In dem Stromversorgungssystem kann die Integration von Energiespeichergeräten den Leistungsfaktor des Netzes beeinflussen, insbesondere in bestimmten Betriebsszenarien, was zu einer Verringerung des Leistungsfaktors führen und zu Geldbußen für den Stromverbrauch von Strom führt. Dies ist nachteilig auf die wirtschaftlichen Vorteile der Energiespeicherung und den Stromverbrauch von Unternehmen. Warum verringert die Integration der Energiespeicherung den Leistungsfaktor des Stromnetzes und wie sollte sie behandelt werden?
1 Der Kerngrund für den durch Energiespeicherintegration verursachten niedrigen Leistungsfaktor
Der Leistungsfaktor ist ein wichtiger Indikator für die Messung des Anteils der aktiven Leistung an der Gesamtleistung in einem Stromversorgungssystem. Leistungsfaktor=P\/S, wobei p aktive Leistung ist und S offensichtliche Kraft. Der Leistungsfaktor nimmt ab, nachdem das Energiespeichersystem angeschlossen ist, hauptsächlich mit den folgenden Faktoren:
1. Reaktive Leistungseigenschaften von Energiespeicherwechselrichtern (PCs)
Energiespeichersysteme werden normalerweise durch Energiespeicher -Wechselrichter mit dem Netz verbunden. PCS ist im Wesentlichen ein elektronischer Stromwandler, der die folgenden Probleme während des Betriebs erzeugen kann:
Die nicht idealen Eigenschaften von Schaltvorrichtungen:IGBT und andere Schaltgeräte haben während des Kommutierungsverfahrens einen vorübergehenden reaktiven Leistungsbedarf, der dazu führen kann, dass PCs reaktive Leistung in das Netz injizieren oder absorbieren.
Der Einfluss der Kontrollstrategie:Wenn PCs "konstante aktive Stromversorgungssteuerung" ohne Regulierung der Blindleistung mit geschlossener Schleife einsetzt, kann sein Leistungsfaktor von 1 abweichen. Wenn das System beispielsweise schnell auf aktive Leistungsschwankungen reagieren muss, kann PCs aufgrund der aktuellen Schleifenbandbreite vorübergehend eine Abnutzungsverzögerungsleistung absorbieren, was zu einer Abnahme des Instant-Kraftfaktors führt.
Harmonische Verschmutzung:Die PWM -Modulation von PCs erzeugt harmonische Ströme (wie 5. und 7. Harmonische), die die scheinbaren Leistung des Systems erhöhen und den Leistungsfaktor indirekt verringern.
2. Betriebsmoduswechsel des Energiespeichersystems
Wenn das Energiespeichersystem zwischen Lade- und Entlademodi wechselt, kann es zu Schwankungen der Blindleistung kommen:
Lademodus:Das Energiespeichersystem entspricht einer "induktiven Belastung", die die reaktive Leistungsleistung von Verzögerungen absorbiert (insbesondere in den frühen Stadien des Batterielads, in denen der Strom groß ist und die Phasenverzögerung).
Entladungsmodus:Wenn die PCS -Steuerung unangemessen ist, kann es eine erweiterte Reaktivleistung ausgeben (z. B. wenn die Batterie entlädt, kann der Wechselrichter aufgrund von DC -Spannungsschwankungen in den kapazitiven Arbeitsbereich gelangen).
Vorübergehender Prozess:Während des Moduswechsels kann die Phasenverschließungsschleife (PLL) von PCs aufgrund von Spannungsschwankungen im Leistungsnetz die Sperrung verlieren, was zu einem Verlust der Kontrolle des reaktiven Stroms und einer kurzfristigen Senkung des Leistungsfaktors führt.
3. Gitterimpedanz und Systemresonanz
Wenn das Energiespeichersystem mit dem Verteilungsnetzwerk verbunden ist und im Netz (wie lange Leitungen, Transformator -Leckage -Reaktanz) eine induktive Impedanz vorliegt, kann es eine LC -Resonanzschaltung mit dem Filterkondensator des Energiespeichersystems bilden:
Resonanz verstärkt harmonische Ströme einer bestimmten Frequenz, was zu einem Anstieg der Reaktivität und einer Verschlechterung des Leistungsfaktors führt. Wenn der Ausgangsfilterkondensator des Energiespeichersystems bei einer bestimmten harmonischen Frequenz mit der Netzinduktivität in Anstrengung mitschwingt
4.. Der synergistische Effekt mehrerer Energiespeichereinheiten
In groß angelegten Energiespeicherkraftwerken können mehrere Energiespeichereinheiten (z. B. Batteriecluster), die parallel zum Netz verbunden sind, aufgrund der folgenden Gründe die Probleme mit dem Leistungsfaktor verschärfen:
Parameterkonsistenz:Die Kontrollparameter jeder PCs (z. B. PI -Regulatorparameter und Totzeit) weisen geringfügige Unterschiede auf, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung des reaktiven Stroms während der parallelen Verbindung und der Überlastung einiger Einheiten führt.
Zirkulierendes aktuelles Problem:Parallele PCs können aufgrund der Spannungsphase oder der Amplitudenunterschiede einen zirkulierenden Strom erzeugen, der eine große Menge an reaktiven Leistungskomponenten enthält und den Gesamtleistungspunkt des Systems weiter verringert.
