Enerji depolama sistemlerinin temel bileşeni olarak, enerji depolama invertörlerinin (PC'ler) performansı, tüm enerji depolama sisteminin verimliliğini ve stabilitesini doğrudan etkiler. Gelişmiş bir kontrol stratejisi olarak sanal senkron jeneratör (VSG) işlevi, geleneksel senkron jeneratörlerin özelliklerini simüle etme yeteneğine sahip enerji depolama invertörlerine, çeşitli uygulama senaryolarında benzersiz avantajlar göstermelerini sağlar. Aşağıda, enerji depolama invertörlerindeki VSG fonksiyonu prensibini tartışmakta ve farklı alanlardaki uygulamaları üzerinde ayrıntılı bilgi vermektedir.
1 VSG fonksiyonel prensibi
1. sanal senkron jeneratöre genel bakış
Sanal senkron jeneratör (VSG), enerji depolama invertörlerinin geleneksel senkron jeneratörlerin çalışma özelliklerini simüle etmesini sağlayan bir kontrol stratejisidir. Bu yaklaşım sayesinde, enerji depolama invertörleri sadece geleneksel senkron jeneratörlerin ataleti ve sönümleme özelliklerine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda hem ızgara bağlı hem de ızgara modlarında stabil olarak çalışır ve güç sistemi için esnek güç desteği sağlar.
2. Kontrol yapısı ve prensibi
VSG kontrol yapısı esas olarak sarkık kontrol prensibine dayanır ve bu temelde sanal atalet ve sönümleme özellikleri sunar. Temel fikir, geleneksel senkron jeneratörlerin hareket denklemini geliştirmek ve güç elektronik cihazları için geçerli kontrol denklemleri elde etmektir. Özellikle, VSG kontrolü, senkron jeneratörlerin rotor hareketini ve elektromanyetik özelliklerini simüle eder, enerji depolama invertörlerinin çıkış güçlerini sistem frekansı ve voltajındaki değişikliklere göre otomatik olarak ayarlamasını sağlar, böylece güç şebekesine etkili destek sağlar.
3. Çekirdek kontrol modlarının karşılaştırılması
PQ modu: Sabit aktif\/reaktif güç çıkışı, ızgara frekansı\/voltajındaki değişikliklere yanıt vermez (hassas güç kontrolü için uygun).
VSG modu: Atalet, frekans regülasyonu ve voltaj regülasyon desteği sağlayarak (yüksek stabilite gereksinimlerine sahip senaryolar için uygun) güç ızgarası bozukluklarına dinamik olarak yanıt verir.
4. VSG Aktif Frekans Kontrolü
Aktif frekans kontrolü açısından, VSG bir sanal frekans modülatörü aracılığıyla frekans düzenlemesi sağlar. Gerçek çıkış aktif güç ile nominal aktif güç arasındaki farkı hesaplar ve daha sonra sanal torku ayarlar. Bu işlem, geleneksel senkron jeneratörün aktif güç denkleminin bir sönümleme bağlantısı aracılığıyla güç elektronik cihazına sokulduğu ve böylece sanal senkron makinenin aktif frekans modülasyon denklemi elde edildiği geleneksel senkron jeneratörlerde tork fark ayarına benzer. Bu şekilde, sistem frekansı değiştiğinde, VSG sistem frekansının stabilitesini korumak için aktif gücü hızlı bir şekilde yanıtlayabilir ve ayarlayabilir.
5. VSG Reaktif Güç Voltaj Kontrolü
Reaktif güç voltaj kontrolü için VSG, geleneksel senkron jeneratörlerin uyarma sistemi prensibini çizer. Önce cihazın çıkış ucundaki reaktif gücün büyüklüğünü hesaplar ve daha sonra reaktif güç düşüş katsayısı ile voltaj sapma değerini hesaplar. Bu değer, voltaj dış döngüsü için gereken voltaj referans değerini elde etmek için voltaj ayar noktası ile birleştirilir. Reaktif güç düşüş katsayısı, reaktif güç değiştiğinde voltaj ofsetini belirler, böylece sistem voltajının etkili kontrolünü sağlar. Kapalı ızgara modunda, VSG'nin reaktif güç döngüsü, sarkık kontroldeki reaktif güç döngüsü ile tutarlıdır, bu da reaktif gücün makul tahsis edilmesini ve sistem voltajının stabilitesini sağlar.
VSG'nin 2 Temel Uygulama Senaryoları
1. Mikrogrid
Ada Operasyonu: Izgara kapalıyken voltaj ve frekansı bağımsız olarak destekleyin, hastaneler ve veri merkezleri gibi kritik yükler için sürekli güç kaynağı sağlar.
