Bil-penetrazzjoni dejjem tikber ta 'enerġija mir-riħ u solari ġdida u d-dekummissjonar kontinwu ta' unitajiet sinkroniċi tradizzjonali, is-sistemi tal-enerġija qed jidħlu f'era ta'-inerzja baxxa. Sistemi ta' konverżjoni tal-enerġija (PCS) għall-ħażna fotovoltajka u tal-enerġija, bħala apparat elettroniku tal-enerġija bbażat fuq inverter-, m'għandhom l-ebda rotors li jduru u ma jippossjedu l-ebda inerzja rotazzjonali naturali. Ladarba jseħħu t-tfixkil fil-grilja tal-enerġija, ir-Rata ta' Bidla tal-Frekwenza (RoCoF) se tiżdied b'mod qawwi, u faċilment tiskatta ħsarat fil-kaskata u avvenimenti ta'-skala kbira ta'-grid.
Waħda mit-teknoloġiji ewlenin ta 'PCS tal--Grid (GFM).huwa l-SintetiċiAlgoritmu tal-Ġeneratur Sinkroniku (VSG).. Issolvi l-ekwazzjoni tal-moviment tar-rotor ta 'ġeneraturi sinkroniċi fis-softwer u tibni inerzja rotazzjonali sintetika permezz ta' kodiċi, li tippermetti li tagħmir elettroniku ta 'qawwa statika jagħti appoġġ ta' inerzja simili għal fwar konvenzjonali jew unitajiet ta 'ġenerazzjoni idroelettrika. Din hija wkoll iċ-ċavetta għal tħaddim stabbli tal-ħażna tal-enerġija f'xenarji ta' grilja dgħajfa.
I. Prinċipju Fundamentali tal-VSGInerzja sintetika
Ġeneraturi sinkroniċi konvenzjonali jiddependu fuq l-enerġija kinetika maħżuna f'rotors massivi. Meta l-frekwenza tal-grilja tinżel, rotors jirrilaxxaw enerġija kinetika biex ifixklu l-varjazzjoni rapida tal-frekwenza; meta togħla l-frekwenza, jassorbu l-enerġija żejda biex jitrażżnu spikes tal-frekwenza, essenzjalment jiffurmaw effett fiżiku tal-flywheel.
VSG ma jiddependix fuq komponenti mekkaniċi. Minflok, issolvi l-ekwazzjoni tal-moviment tar-rotor ġewwa l-kontrollur PCS:
J: Sintetiċimument ta' inerzja(ikkonfigurat mill-parametri tas-softwer)
Pₘ: Referenza tal-qawwa mekkanika sintetika
Pₑ: Output attwali ta 'enerġija elettromanjetika tal-PCS
D: Koeffiċjent ta' damping sintetiku
ω: Veloċità angolari Sintetika Interna tal-PCS
ωg: Il-veloċità angolari tal-grilja mkejla
Meta sseħħ nuqqas ta 'enerġija fil-grilja tal-enerġija u l-veloċità angolari tal-grilja ωg tonqos, terminu ta' enerġija żbilanċjat jidher fl-ekwazzjoni. Il-kontrollur immedjatament jiġbed l-enerġija elettrika mill-batterija tal-ħażna tal-enerġija u joħroġ qawwa ta 'inerzja żejda għaljillimitaw ir-Rata tal-Bidla tal-Frekwenza (RoCoF)u jnaqqas it-tnaqqis tal-frekwenza. Bil-maqlub, fil-każ ta 'enerġija żejda u żieda fil-frekwenza, il-PCS jassorbi l-enerġija żejda biex irażżan l-eskalazzjoni rapida tal-frekwenza.
II. Analiżi ta' VSG TipikuInerzja sintetikaKodiċi (Eżempju MATLAB)
Hawn taħt hemm kodiċi ta' implimentazzjoni tipiku għall-kontroll tal-inerzja sintetika:
|
matlab |
Iddefinixxi l-kostanti tal-ħin tal-inerzja Sintetika Tᵥᵢᵣₜ , tipikament li tvarja minn 2 ~ 8 s, li tirrappreżenta s-saħħa tal-appoġġ tal-inerzja;
Ikkalkula l-frekwenza angolari bażiωbₐₛₑ mill-frekwenza nominali, imbagħad idderiva l-mument Sintetiku ta 'inerzja Jᵥᵢᵣₜ ;
Kampjun tal-frekwenza tal-grilja f'żewġ timestamps konsekuttivi u kkalkula r-rata tal-bidla tal-frekwenza angolari dω/dt (li tikkorrispondi għal RoCoF);
Ikkalkula l-qawwa ta' inerzja addizzjonali Pᵢₙₑᵣₜᵢₐ billi tuża Jᵥᵢᵣₜ u r-rata ta' varjazzjoni tal-frekwenza angolari;
Issuperponi l-qawwa tal-inerzja fuq ir-referenza tal-qawwa oriġinali Pᵣₑf biex tikseb il-kmand tal-qawwa tal-ħruġ tal-PCS finali Pᵣₑfₜₒₜₐₗ .
