See artikkel keskendub energiasalvestuse virtuaalse sünkroongeneraatori (VSG) rakendusmeetoditele ja selle olulisele toetavale rollile elektrivõrgus. Kuna hajutatud energiaallikad, nagu fotogalvaaniline elektritootmine, levivad üha enam, on elektrivõrgu stabiilsus nende juhuslikkuse ja katkendlikkuse tõttu silmitsi väljakutsetega.
VSG-tehnoloogia võimaldab hajutatud toiteallikatel näidata võrku ühendatuna tavapäraste sünkroongeneraatoritega sarnaseid omadusi, simuleerides sünkroongeneraatorite mehaanilisi ja väliseid omadusi, suurendades seeläbi elektrivõrgu stabiilsust ja töökindlust. Selles artiklis tutvustatakse esmalt Energy Storage VSG rakendusmeetodeid juhtimisstrateegiate ja süsteemiarhitektuuri aspektidest. Seejärel käsitletakse üksikasjalikult Energy Storage VSG tugirolli elektrivõrgu jaoks sageduse toe, pinge toe ja elektrivõrgu stabiilsuse parandamise osas. Lõpuks selgitati VSG-tehnoloogia rakendusstsenaariume1.
1. Virtuaalse sünkroonse generaatori juhtimisstrateegia
VSG juhtimise põhiidee on simuleerida sünkroongeneraatori rootori liikumisvõrrandit ja elektromagnetilise siirdevõrrandit, reguleerides inverteri väljundpinget ja voolu. Selle põhiline juhtimisstrateegia sisaldab tavaliselt järgmisi osi:
1. Võimsusnurga võrrandi simulatsioon: Simuleerige sünkroongeneraatori rootori liikumisvõrrandit, et teha kindlaks seos väljundi aktiivvõimsuse ja virtuaalse nurksageduse vahel.
2.Pingevõrrandi simulatsioon: Simuleerige sünkroongeneraatori ergastusvõrrandit, et teha kindlaks seos väljundreaktiivvõimsuse ja virtuaalse sisepotentsiaali vahel.
3. Võimsuse arvutamine ja filtreerimine: Inverteri aktiiv- ja reaktiivvõimsuse täpseks arvutamiseks on vaja koguda väljundpinge ja voolutugevus ning teostada vastav filtreerimine, et kõrvaldada kõrgsagedusmüra ja võrguhäirete mõju.
4.Phase Locked Loop (PLL) asendus: VSG-juhtimisel ei ole traditsioonilist faasilukuga ahelat tavaliselt vaja. Virtuaalne nurksagedus arvutatakse otse võimsusnurga võrrandiga, saavutades sünkroniseerimise elektrivõrguga. See hoiab ära PLL-i võimaliku lukustuse kadumise probleemi nõrkade elektrivõrgu tingimustes2.
VSG{0}}põhises fotogalvaanilises hübriidenergiasalvestussüsteemis saab energiasalvestava muunduri VSG juhtseade tavaliselt EMS-ilt toitejuhised. EMS arvutab aktiiv- ja reaktiivvõimsuse kontrollväärtused, mida energiasalvestussüsteem peab andma, tuginedes teabele, nagu fotogalvaaniline väljund, koormuse nõudlus, võrgu olek ja energiasalvestuse SOC. Energiasalvestava muunduri VSG-kontroller juhib nende võrdlusväärtuste alusel ja sünkroongeneraatorite omadusi simuleerides inverteri väljundit, et saavutada täpne võimsuse reguleerimine ja elektrivõrgu inertsiaalne tugi.3.
Lisaks tuleb fotogalvaanilise võrguühenduse omadusi silmas pidades arvesse võtta ka mõningaid spetsiaalseid juhtimisstrateegiaid:
Koordineeritud juhtimisstrateegia: kuidas koordineerida juhtimist fotogalvaaniliste inverterite ja energiasalvestavate muundurite vahel, et saavutada kogu süsteemi optimaalne töö. Näiteks kui võrgu sagedus langeb, pakub energiasalvestussüsteem inertsiaalset tuge, vabastades kiiresti aktiivvõimsuse VSG juhtimise kaudu, samas kui fotogalvaaniline süsteem võib sageduse reguleerimises osalemiseks MPPT-punkti mõõdukalt alandada.
