Die Netzfolge- und Netzbildungstechnologien von Energiespeichersystemen stellen zwei unterschiedliche Arbeitsweisen dar, die erhebliche Unterschiede in ihren Rollen, Funktionsmerkmalen und Anwendungsszenarien im Energiesystem aufweisen.
Unterschied
Netzanschlussmethode:
Beide werden über Wechselrichter ans Netz angeschlossen, ihre Funktionsweise ist jedoch unterschiedlich. Die an das Netz angeschlossenen Geräte fungieren als Stromquelle und stützen sich auf die vom externen Stromnetz bereitgestellte Spannungsreferenz, um ihren eigenen Ausgang zu synchronisieren. Und Netzbaugeräte sind wie eine Spannungsquelle, die in der Lage ist, unabhängig eine stabile Spannung und Frequenz ohne externe Unterstützung durch das Stromnetz zu erzeugen.
Stabilitätsbeitrag:
Netzgebundene Energiespeicher werden hauptsächlich in einer stabilen Netzumgebung betrieben und sind nicht in der Lage, Spannung oder Frequenz zu unterstützen. Im Gegenteil, netzbasierte Energiespeicher versorgen Verbraucher auch bei Netzausfällen weiterhin mit Strom und tragen dazu bei, die Stabilität und Zuverlässigkeit lokaler Stromnetze aufrechtzuerhalten.
Anwendungsszenarien:
Der Netzfolgetyp eignet sich für den Einsatz in großen Stromnetzen mit guter Stabilität, geringen Kosten und einfacher Implementierung; Der Netztyp eignet sich besser für den Einsatz in dezentralen Stromerzeugungssystemen, Mikronetzen oder abgelegenen Gebieten, insbesondere in Situationen, in denen eine schnelle Reaktion oder eine kurzfristige hohe Überlastkapazität erforderlich ist.
Vor- und Nachteile
Folgen Sie dem Netzwerktyp
Vorteile: Einfache und zuverlässige Struktur, niedrige Anfangsinvestitionskosten; Einfache Integration in die bestehende Energieinfrastruktur.
Nachteil: Fehlende Unterstützungsfähigkeit des Stromnetzes, keine Möglichkeit, den Betrieb bei Netzinstabilität selbstständig aufrechtzuerhalten.
Netzwerktyp
Vorteile: Eigenständiger Aufbau des Stromnetzes, Bereitstellung von Spannungs- und Frequenzunterstützung; Stärkere Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, insbesondere im Umgang mit unerwarteten Situationen.
Nachteile: Relativ komplexe technische Anforderungen sind höher, die Anfangsinvestition ist höher und auch die Schwierigkeit bei Design und Implementierung ist größer.
Beispiel
Folgen Sie dem Netzwerkbeispiel
In einem Industriepark im Süden Chinas wurde ein Lithiumbatterie-Energiespeichersystem mit 500 kW/1 MWh installiert. Das System verwendet ein netzbasiertes PCS (Power Conversion System) und wird hauptsächlich zur Spitzenglättung, Talfüllung und gleichmäßigen neuen Energieabgabe verwendet. Bei diesem Projekt wird der Energiespeicher mit dem Photovoltaikkraftwerk gekoppelt und an das Stromnetz angeschlossen. Das EMS-Steuerungssystem dient der koordinierten Steuerung zur Optimierung der Stromwirtschaftlichkeit des gesamten Parks.
Beispiel einer Netzwerkkonstruktionsart
Die State Grid Corporation of China hat einen Bericht zur Energiespeichernetzsteuerung und Netzverbindungsprüfung für 2024 veröffentlicht, in dem erwähnt wird, dass wichtige Leistungsindikatoren wie Primärfrequenzregelung, Trägheitsreaktion und Dämpfungssteuerung des netzartigen Energiespeichersystems überprüft wurden tatsächliche Tests.
Beispielsweise zeigte das netzartige Energiespeichersystem in einem Frequenzregulierungstest eine ausgezeichnete dynamische Reaktionsgeschwindigkeit und war in der Lage, die Wirkleistungsabgabe innerhalb von Millisekunden anzupassen, was dem Stromnetz dabei half, die Frequenzstabilität schnell wiederherzustellen.
Parametervergleich
Netzgebundene PCS: Typischerweise gekennzeichnet durch Stromquelleneigenschaften, wobei die Ausgangsleistung stark von den Netzbedingungen abhängt und für das Energiemanagement in herkömmlichen Netzumgebungen geeignet ist. Eine typische Anwendung ist im oben genannten Fall das 500-kW/1-MWh-Lithiumbatterie-Energiespeichersystem, dessen Hauptaufgabe darin besteht, den Veränderungen im Stromnetz zu folgen und einen reibungslosen Energieaustausch sicherzustellen.