|
Punt ewlieni:Il-veloċità tar-rispons tal-qawwa tal-inerzja hija ddeterminata mill-frekwenza tal-bidla tal-hardware PCS. PCS tradizzjonali bbażati fuq is-silikon IGBT-biss jikseb frekwenza ta 'swiċċjar ta' 3 ~ 5 kHz, b'latency ta 'kontroll sa mijiet ta' mikrosekondi u dewmien ovvju tal-fażi fl-inerzja Sintetika. B'kuntrast, GFM PCS li tadotta moduli SiC tagħti spinta lill-frekwenza tal-bidla għal-livell ta '100 kHz, u tikkompressa l-latenza tal-kontroll għal madwar tużżana mikrosekondi. Ir-rispons ta 'inerzja tiegħu jaqbel aħjar mal-ġeneraturi sinkroniċi reali, u l-istabbiltà fil-grilji dgħajfa hija mtejba ħafna. |
III. Differenzi Essenzjali Bejn VSGInerzja sintetikau Grid-Segwenti (GFL)
|
Tip |
Karatteristiċi ewlenin |
Kapaċità ta' Inerzja |
Xenarji Applikabbli |
|
Grid-PCS li ġejjin (GFL). |
Sors ta 'kurrent ikkontrollat, jiddependi fuq PLL biex jittraċċa l-fażi tal-vultaġġ tal-grilja |
L-ebda inerzja nattiva; Inerzja Sintetika awżiljarja limitata biss, suxxettibbli għal telf ta 'lock fażi taħt ħsarat |
Strong power grid, high Short-Circuit Ratio (SCR) >3 |
|
Grid-Format VSG PCS |
Sors ta 'vultaġġ ikkontrollat, jistabbilixxi b'mod awtonomu referenza ta' vultaġġ / frekwenza |
Inerzja Sintetika Nattiva + damping, tappoġġja b'mod indipendenti l-frekwenza, kapaċi li tibda sewda |
SCR tal-grilja dgħajfa<3, high-renewable-energy bases, islanded microgrids |
Il-premessa għall-grid-konvertituri li ġejjin hija li l-grid innifsu jaġixxi bħala sors ta 'vultaġġ riġidu. Fi grilji dgħajfa b'impedenza tal-linja kbira, il-vultaġġ fil-Punt ta 'l-Igganċjar Komuni (PCC) jinqala' faċilment, il-fażi-loop msakkra għandha tendenza li titlef l-istabbiltà, u l-effett ta 'inerzja Sintetika addizzjonali jiddgħajjef ħafna.
GFM VSG PCS m'għadux jiddependi fuq grilja riġida esterna u jservi bħala ankra tal-vultaġġ innifsu. Anke meta l-grilja Short-Circuit Ratio (SCR) tinżel għal 1.5 jew inqas, tista 'twassal b'mod stabbli inerzja Sintetika u irażżan l-oxxillazzjoni tas-sistema.
IV. Konsiderazzjonijiet tad-Disinn għall-Implimentazzjoni tal-Inġinerija
Irfinar taInerzja sintetikaParametri
Tᵥᵢᵣₜ mhux aħjar meta akbar. Jᵥᵢᵣₜ eċċessivament kbir jintroduċi oxxillazzjoni ta' frekwenza-baxxa; valur żgħir żżejjed jipprovdi appoġġ ta 'inerzja insuffiċjenti u jonqos milli trażżan RoCoF. Fil-prattika tal-inġinerija,inerzja varjabbli adattivahuwa komunement adottat: żiedaJmatul varjazzjonijiet ta 'frekwenza mgħaġġla u tnaqqasJtaħt kundizzjonijiet ta'-stat stabbli biex jibbilanċjaw l-istabbiltà u r-rispons dinamiku.
Limitazzjonijiet tal-Kapaċità tal-Ħażna tal-Enerġija
L-enerġija kollha għall-inerzja Sintetika tiġi mill-batterija tal-ħażna tal-enerġija. Appoġġ ta' inerzja għal żmien qasir-jqajjem l-iċċarġjar u l-ħatt. Matul id-disinn, huwa meħtieġ li tiġi vverifikata l-qawwa tal-batterija u l-firxa tal-Istat ta' Ċarġ (SOC) biex jiġu evitati azzjonijiet ta' protezzjoni barra--dati minn rispons ta' inerzja frekwenti.
Ħardwer Bandwidth Bottleneck
Ma jimpurtax kemm hu ddisinjat tajjeb l-algoritmu tal-inerzja Sintetiku VSG, huwa limitat mill-veloċità tal-bidla tal-apparat tal-enerġija. Id-dewmien tal-kontroll introdott minn frekwenza baxxa ta 'swiċċjar idgħajjef il-prestazzjoni tal-inerzja u jista' saħansitra jinduċi oxxillazzjoni subsinkronika. Il-moduli tal-qawwa SiC ta' bandwidth-għoli jiffurmaw il-pedament tal-ħardwer għal GFM PCS ta'-prestazzjoni għolja.
V. Sommarju tal-Valur Industrijali
Kodiċijiet tal-grilja madwar id-dinja (ENTSO-E NC RfG 2.0, UK GC0137, Kodiċi taċ-Ċina għad-Disinn tal-Istazzjon tal-Ħażna tal-Enerġija Elettrokimika) gradwalment aġġornaw il-kapaċità tal-formazzjoni tal-grilja-minn funzjoni fakultattiva għal limitu obbligatorju ta' interkonnessjoni tal-grilja.
VSG Inerzja sintetika essenzjalmenttirreplika l-inerzja tar-rotor ta' ġeneraturi sinkroniċi fuq PCS tal-ħażna tal-enerġija permezz ta' algoritmi ta' softwer u ħardwer elettroniku ta' qawwa ta'-veloċità għolja. Fis-sistema tal-enerġija tat-tip -ġdida b'integrazzjoni tal-grilja-skala kbira tar-riħ u tax-xemx, Inerzja sintetika tal-grilja-li jiffurmaw PCS qed issir it-teknoloġija ewlenija biex tinżamm l-istabbiltà tal-frekwenza tal-grilja u tiggarantixxi s-sigurtà tal-konnessjoni tal-grilja- ta 'bażijiet tal-enerġija ġodda.
