I kraftsystemet kan integrationen af energilagringsenheder have indflydelse på strømfaktoren for gitteret, især i visse driftsscenarier, hvilket kan føre til et fald i effektfaktor og resultere i bøder for elektricitet, der forbruger virksomheder. Dette er skadeligt for de økonomiske fordele ved energilagring og elektricitetsforbruget i virksomheder. Så hvorfor reducerer energilagringsintegration strømfaktoren for strømnettet, og hvordan skal det håndteres?
1 Kerneårsagen til den lave effektfaktor forårsaget af energilagringsintegration
Strømfaktor er en vigtig indikator for måling af andelen af aktiv effekt til total effekt i et kraftsystem. Effektfaktor=p\/s, hvor p er aktiv effekt og s er åbenbar strøm. Strømfaktoren falder efter energilagringssystemet er tilsluttet, hovedsageligt relateret til følgende faktorer:
1.. Reaktive effektkarakteristika for energilagringsinvertere (PCS)
Energilagringssystemer er normalt forbundet til nettet gennem invertere af energilagring. PCS er i det væsentlige en strøm elektronisk konverter, der kan generere følgende problemer under drift:
De ikke -ideelle egenskaber ved skifteenheder:IGBT og andre switching -enheder har en kortvarig reaktiv effekt efterspørgsel under pendlingsprocessen, hvilket kan få pc'er til at injicere eller absorbere reaktiv effekt i gitteret.
Virkningen af kontrolstrategi:Hvis PCS vedtager "konstant aktiv effektkontrol" uden regulering af lukket sløjfe af reaktiv effekt, kan dens effektfaktor afvige fra 1. for eksempel, når systemet skal reagere hurtigt på aktive effektudsving, kan PCS midlertidigt absorbere hængende reaktiv effekt på grund af den nuværende sløjfebåndbreddebegrænsninger, hvilket resulterer i et fald i øjeblikkelig effektfaktor.
Harmonisk forurening:PWM -modulering af PCS genererer harmoniske strømme (såsom 5. og 7. harmonik), som øger systemets tilsyneladende effekt og indirekte reducerer effektfaktoren.
2. Operation Mode Switching of Energy Storage System
Når energilagringssystemet skifter mellem opladnings- og afladningstilstande, kan der være udsving i reaktiv effekt:
Opladningstilstand:Energilagringssystemet svarer til en "induktiv belastning", som kan absorbere hængende reaktiv effekt (især i de tidlige stadier af batteriopladning, hvor strømmen er stor og fasehængerne).
Udladningstilstand:Hvis PCS -kontrol er forkert, kan den udsende avanceret reaktiv effekt (f.eks. Når batteriet udledes, kan inverteren komme ind i det kapacitive arbejdsområde på grund af DC -spændingsudsving).
Forbigående proces:Under tilstandskontakt kan den faselåste loop (PLL) af PCS miste lås på grund af spændingsvingninger i elnettet, hvilket resulterer i tab af kontrol af reaktiv strøm og kortvarig sænkning af effektfaktoren.
3. gitterimpedans og systemresonans
Når energilagringssystemet er forbundet til distributionsnetværket, hvis der er induktiv impedans i gitteret (såsom lange linjer, transformerlækage -reaktans), kan det danne et LC -resonanskredsløb med filtreringskondensatoren i energilagringssystemet:
Resonans forstærker harmoniske strømme af en specifik frekvens, hvilket fører til en stigning i reaktiv effekt og en forringelse af effektfaktoren. Når outputfilterkondensatoren af energilagringssystemet resonerer med gitterinduktansen ved en bestemt harmonisk frekvens, kan den harmoniske strøm nå flere gange den nominelle strøm, hvilket øger den tilsyneladende effekt Sent markant Strømmen S
4. den synergistiske effekt af flere energilagringsenheder
I storstilet energilagringskraftværker kan flere energilagringsenheder (såsom batteriklynger), der er tilsluttet parallelt med gitteret, forværre effektfaktorproblemer på grund af følgende årsager:
Parameter inkonsekvens:Kontrolparametrene for hver PCS (såsom PI -regulatorparametre og dødtid) har små forskelle, hvilket resulterer i ujævn fordeling af reaktiv strøm under parallel forbindelse og overbelastning af nogle enheder.
Circulerende aktuelle problem:Parallelle pc'er kan generere cirkulerende strøm på grund af spændingsfase eller amplitudeforskelle, som indeholder en stor mængde reaktive effektkomponenter og reducerer systemets samlede effektfaktor yderligere.
