Nell'ondata di accelerazione della trasformazione della struttura energetica globale verso l'energia rinnovabile, gli inverter collegati alla rete, come attrezzature chiave per raggiungere la conversione di energia e la connessione della rete, influiscono direttamente sull'efficienza e la stabilità della connessione della rete energetica attraverso lo sviluppo tecnologico e gli aggiornamenti delle applicazioni. Da nuove fonti energetiche come il fotovoltaico e l'energia eolica ai sistemi di microgrid, gli inverter collegati alla griglia innovano costantemente la loro tecnologia per guidare l'integrazione della rete elettrica a nuove altezze.
Tecnologia di conversione dell'energia efficiente: la chiave per migliorare l'efficienza della connessione della rete
La funzione principale degli inverter collegati alla griglia è di convertire la corrente continua in corrente alternata che soddisfa i requisiti della rete elettrica e la loro efficienza di conversione dell'energia è un indicatore importante per la misurazione delle prestazioni. Gli invertitori collegati alla griglia precoce utilizzavano spesso strutture di topologia a due livelli tradizionali che, sebbene semplici nella struttura, avevano problemi come un alto contenuto armonico e l'efficienza di conversione limitata. Con lo sviluppo della tecnologia, le strutture di topologia a tre livelli e multilivello sono diventate gradualmente mainstream. Prendendo come esempio la topologia NPC a tre livelli (morsetto per punti neutro), aumenta il numero di livelli per avvicinare la forma d'onda di tensione di uscita a un'onda sinuso In una grande centrale fotovoltaica, un inverter collegato a griglia con una topologia a tre livelli ha raggiunto un'efficienza di conversione del 98,5%, che è 2-3 punti percentuali più alti rispetto ai tradizionali inverter a due livelli e migliora significativamente le entrate di generazione di energia della stazione.
Nel frattempo, l'applicazione di nuovi dispositivi a semiconduttore di potenza fornisce anche supporto per migliorare l'efficienza di conversione. Rispetto ai tradizionali dispositivi a base di silicio, i dispositivi di carburo di silicio (SIC) e nitruro di gallio (GAN) hanno una resistenza inferiore alla resistenza e una frequenza di commutazione più elevata. Gli inverter collegati alla rete che utilizzano dispositivi SIC possono funzionare ad alte frequenze, ridurre le perdite di commutazione e migliorare ulteriormente l'efficienza di conversione dell'energia. In alcuni progetti collegati alla rete eolica di alto livello, gli inverter collegati alla rete basati su dispositivi SIC hanno aumentato l'efficienza complessiva del sistema al 99%, riducendo efficacemente i costi di generazione di energia e migliorando la competitività del mercato della generazione di energia rinnovabile.
Tecnologia di controllo intelligente: raggiungimento di una connessione a griglia precisa e funzionamento stabile
I moderni inverter collegati alla griglia adottano una tecnologia di controllo intelligente per ottenere un funzionamento preciso e stabile con la rete elettrica. Introducendo processori di segnale digitale (DSP) e microcontroller (MCU), gli inverter collegati alla griglia possono raccogliere parametri in tempo reale come tensione, frequenza e fase della griglia di potenza e regolare le loro caratteristiche di uscita in base a questi parametri. Ad esempio, quando la tensione della griglia di potenza fluttua, gli algoritmi di controllo intelligenti possono regolare rapidamente l'ampiezza e la fase della tensione di uscita dell'inverter per garantire una connessione stabile tra l'energia elettrica di uscita e la griglia di potenza, evitando il fallimento della connessione o l'impatto sulla griglia di potenza causata dalla mancata corrispondenza della tensione.
Anche l'applicazione di algoritmi intelligenti nel controllo del monitoraggio dei punti di potenza massima (MPPT) è costantemente aggiornata. Algoritmi tradizionali MPPT come il metodo di osservazione delle perturbazioni e il metodo dell'incremento della conduttanza soffrono di velocità di risposta lenta e suscettibilità all'ottima locale. Il nuovo algoritmo MPPT intelligente, combinato con l'intelligenza artificiale e la tecnologia di apprendimento automatico, può trovare rapidamente e accuratamente il punto di potenza massimo dei moduli fotovoltaici basati su cambiamenti ambientali come l'intensità della luce e la temperatura, migliorando l'efficienza della generazione di energia dei sistemi fotovoltaici. In condizioni di illuminazione complesse, gli inverter collegati alla griglia che utilizzano algoritmi MPPT intelligenti possono aumentare la generazione di energia delle centrali fotovoltaiche di 5-10%, migliorando efficacemente l'efficienza dell'utilizzo energetico.