Grid bağlı ve kapalı ızgara arasında kesintisiz geçiş: Izgara Bağlantısı modunda ızgara desteğine katılın ve adalı modda mikrogrid stabilitesini koruyun.
2. Yenilenebilir enerji erişiminin yüksek oranı
Atalet takviyesi: Fotovoltaik ve rüzgar gücü gibi yeni enerji kaynaklarının atalet eksikliğini telafi edin ve frekans dalgalanmalarını bastırın.
Pürüzsüz çıkış dalgalanmaları: Sanal sönümleme yoluyla güç salınımlarını bastırarak, güç şebekesinin yenilenebilir enerjiyi kabul etme yeteneği arttırılır.
3. Akıllı dağıtım ağı ve zayıf akım ağı
Dinamik Voltaj Desteği: Dağıtım ağının sonunda veya voltaj stabilitesini artırmak için zayıf ızgara alanlarında reaktif güç telafisi sağlayın.
Yardımcı Servis Katılımı: Frekans düzenlemesi ve rezerv kapasitesi gibi işlevleri kullanarak güç şebekesinin esnekliği artırılabilir (elektrik piyasasındaki yardımcı hizmetlere katılmak gibi).
4. Izgara bağlı enerji depolama sistemi
Gelişmiş güç ızgarası stabilitesi: Senkron jeneratörlerin özelliklerini simüle edin ve frekans regülasyonuna (birincil frekans regülasyonu ve atalet yanıtı gibi) katılın.
Hata sürüşü ile sürüş: Güç ızgarası voltajı geçici olarak düştüğünde, reaktif güç desteği (LVRT boyunca düşük voltaj sürüşü gibi) ile güç şebekesinin geri yüklenmesine yardımcı olur.
5. Acil Güç kaynağı ve dağıtılmış enerjinin entegrasyonu
Acil Güç Kaynağına Hızlı Yanıt: Bir güç ızgarası arızası durumunda, yerel yükleri (afet acil durumları gibi) desteklemek için bağımsız bir güç kaynağı görevi görür.
Multi Der İşbirlikçi Kontrol: Enerji depolama ve fotovoltaik gibi dağıtılmış kaynakların işbirlikçi optimizasyonunu elde edin ve enerji kullanım verimliliğini artırın.
3 VSG'nin teknolojik avantajları
1. Güç ızgarası kararlılığını geliştirin:Yüksek oranda güç elektronik ekipmanı ile "düşük atalet güç ızgarası" na uyum sağlamak için atalet, sönümleme ve frekans ve voltaj düzenleme özellikleri sağlayın.
2. Esnek Çalışma Modu:Mikrogridler ve ana ızgaralar gibi çeşitli senaryolar için uygun olan hem ızgara bağlantılı hem de ızgara modlarını destekler.
3. Güç kalitesini iyileştirin:Negatif sekans telafisi ve dinamik kontrol yoluyla voltaj\/akım dengesizliğini ve harmonik bozulmayı azaltın.
4. Ekonomik Değer Geliştirme:Frekans düzenlemesi ve yedekleme gibi yardımcı hizmetlere katılarak, enerji depolama sistemlerinin potansiyel geliri artırılabilir.
4 Pratik Uygulama
Mikrogrid senaryo:Gün boyunca, fotovoltaikler PQ modu ve gece veya izole adalarda elektrik üretir, voltaj ve frekans stabilitesini korumak için enerji depolama moduna geçer.
Şebekeye bağlı enerji depolama:Izgara frekansı düştüğünde, VSG frekans düşüşünü bastırmak için hızlı bir şekilde gücü (atalet yanıtı) serbest bırakır (frekans 50Hz'den 49.5Hz'e düştüğünde, enerji depolama otomatik olarak aktif çıkışı arttırır).
Zayıf Mevcut Ağ Desteği:Uzak alanlarda VSG, voltaj stabilitesini iyileştirir ve reaktif güç telafisi yoluyla hat kayıplarını azaltır.
5 Sonuç
Enerji depolama invertörlerindeki VSG işlevi, gelişmiş bir kontrol teknolojisi olarak, geleneksel senkron jeneratörlerin özelliklerini simüle ederek çeşitli uygulama senaryolarında enerji depolama sistemlerine güçlü destek sağlar. Mikrogridlerin adada çalışmasından akıllı dağıtım ağlarının esnek düzenlenmesine, şebekeye bağlı enerji depolama sistemlerinin yardımcı hizmetlerinden özel senaryolarda bağımsız güç kaynağına kadar VSG fonksiyonları benzersiz avantajlarını ve önemli rollerini göstermiştir.