Dalam sistem daya, integrasi perangkat penyimpanan energi mungkin berdampak pada faktor daya jaringan, terutama dalam skenario operasi tertentu, yang dapat menyebabkan penurunan faktor daya dan menghasilkan denda untuk perusahaan yang memakan listrik. Ini merugikan manfaat ekonomi dari penyimpanan energi dan konsumsi listrik perusahaan. Jadi mengapa integrasi penyimpanan energi mengurangi faktor daya jaringan listrik, dan bagaimana seharusnya ditangani?
1 Alasan inti untuk faktor daya rendah yang disebabkan oleh integrasi penyimpanan energi
Faktor daya adalah indikator penting untuk mengukur proporsi daya aktif ke daya total dalam sistem daya. Power factor=p\/s, di mana p adalah daya aktif dan S adalah daya yang jelas. Faktor daya berkurang setelah sistem penyimpanan energi terhubung, terutama terkait dengan faktor -faktor berikut:
1. Karakteristik Daya Reaktif Inverters Penyimpanan Energi (PC)
Sistem penyimpanan energi biasanya terhubung ke jaringan melalui inverter penyimpanan energi. PCS pada dasarnya adalah konverter elektronik daya, yang dapat menghasilkan masalah berikut selama operasi:
Karakteristik non -ideal perangkat switching:IGBT dan perangkat switching lainnya memiliki permintaan daya reaktif sementara selama proses pergantian, yang dapat menyebabkan PC menyuntikkan atau menyerap daya reaktif ke dalam jaringan.
Dampak strategi kontrol:Jika PCS mengadopsi "kontrol daya aktif konstan" tanpa regulasi loop tertutup dari daya reaktif, faktor dayanya dapat menyimpang dari 1. Misalnya, ketika sistem perlu merespons dengan cepat fluktuasi daya aktif, PCS dapat untuk sementara waktu menyerap daya reaktif yang tertinggal karena batasan bandwidth loop saat ini, yang mengakibatkan penurunan faktor daya instan.
Polusi Harmonik:Modulasi PWM PC menghasilkan arus harmonik (seperti harmonik ke -5 dan ke -7), yang meningkatkan daya yang jelas dari sistem dan secara tidak langsung mengurangi faktor daya.
2. Mode Operasi Peralihan Sistem Penyimpanan Energi
Ketika sistem penyimpanan energi beralih antara mode pengisian dan pelepasan, mungkin ada fluktuasi daya reaktif:
Mode Pengisian:Sistem penyimpanan energi setara dengan "beban induktif", yang dapat menyerap daya reaktif yang tertinggal (terutama pada tahap awal pengisian baterai, di mana arusnya besar dan lag fase).
Mode Debit:Jika kontrol PCS tidak tepat, itu dapat menghasilkan daya reaktif canggih (seperti ketika baterai terlepas, inverter dapat memasuki area kerja kapasitif karena fluktuasi tegangan DC).
Proses sementara:Selama switching mode, loop yang dikunci fase (PLL) PC dapat kehilangan kunci karena fluktuasi tegangan pada jaringan listrik, yang mengakibatkan hilangnya kontrol arus reaktif dan penurunan faktor daya jangka pendek.
3. Impedansi kisi dan resonansi sistem
Ketika sistem penyimpanan energi terhubung ke jaringan distribusi, jika ada impedansi induktif dalam kisi (seperti garis panjang, reaktansi kebocoran transformator), itu dapat membentuk sirkuit resonansi LC dengan kapasitor penyaringan sistem penyimpanan energi:
Resonansi memperkuat arus harmonik dari frekuensi spesifik, yang mengarah ke lonjakan daya reaktif dan penurunan faktor daya. Ketika kapasitor filter output dari sistem penyimpanan energi beresonansi dengan induktansi kisi pada frekuensi harmonik tertentu, arus harmonik dapat mencapai beberapa kali arus pengenal, secara signifikan meningkatkan daya yang jelas
4. Efek sinergis dari beberapa unit penyimpanan energi
Dalam pembangkit listrik tenaga penyimpanan energi skala besar, beberapa unit penyimpanan energi (seperti kelompok baterai) yang terhubung secara paralel dengan jaringan dapat memperburuk masalah faktor daya karena alasan berikut:
Parameter Inkonsistensi:Parameter kontrol dari setiap PC (seperti parameter regulator PI dan waktu mati) memiliki sedikit perbedaan, menghasilkan distribusi arus reaktif yang tidak merata selama koneksi paralel dan kelebihan beberapa unit.
Sirkulasi Masalah Saat Ini:PC paralel dapat menghasilkan arus sirkulasi karena fase tegangan atau perbedaan amplitudo, yang mengandung sejumlah besar komponen daya reaktif dan selanjutnya mengurangi faktor daya keseluruhan sistem.
