeń mocy w sieci energetycznej.