2 Der Einfluss der Leistungsfaktorverschlechterung
1. Verluste der Stromnetze:Reaktive Leistung kann zu erhöhten Kupferverlusten bei Übertragungsleitungen und Transformatoren führen, wodurch die Effizienz des Systems verringert wird.
2. Verringerte Spannungsstabilität:Die Verzögerung der Reaktivleistung kann zu einem Spannungsabfall des Stromnetzes führen, insbesondere am Ende des Verteilungsnetzes, was den normalen Betrieb anderer Lasten beeinflussen kann.
3. Risiko einer Stromstrafe:Die meisten Unternehmensnetzunternehmen haben Bewertungsanforderungen für den Nutzer -Seitenleistungfaktor (z. B. Geldstrafen für Leistungsfaktor unter 0. 9). Wenn der Leistungsfaktor den Standard nach Anschluss der Energiespeicherung nicht erfüllt, kann er die Betriebskosten erhöhen.
4. Kürzte Ausrüstungslebensdauer:Harmonische und reaktive Strömungen können eine erhöhte Erwärmung von Geräten wie Transformatoren und Kabeln verursachen und die Altern der Isolierung beschleunigen.
3 Lösung zur Leistungsfaktoroptimierung
Um das durch den Zugang des Energiespeichers verursachte Power -Faktor -Problems zu beheben, kann eine umfassende Strategie für die Verbesserung der Ausrüstung+Steuerungsoptimierung+Systemzusammenarbeit angewendet werden:
1. statischer VAR -Generator (SVG)
SVG erzeugt in Echtzeit den erforderlichen reaktiven Strom (Verzögerung oder Führung) in Echtzeit über einen Spannungsquellen -Wechselrichter und kompensiert schnell den reaktiven Leistungsbedarf des Energiespeichersystems (Reaktionszeit kann den MS -Niveau erreichen). Der dynamische Anpassungsbereich ist breit ({-1 zu +1 Leistungsfaktor), der gleichzeitig die Harmonischen unterdrücken kann und für Hochleistungs-Schwankungsszenarien (wie neue Energieverteilung und Speichersysteme) geeignet ist.
Die Konfigurationsmethode besteht darin, zentrales SVG am Netzverbindungspunkt des Energiespeicherkraftwerks zu installieren oder verteilte SVG mit kleiner Kapazität in jedes PCS-Modul zu integrieren, um eine reaktive Leistungskompensation vor Ort zu erreichen.
2. Kontrolloptimierung des Energiespeicherwandlers (PCs)
Fügen Sie der Kontrollstrategie von PCs eine äußere Schleife der reaktiven Leistung hinzu und berechnen Sie den erforderlichen reaktiven Leistungsreferenzwert in Echtzeit, indem Sie die Gitterspannung und den Strom erfassen, damit PCs aktiv ausgeben oder die reaktive Leistung absorbieren und einen Leistungsfaktor von 1 aufrechterhalten können.
3.. Hardware -Design und Parameteranpassung
Optimieren Sie die Filterparameter:Design -PCS -Filterparameter (z. B. Induktivitäts- und Kapazitätswerte) basierend auf den Impedanzeigenschaften des Leistungsnetzes, wobei die Resonanzfrequenzen vermieden werden;
Wählen Sie Geräte mit hohem Leistungsfaktor:Verwenden Sie Wege Bandgap -Halbleitergeräte wie Siliziumcarbid (SIC) und Galliumnitrid (GaN), um die Schaltverluste und die reaktiven Leistungsanforderungen zu verringern.
Verteilte Kompensation für verteilte Energiespeicher:Für verteilte Energiespeicher (z. B. Photovoltaik-Speichersysteme der Benutzerseite) können kleine reaktive Leistungskompensationsgeräte (z.
4 Implementierungsvorschläge
1. Ligmale Energiespeicherkraftwerke
Einführung eines Kombinationsschemas mit "Wechselrichter Reaktive Leistungsregelung+SVG Dynamische Kompensation+Aktive Filterharmonische Kontrolle".
2. Nutzer -Energiespeichersystem (industrielle und kommerzielle Energiespeicherung)
Die Optimierung der Wechselrichterkontrollstrategie (z. B. festlegen, dass ein fester Leistungsfaktorwert festgelegt ist), sollte in Verbindung mit kleinen Kondensatorbanken für die statische Reaktiv -Leistungskompensation die Optimierung der Wechselrichtersteuerungsstrategie erhoben werden.
3. Mikrogrid -Szenario
Übernahme von Droop -Steuerung und adaptiver Reaktivleistungskompensation in Kombination mit lokalen Lasteigenschaften, um die reaktive Leistung dynamisch anzupassen, um einen stabilen Leistungsfaktor über 0. 9 während des Off -Grid -Betriebs sicherzustellen.
5 Schlussfolgerung
Die Integration von Energiespeichersystemen in das Leistungsnetz führt zu einer Abnahme des Leistungsfaktors, was im Wesentlichen das Ergebnis der kombinierten Auswirkungen von Reaktiv -Leistungseigenschaften, harmonischen Verschmutzung und Systemparameteranpassungen von Problemen der elektronischen Stromausstattung ist. Durch die Verwendung von Geräten für dynamische reaktive Leistungskompensationsgeräte (z. B. SVG), die Optimierung von PCS -Steuerungsstrategien und die Koordinierung der Stromnetzplanung kann der Leistungsfaktor effektiv verbessert werden.