Netztyp-PCS: Darstellung der Spannungsquelleneigenschaften, Fähigkeit zur aktiven Anpassung der Ausgangsspannung und -frequenz und Aufrechterhaltung der Stromversorgungskontinuität auch im Falle einer Netzunterbrechung. Diese Arten von Systemen sind oft mit fortschrittlicheren Steuerungsalgorithmen und -technologien ausgestattet, wie z. B. Strategien zur Leistungssynchronisierung, die es ihnen ermöglichen, die Wirk-/Blindleistung direkt anzupassen, wenn die Leistung auf der Seite der Stromerzeugung schwankt.
Es gibt grundlegende Unterschiede in den Steuerungsstrategien netzfolgender und netzbildender Energiespeichertechnologien, die sich darin widerspiegeln, wie sie mit dem Netz interagieren, auf Änderungen im Netz reagieren und welche Arten von Dienstleistungen sie erbringen.
Die spezifischen Unterschiede zwischen den beiden technischen Kontrollstrategien:
Kontrollziele
Netzfolgeregelung: Ihr Kern besteht darin, dem Zustand des Stromnetzes zu folgen, d. h. der Wechselrichter passt seine Leistung entsprechend der Spannung und Frequenz des Stromnetzes an. Bei dieser Steuerungsmethode wird der Wechselrichter als Stromquelle betrachtet, der möglichst viel elektrische Energie in das Netz einspeist und sich zum Schutz bei Netzstörungen automatisch abschaltet. Daher besteht die Hauptaufgabe der Netzfolgeregelung darin, die Nutzung neuer Energie innerhalb des bestehenden Stromnetzrahmens zu maximieren.
Netztypsteuerung: Ziel ist es, das Verhalten herkömmlicher Synchrongeneratoren zu simulieren und die Spannungs- und Frequenzniveaus lokaler Stromnetze aktiv einzurichten und aufrechtzuerhalten. Dies bedeutet, dass Netzwechselrichter auch ohne externe Stromnetzunterstützung eine stabile Stromversorgungsumgebung bilden können. Netzwechselrichter sind im Wesentlichen Spannungsquellen, die Spannung und Frequenz über interne Spannungsparametersignale ausgeben. Sie können unabhängig oder parallel zu anderen Stromquellen betrieben werden.
Reaktionsmechanismus
Netzfolgeregelung: Da sie sich bei der Bereitstellung von Referenzsignalen auf externe Stromnetze verlassen, sind netzfolgende Wechselrichter möglicherweise nicht in der Lage, das Netz effektiv zu unterstützen, wenn Fehler oder ungewöhnliche Schwankungen auftreten, und entscheiden sich möglicherweise für eine Abschaltung aus Selbstschutzgründen. Beispielsweise müssen netzgebundene Wechselrichter unter Low-Voltage-Ride-Through- (LVRT) oder High-Voltage-Ride-Through-Bedingungen (HVRT) die Ausgangsleistung schnell reduzieren oder sogar die Stromerzeugung ganz einstellen, um Schäden an der Ausrüstung zu vermeiden.
Netztypsteuerung: Mit stärkerer „Ride-Through“-Fähigkeit kann es bei Stromnetzfehlern kontinuierlich betrieben werden und den erforderlichen Kurzschlussstrom einspeisen oder kinetische Energie in das System abgeben, was zur Wiederherstellung der Spannungs- und Frequenzstabilität beiträgt. Dadurch eignen sich Netzwechselrichter besser für Anwendungen, die eine hohe Netzstabilität erfordern, wie z. B. Mikronetze oder unabhängige Stromversorgungssysteme in abgelegenen Gebieten.
Servicemerkmale
Netzfolgeregelung: Dient hauptsächlich dem Energiemanagement, z. B. Spitzenausgleich und Talfüllung, Glättung intermittierender Energieabgabe usw. Diese Art von Anwendung findet typischerweise in großen Stromnetzumgebungen statt, in denen das Netz selbst über ausreichende Trägheit und Festigkeit verfügt, um mögliche Instabilitäten zu absorbieren .
Netztypsteuerung: Neben dem Energiemanagement werden auch wichtige Hilfsdienste bereitgestellt, darunter schnelle Spannungsunterstützung, Trägheitsreaktion, Primärfrequenzregelung usw. Diese Funktionen sind entscheidend für die Verbesserung des Kurzschlussstromniveaus des Systems und die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes zu verbessern.
Steueralgorithmus
Netzwerkfolgesteuerung: Im Allgemeinen wird der Maximum Power Tracking (MPPT)-Algorithmus verwendet, um die maximale Nutzungseffizienz neuer Energie sicherzustellen, während er mit der Phase-Locked-Loop-Technologie (PLL) zusammenarbeitet, um eine Synchronisierung mit dem Stromnetz zu erreichen.
Netztypsteuerung: stützt sich stärker auf fortschrittliche Algorithmen wie Droop Control und Virtual Synchronous Machine (VSG), die das dynamische Verhalten von Synchrongeneratoren nachahmen, um sich besser an die transienten Prozesse von Energiesystemen anzupassen.