Energiasalvestuse SOC-haldus: energiasalvestusakude SOC on võtmetegur, mis mõjutab süsteemi pikaajalist stabiilset{0}}tööd. SOC haldusstrateegiad tuleb integreerida VSG juhtimisse, et vältida aku ülelaadimist või tühjenemist.
Nõrk võrgu kohanemisvõime: nõrkade võrgutingimuste korral on võrgutakistus suhteliselt kõrge ning pinge ja sagedus kõikuvad rohkem. VSG juhtimine tuleb optimeerida nõrkade võrguomaduste jaoks, et suurendada süsteemi stabiilsusvaru4.
2.System Architecture of Energy Storage VSG
Energiasalvesti VSG võrgu - ühendussüsteem koosneb peamiselt fotogalvaanilistest massiividest, energiasalvestussüsteemidest, inverteritest ja VSG juhtseadmetest.
Fotogalvaaniline massiiv: see vastutab päikeseenergia muundamise eest alalisvoolu elektrienergiaks, mis on süsteemi energiaallikas. Fotogalvaaniline inverter võib kasutada maksimaalse võimsuspunkti jälgimise (MPPT) juhtimisstrateegiat, et maksimeerida fotogalvaanilisest massiivist energia eraldamist, või osaleda süsteemi koordineeritud juhtimises, kui süsteem seda vajab, pakkudes teatud tuge.
Energiasalvestussüsteem: tavaliselt kasutatakse patareisid või super-- kondensaatoreid. Kahesuunalise alalisvoolu - alalisvoolumuunduri kaudu realiseeritakse energia salvestamine ja vabastamine, et summutada fotogalvaanilise võimsuse väljundi kõikumisi ja parandada süsteemi stabiilsust. Energiasalvesti kasutab kahe - ahela juhtimisarhitektuuri, mis põhineb kahesuunalisel alalisvoolu - alalisvoolu muunduril. Välisahela - juhtseade kasutab pinge - võrdsustamise juhtimisstrateegiat, et säilitada alalisvoolu - siini pinge stabiilsus läbi PI-regulaatori, reageerimisajaga 5 ms või vähem. Sisemine ahela juhtseade - rakendab voolu lahtisidumise juhtimist, et jälgida täpselt võrdlusvoolu oleku tagasisidet kasutades voolu pulsatsioonikoefitsiendiga<1.5%.
Inverter: see muundab alalisvoolu elektrienergia vahelduvvoolu elektrienergiaks ning teostab VSG juhtseadme kaudu sünkroniseerimist ja reguleerimist elektrivõrguga. Energiasalvestavas - VSG süsteemis rakendatakse VSG juhtimist tavaliselt energia - salvestavale muundurile või integreeritud muundurile, kuna energia - salvestussüsteemil on kahesuunalise võimsusvoo võime, mis sobib paremini sünkroongeneraatorite aktiiv- ja reaktiivvõimsuse reguleerimise simuleerimiseks.
VSG juhtseade: see on süsteemi tuum. Simuleerides sünkroongeneraatorite rootori liikumisvõrrandit ja reaktiivse - pinge juhtimisvõrrandit, realiseerib see elektrivõrgu sageduse ja pinge reguleerimise. VSG juhtplokk sisaldab ka võimsuse arvutamise ja filtreerimise moodulit, mis kogub väljundpinge ja voolu ning teostab vastava filtreerimistöötluse, et kõrvaldada kõrge - sagedusega müra ja võrguhäirete mõju.5.
3. Energia salvestamise VSG tugiroll elektrivõrgu jaoks
3.1 Sagedustugi
Inertsi tugi: elektrisüsteemis mängivad traditsioonilised sünkroongeneraatorid oma pöörlemisinertsuse tõttu süsteemi sageduse stabiilsuses võtmerolli. Kui võrgu sagedus kõigub, võib sünkroonsete generaatorite pöörlemisinerts neelata või vabastada kineetilist energiat, aeglustades seeläbi sageduse muutumise kiirust. Energiasalvesti VSG simuleerib traditsiooniliste generaatorite rootori inertsi läbi virtuaalse inertsi. Kui võrgu sagedus muutub, saab VSG kiiresti energiat vabastada või absorbeerida, et aeglustada sageduse muutumise kiirust. Näiteks kui võrgusagedus järsult langeb, vabastab virtuaalse inertsiga VSG vastavalt rootori liikumisvõrrandile energiat, suurendades aktiivvõimsuse väljundit ja surudes maha sageduse edasise languse.