2 Dampak penurunan faktor daya
1. Peningkatan kerugian jaringan listrik:Daya reaktif dapat menyebabkan peningkatan kerugian tembaga dalam jalur transmisi dan transformator, mengurangi efisiensi sistem.
2. Penurunan stabilitas tegangan:Lag Reactive Power dapat menyebabkan penurunan tegangan di jaringan listrik, terutama di akhir jaringan distribusi, yang dapat mempengaruhi operasi normal beban lainnya.
3. Risiko Hukuman Listrik:Sebagian besar perusahaan jaringan listrik memiliki persyaratan penilaian untuk faktor daya sisi pengguna (seperti denda untuk faktor daya di bawah ini 0. 9). Jika faktor daya tidak memenuhi standar setelah penyimpanan energi terhubung, itu dapat meningkatkan biaya operasi.
4. Umur Peralatan yang Disingkat:Harmonik dan arus reaktif dapat menyebabkan peningkatan pemanasan peralatan seperti transformator dan kabel, mempercepat penuaan isolasi.
3 Solusi untuk Optimalisasi Faktor Daya
Untuk mengatasi masalah faktor daya yang disebabkan oleh akses penyimpanan energi, strategi komprehensif "peningkatan peralatan+optimasi kontrol+kolaborasi sistem" dapat diadopsi:
1. Generator var statis (SVG)
SVG menghasilkan arus reaktif yang diperlukan (lagging atau memimpin) secara real time melalui inverter sumber tegangan, dengan cepat mengkompensasi permintaan daya reaktif dari sistem penyimpanan energi (waktu respons dapat mencapai level MS). Rentang penyesuaian dinamis lebar (-1 ke +1 power factor), yang secara bersamaan dapat menekan harmonik dan cocok untuk skenario fluktuasi daya tinggi (seperti distribusi energi dan sistem penyimpanan baru).
Metode konfigurasi adalah memasang SVG terpusat pada titik koneksi grid dari pembangkit listrik tenaga penyimpanan energi, atau mengintegrasikan SVG kapasitas kecil terdistribusi di setiap modul PCS untuk mencapai kompensasi daya reaktif di tempat.
2. Kontrol Optimalisasi Konverter Penyimpanan Energi (PCS)
Tambahkan loop luar daya reaktif ke strategi kontrol PCS, dan hitung nilai referensi daya reaktif yang diperlukan secara real time dengan mendeteksi tegangan dan arus grid, sehingga PC dapat secara aktif menghasilkan atau menyerap daya reaktif dan mempertahankan faktor daya 1.
3. Desain perangkat keras dan pencocokan parameter
Optimalkan Parameter Penyaringan:Desain parameter filter PCS (seperti nilai induktansi dan kapasitansi) berdasarkan karakteristik impedansi jaringan listrik, menghindari frekuensi resonansi;
Pilih perangkat faktor daya tinggi:Gunakan perangkat semikonduktor celah pita lebar seperti silikon karbida (sic) dan gallium nitrida (GAN) untuk mengurangi kerugian switching dan kebutuhan daya reaktif;
Kompensasi Terdistribusi untuk Penyimpanan Energi Terdistribusi:Untuk penyimpanan energi terdistribusi (seperti sistem penyimpanan fotovoltaik sisi pengguna), perangkat kompensasi daya reaktif kecil (seperti kapasitor switching thyristor TSC) dapat dipasang di tempat di setiap unit penyimpanan energi untuk mengurangi transmisi daya reaktif di jaringan listrik.
4 Saran Implementasi
1. Pembangkit listrik tenaga penyimpanan energi skala besar
Mengadopsi skema kombinasi "Kontrol Daya Reaktif Inverter+SVG Kompensasi Dinamis+Kontrol Harmonik Filter Aktif".
2. Sistem Penyimpanan Energi Sisi Pengguna (Penyimpanan Energi Industri dan Komersial)
Prioritas harus diberikan untuk mengoptimalkan strategi kontrol inverter (seperti menetapkan nilai faktor daya tetap), bersama dengan bank kapasitor kecil untuk kompensasi daya reaktif statis.
3. Skenario Microgrid
Mengadopsi kontrol droop dan kompensasi daya reaktif adaptif, dikombinasikan dengan karakteristik beban lokal untuk secara dinamis menyesuaikan output daya reaktif, untuk memastikan faktor daya yang stabil di atas 0. 9 selama operasi off grid.
5 Kesimpulan
Integrasi sistem penyimpanan energi ke dalam jaringan listrik menyebabkan penurunan faktor daya, yang pada dasarnya merupakan hasil dari efek gabungan dari karakteristik daya reaktif, polusi harmonik, dan masalah pencocokan parameter sistem peralatan elektronik daya. Dengan menggunakan perangkat kompensasi daya reaktif dinamis (seperti SVG), mengoptimalkan strategi kontrol PCS, dan mengoordinasikan penjadwalan jaringan listrik, faktor daya dapat ditingkatkan secara efektif.