Come componente principale dei sistemi di accumulo di energia, le prestazioni degli inverter di accumulo di energia (PC) influiscono direttamente sull'efficienza e la stabilità dell'intero sistema di accumulo di energia. La funzione Virtual Synchronous Generator (VSG), come strategia di controllo avanzata, conferisce invertitori di accumulo di energia con la capacità di simulare le caratteristiche dei tradizionali generatori sincroni, consentendo loro di dimostrare vantaggi unici in vari scenari di applicazione. Quanto segue discute il principio della funzione VSG negli inverter di accumulo di energia ed elabora le sue applicazioni in diversi campi.
1 Principio funzionale VSG
1. Panoramica del generatore sincrono virtuale
Il generatore sincrono virtuale (VSG) è una strategia di controllo che consente agli inverter di accumulo di energia di simulare le caratteristiche operative dei tradizionali generatori sincroni. Attraverso questo approccio, gli inverter di accumulo di energia non solo possiedono le caratteristiche di inerzia e smorzamento dei tradizionali generatori sincroni, ma operano anche stabilmente in modalità a griglia collegate e OFF, fornendo un supporto di potenza flessibile per il sistema di alimentazione.
2. Struttura e principio di controllo
La struttura di controllo VSG si basa principalmente sul principio di controllo di Droop e introduce le caratteristiche di inerzia e smorzamento virtuale su questa base. L'idea principale è migliorare l'equazione del movimento dei tradizionali generatori sincroni e ottenere equazioni di controllo applicabili ai dispositivi elettronici di alimentazione. In particolare, il controllo VSG simula il movimento del rotore e le caratteristiche elettromagnetiche dei generatori sincroni, consentendo agli inverter di accumulo di energia di regolare automaticamente la potenza di uscita in base alle variazioni della frequenza e della tensione del sistema, ottenendo così un supporto efficace per la griglia di potenza.
3. Confronto delle modalità di controllo core
Modalità PQ: fissata potenza attiva\/reattiva, non risponde alle variazioni della frequenza\/tensione della griglia (adatto per un controllo di potenza preciso).
Modalità VSG: risponde dinamicamente ai disturbi della rete elettrica, fornendo inerzia, regolamentazione di frequenza e supporto per la regolazione della tensione (adatto per scenari con requisiti di elevata stabilità).
4. VSG Controllo della frequenza attiva
In termini di controllo attivo in frequenza, VSG raggiunge la regolazione della frequenza attraverso un modulatore di frequenza virtuale. Calcola la differenza tra la potenza attiva dell'uscita effettiva e la potenza attiva nominata, quindi regola la coppia virtuale. Questo processo è simile alla regolazione della differenza di coppia nei tradizionali generatori sincroni, in cui l'equazione di potenza attiva del tradizionale generatore sincrono viene introdotta nel dispositivo elettronico di potenza attraverso un collegamento di smorzamento, ottenendo così l'equazione di modulazione attivo attivo della macchina sincrona virtuale. In questo modo, quando la frequenza del sistema cambia, VSG può rispondere rapidamente e regolare la potenza attiva dell'uscita per mantenere la stabilità della frequenza del sistema.
5. VSG Controllo della tensione di potenza reattiva
Per il controllo della tensione di potenza reattiva, VSG si basa sul principio del sistema di eccitazione dei tradizionali generatori sincroni. Calcola innanzitutto l'entità della potenza reattiva all'estremità di uscita del dispositivo, quindi calcola il valore di deviazione di tensione mediante il coefficiente di caduta di potenza reattivo. Questo valore è combinato con il setpoint di tensione per ottenere il valore di riferimento di tensione richiesto per il ciclo esterno della tensione. Il coefficiente di caduta di potenza reattiva determina l'offset di tensione quando la potenza reattiva cambia, ottenendo così un controllo effettivo della tensione di sistema. Nella modalità GRID OFF, il ciclo di potenza reattivo di VSG è coerente con il ciclo di potenza reattivo nel controllo di caduta, garantendo la ragionevole allocazione della potenza reattiva e la stabilità della tensione del sistema.
2 scenari di applicazione chiave di VSG
1. Microrete
Funzionamento dell'isola: supportare in modo indipendente la tensione e la frequenza durante la griglia, garantendo un alimentatore continuo per carichi critici come ospedali e data center.
