כמרכיב הליבה במערכות אחסון אנרגיה, הביצועים של ממירי אחסון אנרגיה (PCS) משפיעים ישירות על היעילות והיציבות של מערכת אחסון האנרגיה כולה. פונקציית הגנרטור הסינכרוני הווירטואלי (VSG), כאסטרטגיית בקרה מתקדמת, מניעה ממירי אחסון אנרגיה עם היכולת לדמות את המאפיינים של גנרטורים סינכרוניים מסורתיים, מה שמאפשר להם להפגין יתרונות ייחודיים בתרחישים שונים של יישומים. להלן דן בעקרון פונקציית VSG בממירי אחסון אנרגיה ומרחיב על יישומיה בתחומים שונים.
1 עיקרון פונקציונלי VSG
1. סקירה כללית של גנרטור סינכרוני וירטואלי
גנרטור סינכרוני וירטואלי (VSG) הוא אסטרטגיית בקרה המאפשרת לממירי אחסון אנרגיה לדמות את מאפייני ההפעלה של גנרטורים סינכרוניים מסורתיים. באמצעות גישה זו, ממירי אחסון אנרגיה לא רק מחזיקים באינרציה ואת מאפייני הדעיכה של גנרטורים סינכרוניים מסורתיים, אלא גם פועלים ביציבות במצבי רשת המחוברים לרשת וגם מחוץ לרשת, ומספקים תמיכת כוח גמישה למערכת הכוח.
2. מבנה בקרה ועיקרון
מבנה בקרת VSG מבוסס בעיקר על עקרון בקרת Droop, ומציג אינרציה וירטואלית ומאפייני דעיכה על בסיס זה. רעיון הליבה הוא לשפר את משוואת התנועה של גנרטורים סינכרוניים מסורתיים ולקבל משוואות בקרה החלות על מכשירים אלקטרוניים חשמליים. באופן ספציפי, בקרת VSG מדמה את תנועת הרוטור ואת המאפיינים האלקטרומגנטיים של גנרטורים סינכרוניים, ומאפשרת לממירי אחסון אנרגיה להתאים אוטומטית את כוח הפלט שלהם בהתאם לשינויים בתדירות המערכת ובמתח, ובכך להשיג תמיכה יעילה לרשת החשמל.
3. השוואה בין מצבי בקרת ליבה
מצב PQ: תפוקת חשמל פעילה\/תגובית קבועה, אינה מגיבה לשינויים בתדר\/מתח ברשת (מתאימים לבקרת חשמל מדויקת).
מצב VSG: מגיב באופן דינמי להפרעות ברשת החשמל, מתן תמיכה באינרציה, ויסות תדרים ותמיכה בוויסות מתח (המתאים לתרחישים עם דרישות יציבות גבוהות).
4 VSG בקרת תדרים פעילה
מבחינת בקרת תדרים פעילה, VSG משיגה ויסות תדרים באמצעות מודולטור תדרים וירטואלי. זה מחשב את ההבדל בין הכוח הפעיל בפלט בפועל לבין הכוח הפעיל המדורג ואז מתאים את המומנט הווירטואלי. תהליך זה דומה להתאמת הפרשי המומנט בגנרטורים סינכרוניים מסורתיים, כאשר משוואת הכוח הפעילה של הגנרטור הסינכרוני המסורתי מוצגת למכשיר האלקטרוני של הכוח באמצעות קישור דעיכה, ובכך משיגה את משוואת אפנון התדר הפעיל של המכונה הסינכרונית הווירטואלית. בדרך זו, כאשר תדר המערכת משתנה, VSG יכול להגיב במהירות ולהתאים את הכוח הפעיל של הפלט כדי לשמור על יציבות תדר המערכת.
5. VSG בקרת מתח כוח תגובתי
לבקרת מתח כוח תגובתי, VSG שואב את עקרון מערכת העירור של גנרטורים סינכרוניים מסורתיים. תחילה הוא מחשב את גודל הכוח המגיב בקצה הפלט של המכשיר ואז מחשב את ערך סטיית המתח על ידי מקדם צניחת הכוח המגיב. ערך זה משולב עם נקודת הגדרת המתח כדי להשיג את ערך ההתייחסות המתח הנדרש עבור הלולאה החיצונית המתח. מקדם הצילום המגיב של הכוח קובע את קיזוז המתח כאשר הכוח המגיב משתנה, ובכך משיג שליטה אפקטיבית במתח המערכת. במצב Off Grid, לולאת הכוח המגיבה של VSG תואמת את לולאת ההספק המגיבה בשליטה על צניחה, ומבטיחה הקצאה סבירה של כוח תגובתי ויציבות מתח המערכת.
2 תרחישי יישום מפתח של VSG
1. מיקרו -גרד
פעולת האי: תומך באופן עצמאי במתח ותדירות כאשר הם מחוץ לרשת, ומבטיחים אספקת חשמל רציפה לעומסים קריטיים כמו בתי חולים ומרכזי נתונים.