Sageduse reguleerimine: VSG saab osaleda elektrivõrgu esmases sageduse reguleerimises võimsuse - sageduse languse juhtimisstrateegia kaudu. See konfigureerib sageduse - modulatsiooni surnud - tsooni 2% nimivõimsusest / 0,1 Hz ja kasutab automaatse sageduse reguleerimise saavutamiseks vahemikus ±0,5 Hz, mille reaktsiooniaeg on 0,1 Hz.<100 ms. When the grid frequency deviates from the rated value, VSG will adjust the output of active power according to the power - frequency droop characteristic to make the grid frequency return to the stable range6.
3.2 Pinge tugi
Reaktiivse - pinge languse juhtimine pinge reguleerimiseks: VSG juhib väljundpinget, simuleerides sünkroonsete generaatorite ergutussüsteemi, st reaktiivse - pingelanguse karakteristiku kaudu. See arvutab reaktiivvõimsuse hälbe väärtuse ja seejärel reguleerib pinget, et tagada süsteemi pinge tõhus juhtimine. Elektrivõrgus saab VSG pinge kõikumisel reguleerida väljundreaktiivvõimsust vastavalt reaktiivse - pinge languse karakteristikule. Näiteks kui võrgu pinge langeb, suurendab VSG reaktiivvõimsuse väljundit ja reaktiivvõimsus mõjutab võrku pinget tõstes; kui võrgupinge tõuseb, vähendab VSG reaktiivvõimsuse väljundit pinge alandamiseks.
Dünaamiline reaktiivne tugi nõrkades võrkudes: nõrkades - võrgu- või saarerežiimis - saab energia - salvestavat VSG-d kasutada toe pakkumiseks pingeallikana. Nõrkades - võrgupiirkondades on võrgu takistus suhteliselt kõrge ning pinge ja sagedus kõikuvad tõenäolisemalt. VSG võib parandada pinge stabiilsust, pakkudes reaktiivkompensatsiooni. Näiteks mõnes nõrga elektrivõrguga kaugemates piirkondades saab VSG reguleerida väljundreaktiivvõimsust reaalajas - vastavalt elektrivõrgu pingeolukorrale, kompenseerides elektrivõrgu reaktiivvõimsuse puudujääki - ja säilitades pinge stabiilsuse.7.
3.3 Elektrivõrgu stabiilsuse parandamine
Süsteemi võnkumise summutamine: VSG-juhtimine simuleerib sünkroonsete generaatorite summutusomadusi, mis võivad tõhusalt summutada süsteemi võnkumisi ja parandada süsteemi dünaamilise reaktsiooni jõudlust. Suure taastuvate energiaallikate osakaaluga elektrisüsteemis on jõuelektrooniliste seadmete summutuse puudumise tõttu teatud häirete korral kalduvus võimsuse võnkumisele. VSG saab juhtimisalgoritmide kaudu kasutusele võtta virtuaalse summutuse. Kui süsteemis esineb võimsuse kõikumisi või võnkumisi, mängib virtuaalne summutus oma rolli võnkumiste mahasurumisel ja süsteemi kiirel stabiilsele olekule naasmisel.
Vea - sõidu - täiustamine võimekuse kaudu: VSG-tehnoloogia võib parandada vea - sõitu - energiasalvestussüsteemide - võimekuse kaudu. Kui võrgupinge ajutiselt langeb, võib VSG aidata elektrivõrgul reaktiivtoe kaudu taastuda. Näiteks madala - pingesõidu - läbi (LVRT) korral saab VSG reguleerida väljundreaktiivvõimsust vastavalt pingelanguse olukorrale, pakkuda elektrivõrgu reaktiivkompensatsiooni ja aidata elektrivõrgul kiiresti pinge stabiilsust taastada, vältides energia - salvestussüsteemi lahtiühendamist võrguhäirete ajal ning parandades voolu stabiilsust ja taastumist.
Sujuv ümberlülitamine võrgu - Ühendatud ja saare - režiimi vahel: energia - salvestusruum VSG toetab sujuvat ümberlülitamist võrgu - ühendatud ja saare - režiimi vahel. Mikro - võrkudes saab fotogalvaanilist elektritootmist päevasel ajal töötada PQ režiimis ja öösel või saare režiimis - saab selle lülitada VSG režiimile, et säilitada mikro - võrgu stabiilsus. See sujuv - lülitusvõimalus tagab võtmekoormuse (nt haiglad, andmekeskused) pideva toiteallika ning parandab toitesüsteemi töökindlust ja paindlikkust.8.