2 Virkningen af forringelse af magtfaktoren
1. øgede strømnettab:Reaktiv effekt kan føre til øgede kobbertab i transmissionslinjer og transformatorer, hvilket reducerer systemeffektiviteten.
2. nedsat spændingsstabilitet:LAG -reaktiv effekt kan forårsage et spændingsfald i strømnettet, især i slutningen af distributionsnetværket, hvilket kan påvirke den normale drift af andre belastninger.
3. Risiko for elektricitetsstraf:De fleste strømnetfirmaer har vurderingskrav til brugersiden effektfaktor (såsom bøder for strømfaktor under 0. 9). Hvis effektfaktoren ikke opfylder standarden, efter at energilagring er tilsluttet, kan den øge driftsomkostningerne.
4. forkortet udstyr levetid:Harmonik og reaktive strømme kan forårsage øget opvarmning af udstyr såsom transformere og kabler, der accelererer isolering aldring.
3 Opløsning til effektfaktoroptimering
For at tackle strømfaktorproblemet forårsaget af energilagringsadgang kan en omfattende strategi for "udstyrsforbedring+kontroloptimering+systemsamarbejde" vedtages:
1. Statisk VAR -generator (SVG)
SVG genererer den krævede reaktive strøm (hængende eller førende) i realtid gennem en spændingskildeinverter, der hurtigt kompenserer for den reaktive effektbehov for energilagringssystemet (responstid kan nå MS -niveau). Det dynamiske justeringsområde er bredt (-1 til +1 strømfaktor), som samtidig kan undertrykke harmonik og er egnet til højeffekt svingningsscenarier (såsom nye energidistributions- og opbevaringssystemer).
Konfigurationsmetoden er at installere centraliseret SVG ved netforbindelsespunktet for energilagringsstyrken eller integrere distribueret SVG i lille kapacitet i hvert PCS-modul for at opnå reaktiv effekt på stedet.
2. Kontroloptimering af energilagringskonverter (PCS)
Tilføj en reaktiv effekt ydre sløjfe til kontrolstrategien for pc'er, og bereg den krævede reaktive effektreferenceværdi i realtid ved at detektere gitterspændingen og strømmen, så pc'er aktivt kan udsende eller absorbere reaktiv effekt og opretholde en effektfaktor på 1.
3. hardware design og parameter matchning
Optimer filtreringsparametre:Design PCS -filterparametre (såsom induktans- og kapacitansværdier) baseret på impedansegenskaberne for elnettet og undgår resonansfrekvenser;
Vælg enheder med høj effektfaktor:Brug brede båndgap -halvlederenheder såsom siliciumcarbid (SIC) og galliumnitrid (GAN) for at reducere skiftetab og reaktive effektkrav;
Distribueret kompensation for distribueret energilagring:Til distribueret energilagring (såsom brugersiden fotovoltaiske opbevaringssystemer) kan små reaktive strømkompensationsenheder (såsom tyristorskiftekondensatorer TSC) installeres på stedet i hver energilagringsenhed for at reducere transmissionen af reaktiv effekt i elnettet.
4 Implementeringsforslag
1. storskala energilagringsstyrkeværker
Vedtagelse af et kombinationsskema med "inverterreaktiv effektkontrol+SVG dynamisk kompensation+aktiv filterharmonisk kontrol".
2. Brugersiden energilagringssystem (industriel og kommerciel energiopbevaring)
Prioritet bør gives til at optimere inverterkontrolstrategien (såsom indstilling af en fast effektfaktorværdi) i forbindelse med små kondensatorbanker for statisk reaktiv effektkompensation.
3. mikrogrid -scenarie
Vedtagelse af droop -kontrol og adaptiv reaktiv effektkompensation kombineret med lokale belastningsegenskaber for dynamisk at justere reaktiv effekt for at sikre stabil effektfaktor over 0. 9 under off -netdrift.
5 Konklusion
Integrationen af energilagringssystemer i strømnettet fører til et fald i effektfaktor, hvilket i det væsentlige er resultatet af de kombinerede effekter af reaktive effektegenskaber, harmonisk forurening og systemparameter matchende spørgsmål om elektronisk udstyr til effekt. Ved at bruge dynamiske reaktive strømkompensationsenheder (såsom SVG), optimering af PCS -kontrolstrategier og koordinering af elnettet planlægning, kan effektfaktoren forbedres effektivt.