Inoltre, gli inverter collegati alla griglia hanno anche la possibilità di cavalcare i guasti della griglia elettrica. Quando nella griglia elettrica si verificano guasti come gocce di tensione e fluttuazioni di frequenza, la tecnologia di controllo intelligente può mantenere l'inverter in esecuzione per un certo periodo di tempo e iniettare la potenza reattiva nella griglia, contribuendo a ripristinare la stabilità e migliorare la capacità e la stabilità anti-interferenza della griglia.
Espansione dello scenario dell'applicazione: dalla nuova generazione di energia ai sistemi di microgrid
Applicazioni core nel campo della generazione di energia fotovoltaica
Nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica, gli inverter collegati alla rete sono apparecchiature chiave per raggiungere il collegamento della rete di energia elettrica. Sia le centrali fotovoltaiche centralizzate su larga scala che i progetti di generazione di energia fotovoltaica distribuiti si basano sul supporto di inverter collegati alla griglia. Nelle centrali fotovoltaiche su larga scala, gli inverter collegati a livello di megawatt convertono la corrente continua generata da un gran numero di moduli fotovoltaici in corrente alternata e colleganola alla griglia attraverso trasformatori step-up per ottenere una trasmissione di potenza su larga scala. Negli scenari distribuiti di generazione di energia fotovoltaica, come fotovoltaici sul tetto industriale e commerciale, fotovoltaici residenziali, ecc., Gli inverter collegati a griglia convertono l'energia fotovoltaica dispersa e la collegano alla rete di distribuzione più vicina per raggiungere il consumo in loco di elettricità. Con il continuo aumento della capacità installata della generazione di energia fotovoltaica, i requisiti per le prestazioni, l'affidabilità e l'intelligenza di inverter collegati alla griglia stanno aumentando anche, promuovendo l'innovazione continua e lo sviluppo di inverter collegati alla griglia nel campo della generazione di energia fotovoltaica.
Supporto importante per il sistema di generazione di energia eolica
Nei sistemi di generazione di energia eolica, anche gli inverter collegati alla griglia svolgono un ruolo importante. L'energia CA generata dalle turbine eoliche di solito deve essere rettificata e convertita in potenza DC e quindi convertita in energia CA che soddisfa i requisiti della rete attraverso gli inverter collegati alla rete per ottenere la trasmissione collegata alla griglia dell'elettricità. A causa della natura intermittente e fluttuante della generazione di energia eolica, vengono posti requisiti più elevati sull'adattabilità e la stabilità degli inverter collegati alla griglia. Gli inverter collegati a griglia devono essere in grado di rispondere rapidamente alle variazioni della velocità del vento, regolare la potenza di uscita e garantire una connessione stabile tra la generazione di energia eolica e la griglia. Allo stesso tempo, in condizioni di lavoro estreme come basse o alte velocità del vento, gli inverter collegati alla rete devono avere capacità operative affidabili per garantire la normale generazione di energia del sistema di generazione di energia eolica. Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo dell'energia eolica offshore, la domanda di inverter collegati a griglia ad alta affidabilità che può adattarsi agli ambienti marini duri è aumentata in modo significativo, promuovendo ulteriormente l'aggiornamento tecnologico degli inverter collegati alla griglia nel campo della generazione di energia eolica.
Componenti core del sistema microgrid
Come sistema di alimentazione miniaturizzato e intelligente, le microgrid possono ottenere un utilizzo completo e il controllo autonomo di più fonti energetiche. Gli inverter collegati a griglia svolgono un ruolo di componente principale nei sistemi di microgrid. Non sono solo responsabili della conversione dell'energia elettrica generata da fonti di alimentazione distribuita (come fotovoltaico, energia eolica, accumulo di energia, ecc.) All'interno della microgrid e collegarla alla rete principale, ma anche per raggiungere il funzionamento dell'isola della microgrid in caso di guasto della rete principale, garantendo un alimentazione continua per carichi importanti all'interno della micrid. Nei sistemi di microgrid, gli inverter collegati alla rete devono lavorare in coordinamento con altri dispositivi come sistemi di accumulo di energia, sistemi di gestione dell'energia, ecc., Per ottenere una pianificazione ottimizzata e una ragionevole allocazione di energia all'interno della microgrid attraverso il controllo intelligente, migliorando così la stabilità e l'affidabilità della microgrid. Ad esempio, in un progetto di microgrid in un parco industriale, gli inverter collegati alla rete sono combinati con sistemi di accumulo di energia della batteria al litio per rilasciare energia immagazzinata durante il consumo di elettricità di picco e archiviare energia durante l'eccesso di generazione di energia, raggiungendo l'autosufficienza e l'utilizzo efficiente dell'energia nel parco e riducendo la dipendenza dalla rete elettrica.