4. Rakenduse stsenaariumid
Suure-proportsiooniga uued energiale juurdepääsu stsenaariumid: uue energia ulatusliku-integreerimisega on elektrivõrgu inerts ja lühis{2}}maht vähenenud ning sageduse ja pinge stabiilsus seisab silmitsi väljakutsetega. Nii virtuaalsetel sünkroonsetel generaatoritel kui ka võrgu{4}}struktureeritud energiasalvestil on selle stsenaariumi puhul oluline rakendusväärtus. Need võivad pakkuda vajalikku inertsiaalset ja summutavat tuge uutele energiatootmissüsteemidele, suurendada elektrivõrgu stabiilsust ja töökindlust, suurendada uue energia vastuvõtlikkust ning tagada suure uue energia osakaaluga elektrisüsteemide ohutu ja stabiilne töö.
Mikrovõrgu stsenaarium: mikrovõrgu stsenaariumi korral on süsteemi pinge ja sageduse stabiilsuse säilitamiseks vaja stabiilset ja usaldusväärset toiteallikat, olenemata sellest, kas see on võrguga ühendatud- või võrgust välja lülitatud. Virtuaalsete sünkroongeneraatorite juhitav energiasalvestussüsteem võib pakkuda mikrovõrkudele stabiilset toiteallikat nagu traditsioonilised diiselgeneraatorid, tagades mikrovõrkude sujuva ümberlülitamise ja iseseisva töö. Virtuaalsel sünkroongeneraatori tehnoloogial põhinev võrku-moodustav energiasalvesti võib olla mikrovõrkude põhitoiteallikaks, ehitada ja toetada mikrovõrkude stabiilset tööd ning tõsta mikrovõrkude toiteallika töökindlust ja toitekvaliteeti.
Võrgu-poolsed abiteenused: võrgu-struktureeritud energiasalvesti osaleb abiteenustes, nagu sageduse reguleerimine ja pinge reguleerimine, ning pakub VSG-tehnoloogia kaudu inertsreaktsiooni ja dünaamilist tuge.
Nõrgad elektrivõrgud ja kauged piirkonnad: nõrga elektrivõrgu tugevusega piirkondades või kaugetes piirkondades pakub võrgu{0}}struktureeritud energiasalvestus VSG-tehnoloogia kaudu lühise-võimsust ja pinget, vähendades sõltuvust diiselgeneraatoritest.9.
1.CSDN, energiasalvestuse virtuaalne sünkroongeneraatori tehnoloogia.
2.CSDN, võrguga{1}}ühendatud fotogalvaaniline hübriidenergia salvestussüsteem, mis põhineb Simulinki simulatsiooniga virtuaalsel sünkroongeneraatoril.
3.Li Yongli, Li Yi. Virtuaalsetel sünkroongeneraatoritel põhinevate fotogalvaaniliste hübriidenergiasalvestussüsteemide elektrijaotuse ja virtuaalse inertsi juhtimise meetod. CN202211422434.1 [2025-04-20].
4.Dai Jiaoyang, elektrotehnika. Hübriidse energiasalvestuse virtuaalse sünkroonse generaatorisüsteemi elektrienergia jaotusstrateegia ja stabiilsuse uurimine [D] Huazhongi Teadus- ja Tehnikaülikool [2025-04-20].
5.CSDN, Virtual Synchronization VSG grid{1}}ühendatud aktiiv- ja reaktiivvõimsus pärast fotogalvaanilise energia salvestamise uurimist (rakendatud Simulinki simulatsiooni abil).
6. Riiklik tipptasemel-vahetusplatvorm teaduslike uurimistööde ja tehnoloogilise teabe jaoks, mis parandab VSG fotogalvaanilise salvestusseadme juhtimisstrateegiat tasakaalustamata võrgupingel.
7. VIP-teave, energiasalvesti tüüpi staatilise reaktiivvõimsuse genereerimisseade ja selle sünkroonse pingeallika juhtimine-.
8.NSTL, virtuaalne sünkroongeneraator, energiasalvestise elektrijaama adaptiivne juhtimine füüsilistel piirangutel.
9.CSDN, Virtuaalsete sünkroongeneraatorite ja võrgu{1}}struktureeritud energiasalvestuse vaheline seos.