מעבר חלק בין רשת מחוברת לרשת לרשת: השתתף בתמיכה ברשת במצב מחובר לרשת, ושמור על יציבות מיקרו -ברד במצב אי -איי.
2. שיעור גבוה של גישה לאנרגיה מתחדשת
תוסף אינרציה: פיצוי על המחסור באינרציה של מקורות אנרגיה חדשים כמו פוטו -וולטאים וכוח רוח, ודיכוי תנודות התדרים.
תנודות פלט חלקות: על ידי דיכוי תנודות כוח באמצעות דעיכה וירטואלית, משופרת היכולת של רשת הכוח לקבל אנרגיה מתחדשת.
3. רשת הפצה אינטליגנטית ורשת נוכחית חלשה
תמיכה במתח דינמי: ספק פיצוי כוח תגובתי בסוף רשת ההפצה או באזורי רשת חלשים כדי לשפר את יציבות המתח.
השתתפות בשירות עזר: על ידי שימוש בפונקציות כמו ויסות תדרים ויכולת מילואים, ניתן לשפר את הגמישות של רשת הכוח (כגון השתתפות בשירותי עזר בשוק החשמל).
4 מערכת אחסון אנרגיה מחוברת לרשת
יציבות רשת כוח משופרת: הדמה את המאפיינים של גנרטורים סינכרוניים ומשתתפים בוויסות תדרים (כגון ויסות התדרים הראשוני ותגובת האינרציה).
רכיבת תקלות דרך יכולת: כאשר מתח רשת החשמל יורד באופן זמני, הוא עוזר להחזיר את רשת הכוח באמצעות תמיכה בכוח תגובתי (כמו נסיעה במתח נמוך דרך LVRT).
5. שילוב אספקת חשמל חירום ואנרגיה מבוזרת
תגובה מהירה לאספקת חשמל חירום: במקרה של כישלון ברשת חשמל, היא משמשת כמקור כוח עצמאי לתמיכה בעומסים מקומיים (כגון חירום אסון).
בקרה רב -שיתופית רב -שיתופית: השג אופטימיזציה שיתופית של משאבים מבוזרים כמו אחסון אנרגיה ופוטו -וולטאים, ושיפור יעילות ניצול האנרגיה.
3 היתרונות הטכנולוגיים של VSG
1. שפר את יציבות רשת הכוח:לספק אינרציה, דעיכה ויכולות ויסות תדר ומתח כדי להסתגל ל"רשת הכוח האינרציה הנמוכה "עם חלק גבוה של ציוד אלקטרוני כוח המחובר.
2. מצב פעולה גמיש:תומך גם במצבי רשת מחוברים וגם מחוץ לרשת, המתאימים לתרחישים שונים כמו מיקרו -גרד ורשתות עיקריות.
3. שפר את איכות הכוח:צמצם את חוסר האיזון במתח\/זרם ועיוות הרמוני באמצעות פיצוי רצף שלילי ובקרה דינאמית.
4. שיפור ערך כלכלי:על ידי השתתפות בשירותי עזר כמו ויסות תדרים וגיבוי, ניתן להגדיל את ההכנסות הפוטנציאליות של מערכות אחסון אנרגיה.
4 יישום מעשי
תרחיש מיקרו -גרד:במהלך היום, פוטו -וולטאים מייצרים חשמל דרך מצב PQ, ובלילה או באיים מבודדים, מתגי אחסון אנרגיה למצב VSG כדי לשמור על יציבות מתח ותדר.
אחסון אנרגיה מחובר לרשת:כאשר תדר הרשת יורד, VSG משחרר במהירות את ההספק (תגובת האינרציה) כדי לדכא את ירידת התדרים (למשל כאשר התדר יורד מ- 50 הרץ ל 49.5 הרץ, אחסון האנרגיה מגדיל אוטומטית את התפוקה הפעילה).
תמיכה ברשת נוכחית חלשה:באזורים מרוחקים, VSG משפרת את יציבות המתח ומפחיתה את הפסדי הקו באמצעות פיצוי כוח תגובתי.
מסקנה 5
פונקציית VSG בממירי אחסון אנרגיה, כטכנולוגיית בקרה מתקדמת, מספקת תמיכה עוצמתית למערכות אחסון אנרגיה בתרחישים שונים של יישומים על ידי הדמיה של המאפיינים של גנרטורים סינכרוניים מסורתיים. החל מפעולת איים של מיקרו -גרדידים ועד ויסות גמיש של רשתות הפצה חכמות, החל משירותי עזר של מערכות אחסון אנרגיה מחוברות לרשת ועד אספקת חשמל עצמאית בתרחישים מיוחדים, פונקציות VSG הוכיחו את היתרונות הייחודיים שלהם ותפקידים חשובים.