En tant que composant central des systèmes de stockage d'énergie, les performances des onduleurs de stockage d'énergie (PC) affectent directement l'efficacité et la stabilité de l'ensemble du système de stockage d'énergie. La fonction de générateur synchrone virtuel (VSG), en tant que stratégie de contrôle avancée, confond les onduleurs de stockage d'énergie avec la capacité de simuler les caractéristiques des générateurs synchrones traditionnels, leur permettant de démontrer des avantages uniques dans divers scénarios d'application. Ce qui suit traite du principe de la fonction VSG dans les onduleurs de stockage d'énergie et élabore sur ses applications dans différents domaines.
1 principe fonctionnel VSG
1. Aperçu du générateur synchrone virtuel
Le générateur synchrone virtuel (VSG) est une stratégie de contrôle qui permet aux onduleurs de stockage d'énergie de simuler les caractéristiques de fonctionnement des générateurs synchrones traditionnels. Grâce à cette approche, les onduleurs de stockage d'énergie possèdent non seulement les caractéristiques d'inertie et d'amortissement des générateurs synchrones traditionnels, mais fonctionnent également de manière stable dans les modes de réseau connectés et hors réseau, fournissant un support d'énergie flexible pour le système d'alimentation.
2. Structure et principe de contrôle
La structure de contrôle VSG est principalement basée sur le principe de contrôle de Droop et introduit des caractéristiques virtuelles d'inertie et d'amortissement sur cette base. L'idée principale est d'améliorer l'équation de mouvement des générateurs synchrones traditionnels et d'obtenir des équations de contrôle applicables aux dispositifs électroniques d'alimentation. Plus précisément, le contrôle VSG simule le mouvement du rotor et les caractéristiques électromagnétiques des générateurs synchrones, permettant aux onduleurs de stockage d'énergie d'ajuster automatiquement leur puissance de sortie en fonction des modifications de la fréquence et de la tension du système, réalisant ainsi un support efficace pour le réseau électrique.
3. Comparaison des modes de contrôle de base
Mode PQ: sortie de sortie active / réactive fixe, ne répond pas aux modifications de la fréquence / tension du réseau (adaptée à un contrôle de puissance précis).
Mode VSG: répond dynamiquement aux perturbations du réseau électrique, fournissant une inertie, une régulation de fréquence et un support de régulation de tension (adapté aux scénarios avec des exigences de stabilité élevées).
4. VSG Contrôle de fréquence actif
En termes de contrôle actif de la fréquence, VSG atteint la régulation de fréquence via un modulateur de fréquence virtuel. Il calcule la différence entre la puissance active de sortie réelle et la puissance active nominale, puis ajuste le couple virtuel. Ce processus est similaire au réglage de la différence de couple dans les générateurs synchrones traditionnels, où l'équation de puissance active du générateur synchrone traditionnel est introduite dans le dispositif électronique de puissance via une liaison d'amortissement, obtenant ainsi l'équation de modulation de fréquence active de la machine synchrone virtuelle. De cette façon, lorsque la fréquence du système change, VSG peut rapidement répondre et ajuster la puissance active de sortie pour maintenir la stabilité de la fréquence du système.
5. VSG Contrôle de tension de puissance réactive
Pour le contrôle de tension de puissance réactive, VSG s'appuie sur le principe du système d'excitation des générateurs synchrones traditionnels. Il calcule d'abord l'amplitude de la puissance réactive à l'extrémité de sortie du dispositif, puis calcule la valeur de déviation de tension par le coefficient de baisse de la puissance réactive. Cette valeur est combinée avec le point de consigne de tension pour obtenir la valeur de référence de tension requise pour la boucle extérieure de tension. Le coefficient de baisse de la puissance réactive détermine le décalage de tension lorsque la puissance réactive change, atteignant ainsi un contrôle efficace de la tension du système. En mode hors réseau, la boucle de puissance réactive de VSG est cohérente avec la boucle de puissance réactive dans le contrôle de Droop, garantissant l'allocation raisonnable de la puissance réactive et la stabilité de la tension du système.
2 scénarios d'application clés de VSG
1.
Fonctionnement de l'île: Soutenez indépendamment la tension et la fréquence en cas de désordre, assurant une alimentation continue pour des charges critiques telles que les hôpitaux et les centres de données.
