Con il rapido sviluppo delle energie pulite come l’eolico e il fotovoltaico, aumenta anche la capacità installata. Tuttavia, l’energia eolica e quella fotovoltaica sono tutte produzioni di energia instabili e sono fortemente influenzate da fattori ambientali esterni. La capacità di produzione a monte dell’industria fotovoltaica è gravemente sovracapacità ed eccesso di offerta, e la sua ragione fondamentale è che la rete elettrica non può assorbire così tanta energia instabile. Il superamento del limite superiore pregiudicherà gravemente la stabilità della rete elettrica. Quindi non si svilupperà l’energia pulita come il fotovoltaico? È impossibile. Essendo un grande paese energetico, lo sviluppo di energia pulita è una strategia nazionale, e lo sviluppo del fotovoltaico è solo in un periodo di difficoltà. L'attività di potenziamento e trasformazione della rete elettrica è già in corso in modo ordinato ed è già in fase di realizzazione una nuova tipologia di sistema elettrico che si adatti allo sviluppo dell'energia elettrica distribuita. Inoltre, anche come controllare accuratamente l’impatto della potenza attiva e reattiva sulla qualità dell’energia fa parte dello sviluppo della tecnologia fotovoltaica.
1 Controllo della potenza attiva
1. Cos'è la potenza attiva
La potenza attiva si riferisce alla quantità di elettricità che può effettivamente compiere lavoro, misurata in watt (W). Negli impianti fotovoltaici la potenza attiva è determinata principalmente dalla capacità di generazione di energia dei moduli fotovoltaici ed è influenzata da fattori quali l'intensità della luce e la temperatura.
2. Metodi di controllo
2.1. Monitoraggio del punto di massima potenza (MPPT)
Il Maximum Power Point Tracking (MPPT) è una tecnica di controllo comunemente utilizzata che regola dinamicamente il punto di funzionamento dell'inverter monitorando la tensione di uscita e la corrente dei moduli fotovoltaici in tempo reale per garantire che il sistema fotovoltaico funzioni sempre al suo punto di massima potenza. L'algoritmo di controllo MPPT può migliorare efficacemente l'efficienza della generazione di energia delle centrali fotovoltaiche.
2.2. Controllo inverter connesso alla rete
L'inverter è un'apparecchiatura fondamentale per il collegamento degli impianti fotovoltaici alla rete elettrica. Controllando l'inverter è possibile regolare la potenza attiva. Gli inverter possono controllare l'uscita di potenza attiva regolando la corrente e la tensione di uscita in base alle esigenze della rete elettrica.
2.3. Strategia di limitazione della potenza
In alcuni casi, la rete elettrica potrebbe subire un carico eccessivo e gli impianti fotovoltaici devono ridurre la potenza in uscita attraverso strategie di limitazione della potenza per garantire il funzionamento sicuro della rete elettrica. Ciò può essere ottenuto impostando la funzione di limite di potenza in uscita dell'inverter.
2 Controllo della potenza reattiva
1. Il concetto di potenza reattiva
La potenza reattiva si riferisce all'energia elettrica utilizzata per stabilire campi elettrici e magnetici, misurata in energia reattiva (VAR). La potenza reattiva è fondamentale per il controllo della tensione e il miglioramento del fattore di potenza nei sistemi di alimentazione.
2. Metodi di controllo
2.1. Apparecchiature per la compensazione della potenza reattiva
Le centrali fotovoltaiche possono essere dotate di apparecchiature di compensazione della potenza reattiva, come dispositivi di compensazione statica della potenza reattiva (SVG) e compensatori statici sincroni (STATCOM). Questi dispositivi possono rispondere rapidamente alla domanda della rete, regolare la produzione di potenza reattiva e migliorare la stabilità della tensione della rete.
2.2. Controllo della potenza reattiva dell'inverter
Gli inverter moderni hanno in genere capacità di regolazione della potenza reattiva. Regolando la fase della corrente di uscita dell'inverter, le centrali fotovoltaiche possono ottenere una regolazione dinamica della potenza reattiva per soddisfare le esigenze della rete elettrica. L'inverter può essere impostato sulla "modalità di risposta della potenza reattiva" per regolare automaticamente la potenza reattiva in uscita in base alle variazioni della tensione di rete.
2.3. Controllo dinamico della tensione
Durante il funzionamento connesso alla rete, le centrali fotovoltaiche possono monitorare la tensione di rete in tempo reale e regolare la potenza reattiva attraverso strategie di controllo dinamico della tensione. Aumentare la potenza reattiva quando la tensione è bassa; Ridurre la potenza reattiva quando la tensione è troppo elevata per mantenere la tensione di rete entro un intervallo di sicurezza.
3 Difficoltà nella tecnologia di controllo degli impianti fotovoltaici
Standard di interconnessione:Regioni e paesi diversi hanno standard e requisiti di connessione alla rete diversi per gli impianti fotovoltaici. Le centrali fotovoltaiche devono rispettare gli standard di interconnessione della rete locale quando controllano la potenza attiva e reattiva, il che può comportare alcune sfide tecniche.
Fluttuazioni della griglia:Le fluttuazioni del carico e della tensione della rete influiscono direttamente sulla strategia di controllo della potenza degli impianti fotovoltaici. Durante le ore di punta, gli impianti fotovoltaici potrebbero dover affrontare la sfida di una maggiore domanda di energia attiva, mentre durante i periodi non di punta potrebbero dover ridurre la produzione.
Maturità tecnologica:Sebbene i moderni inverter fotovoltaici abbiano forti capacità di controllo, la maturità dei loro algoritmi e tecnologie di controllo deve ancora essere continuamente migliorata nelle applicazioni pratiche per far fronte all’ambiente sempre più complesso della rete elettrica.
Controllo intelligente:Con lo sviluppo dell’Internet delle cose e della tecnologia dell’intelligenza artificiale, le centrali fotovoltaiche si sposteranno gradualmente verso il controllo intelligente. Attraverso l’analisi dei dati e l’apprendimento automatico, le centrali fotovoltaiche possono ottimizzare le strategie di controllo in tempo reale per la potenza attiva e reattiva, migliorando l’efficienza della generazione di energia e la stabilità della rete.
Gestione energetica distribuita:Le centrali fotovoltaiche costituiranno una componente importante dell’energia distribuita e lavoreranno in sinergia con altri sistemi di energia rinnovabile. Stabilendo un sistema di gestione distribuita dell’energia, è possibile ottenere una programmazione collaborativa di più fonti energetiche, migliorando ulteriormente la flessibilità e l’affidabilità della rete elettrica.