Passa senza soluzione di continuità tra la griglia collegata e la griglia OFF: partecipare al supporto della griglia in modalità GRID collegata e mantenere la stabilità della microgrid in modalità isolata.
2. Alta percentuale di accesso alle energie rinnovabili
Supplemento di inerzia: compensare la carenza di inerzia di nuove fonti di energia come fotovoltaici e energia eolica e sopprimere le fluttuazioni della frequenza.
Fluttuazioni di uscita fluide: sopprimendo le oscillazioni di potenza attraverso lo smorzamento virtuale, è migliorata la capacità della rete elettrica di accettare l'energia rinnovabile.
3. Network di distribuzione intelligente e rete corrente debole
Supporto di tensione dinamica: fornire compensazione della potenza reattiva alla fine della rete di distribuzione o in aree di griglia deboli per migliorare la stabilità della tensione.
Partecipazione del servizio ausiliario: utilizzando funzioni come la regolamentazione della frequenza e la capacità di riserva, la flessibilità della rete elettrica può essere migliorata (come la partecipazione a servizi ausiliari nel mercato dell'elettricità).
4. Sistema di accumulo di energia collegato a griglia
Stabilità a griglia di potenza migliorata: simulare le caratteristiche dei generatori sincroni e partecipare alla regolazione della frequenza (come la regolazione della frequenza primaria e la risposta di inerzia).
Passaggio di guasto attraverso la capacità: quando la tensione della griglia di potenza diminuisce temporaneamente, aiuta a ripristinare la griglia di potenza attraverso il supporto di potenza reattivo (come la guida a bassa tensione attraverso LVRT).
5. Integrazione dell'alimentazione di emergenza e energia distribuita
Risposta rapida all'alimentazione di emergenza: in caso di guasto della griglia elettrica, funge da fonte di energia indipendente per supportare i carichi locali (come l'emergenza in caso di catastrofe).
Controllo multi -collaborativo: raggiungere l'ottimizzazione collaborativa di risorse distribuite come lo stoccaggio di energia e il fotovoltaico e migliorare l'efficienza di utilizzo dell'energia.
3 Vantaggi tecnologici di VSG
1. Migliora la stabilità della griglia elettrica:Fornire capacità di inerzia, smorzamento e regolamentazione di frequenza e tensione per adattarsi alla "rete elettrica a bassa inerzia" con un'alta percentuale di apparecchiature elettroniche di potenza collegate.
2. Modalità di funzionamento flessibile:Supporta sia le modalità GRID connesse e OFF GRID, adatte a vari scenari come microgrid e griglie principali.
3. Migliora la qualità dell'energia:Ridurre lo squilibrio di tensione\/corrente e la distorsione armonica attraverso la compensazione della sequenza negativa e il controllo dinamico.
4. Miglioramento del valore economico:Partecipando a servizi ausiliari come la regolamentazione delle frequenze e il backup, le potenziali entrate dei sistemi di accumulo di energia possono essere aumentate.
4 Applicazione pratica
Scenario microgrid:Durante il giorno, i fotovoltaici generano elettricità attraverso la modalità PQ e di notte o su isole isolate, gli interruttori di accumulo di energia in modalità VSG per mantenere la stabilità di tensione e frequenza.
Accumulo di energia collegata a griglia:Quando la frequenza della griglia diminuisce, VSG rilascia rapidamente la potenza (risposta di inerzia) per sopprimere la caduta di frequenza (come quando la frequenza scende da 50Hz a 49,5Hz, lo stoccaggio di energia aumenta automaticamente l'uscita attiva).
Supporto di rete corrente debole:In aree remote, VSG migliora la stabilità della tensione e riduce le perdite di linea attraverso la compensazione della potenza reattiva.
5 Conclusione
La funzione VSG negli inverter di accumulo di energia, come tecnologia di controllo avanzata, fornisce un potente supporto per i sistemi di accumulo di energia in vari scenari di applicazione simulando le caratteristiche dei tradizionali generatori sincroni. Dall'operazione isolana delle microgrid alla regolazione flessibile delle reti di distribuzione intelligente, dai servizi ausiliari dei sistemi di accumulo di energia collegati alla rete all'alimentazione indipendente in scenari speciali, le funzioni VSG hanno dimostrato i loro vantaggi unici e ruoli importanti.