Commutation transparente entre la grille connectée et la grille hors grille: participez à la prise en charge de la grille en mode connecté au réseau et maintenez la stabilité des microrésexes en mode insulaire.
2. Proportion élevée d'accès aux énergies renouvelables
Supplément d'inertie: compenser la carence en inertie de nouvelles sources d'énergie telles que la photovoltaïque et l'énergie éolienne, et supprimer les fluctuations de fréquence.
Fluctuations de sortie lisse: En supprimant les oscillations de puissance grâce à l'amortissement virtuel, la capacité du réseau électrique à accepter les énergies renouvelables est améliorée.
3. Réseau de distribution intelligent et réseau actuel faible
Support de tension dynamique: fournir une compensation de puissance réactive à la fin du réseau de distribution ou dans des zones de grille faibles pour améliorer la stabilité de la tension.
Participation des services auxiliaires: En utilisant des fonctions telles que la régulation des fréquences et la capacité de réserve, la flexibilité du réseau électrique peut être améliorée (comme la participation aux services auxiliaires sur le marché de l'électricité).
4. Système de stockage d'énergie connecté au réseau
Stabilité améliorée du réseau électrique: simulez les caractéristiques des générateurs synchrones et participez à la régulation de la fréquence (tels que la régulation de la fréquence primaire et la réponse à l'inertie).
Le trajet de défaut à travers la capacité: lorsque la tension du réseau électrique baisse temporairement, elle aide à restaurer le réseau électrique grâce à une prise en charge réactive de puissance (comme un trajet basse tension via le LVRT).
5. Intégration de l'alimentation d'urgence et de l'énergie distribuée
Réponse rapide à l'alimentation électrique d'urgence: en cas de défaillance du réseau électrique, il sert de source d'alimentation indépendante pour soutenir les charges locales (telles que l'urgence en cas de catastrophe).
Multi der Collaborative Control: réalisez l'optimisation collaborative des ressources distribuées telles que le stockage d'énergie et le photovoltaïque et améliore l'efficacité de l'utilisation de l'énergie.
3 Avantages technologiques de VSG
1. Améliorer la stabilité du réseau électrique:Fournir des capacités d'inertie, d'amortissement et de fréquence et de tension pour s'adapter au "réseau électrique à faible inertie" avec une proportion élevée d'équipements électroniques électriques connectés.
2. Mode de fonctionnement flexible:Prend en charge à la fois les modes de grille connectés et hors grille, adaptés à divers scénarios tels que les micro-réseaux et les grilles principales.
3. Améliorer la qualité de l'énergie:Réduisez la tension / déséquilibre de courant et la distorsion harmonique par compensation de séquence négative et contrôle dynamique.
4. Amélioration de la valeur économique:En participant à des services auxiliaires tels que la réglementation et la sauvegarde des fréquences, les revenus potentiels des systèmes de stockage d'énergie peuvent être augmentés.
4 Application pratique
Scénario microréseau:Pendant la journée, le photovoltaïque génère de l'électricité en mode PQ, et la nuit ou sur les îles isolées, le stockage d'énergie passe en mode VSG pour maintenir la stabilité de tension et de fréquence.
Stockage d'énergie connecté au réseau:Lorsque la fréquence du réseau baisse, VSG libère rapidement la puissance (réponse d'inertie) pour supprimer la chute de fréquence (comme lorsque la fréquence passe de 50 Hz à 49,5 Hz, le stockage d'énergie augmente automatiquement la sortie active).
Assistance du réseau actuel faible:Dans les zones éloignées, VSG améliore la stabilité de la tension et réduit les pertes de ligne par compensation de puissance réactive.
5 Conclusion
La fonction VSG dans les onduleurs de stockage d'énergie, en tant que technologie de contrôle avancée, fournit un support puissant pour les systèmes de stockage d'énergie dans divers scénarios d'application en simulant les caractéristiques des générateurs synchrones traditionnels. Du fonctionnement de l'îlot des micro-réseaux à la régulation flexible des réseaux de distribution intelligents, des services auxiliaires des systèmes de stockage d'énergie connectés au réseau à une alimentation indépendante dans des scénarios spéciaux, les fonctions VSG ont démontré leurs avantages uniques et leurs rôles importants.