Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στα σύγχρονα συστήματα ισχύος, ειδικά με την αυξανόμενη διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τα τέσσερα - τεταρτημόριο λειτουργία της αποθήκευσης ενέργειας είναι μια σημαντική έννοια που περιγράφει τα χαρακτηριστικά ροής ισχύος μεταξύ του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και του ηλεκτρικού δικτύου.
Σύμφωνα με το GB/T 44026 - 2024 "Τεχνική προδιαγραφή για προκατασκευασμένη καμπίνα - Τύπος λιθίου - σύστημα αποθήκευσης ενέργειας ιόντων", η ισχύς του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να είναι ρυθμιζόμενη σε τέσσερα τεταρτημόρια1.
1. Βασική έννοια της αποθήκευσης ενέργειας τέσσερα τεταρτημόρια
1.1 Ενίσχυση του συντελεστή ισχύος
Υπάρχουν 4 καραμέλες που πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Στο πρώτο τεταρτημόριο, τόσο η ενεργή ισχύς (P) όσο και η αντιδραστική ισχύς του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας είναι μεγαλύτερη από 0. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας βρίσκεται σε κατάσταση εκφόρτισης, απελευθερώνοντας την ενεργό ισχύ στο δίκτυο και παρέχοντας ταυτόχρονα αντισταθμιστική αντιστάθμιση ισχύος. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν το πλέγμα χρειάζεται πρόσθετη ενεργή ισχύ και αντιδραστική υποστήριξη ισχύος κατά τη διάρκεια της κορυφής - περίοδοι φόρτωσης2.
Στο δεύτερο τεταρτημόριο, η ενεργή ισχύς του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας είναι μικρότερη από 0 και η αντιδραστική ισχύς είναι μεγαλύτερη από 0. Το πλέγμα παρέχει ενεργή ισχύ στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, ενώ το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας παρέχει αντιδραστική αντιστάθμιση ισχύος στο δίκτυο. Αυτή η κατάσταση μπορεί να συμβεί όταν το πλέγμα έχει κορυφαίο συντελεστή ισχύος και χρειάζεται επαγωγική αντιστάθμιση αντιδραστικής ισχύος και το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να απορροφήσει την ενεργό ισχύ για φόρτιση ενώ παράλληλα παρέχει αντιδραστική ισχύ2.
Στο τρίτο τεταρτημόριο, τόσο η ενεργή ισχύς όσο και η αντιδραστική ισχύς του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας είναι μικρότερη από 0. Το πλέγμα παρέχει τόσο ενεργή ισχύ όσο και αντιδραστική ισχύ στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας και το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας βρίσκεται σε κατάσταση φόρτισης και απορροφά την αντιδραστική ισχύ από το εξωτερικό. Αυτή είναι η κανονική κατάσταση φόρτισης του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας όταν το πλέγμα διαθέτει επαρκή ισχύ και το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να χρεωθεί2.
Στο τέταρτο τεταρτημόριο, η ενεργή ισχύς του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας είναι μεγαλύτερη από 0 και η αντιδραστική ισχύς είναι μικρότερη από 0. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της τάσης του πλέγματος κατά τη διάρκεια ορισμένων συνθηκών λειτουργίας, για παράδειγμα, όταν η τάση του πλέγματος είναι πολύ υψηλή και χρειάζεται χωρητική αντιστάθμιση αντιδραστικής ισχύος, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να εκφορτώνει ενεργή ισχύ ενώ απορροφά την αντιδραστική ισχύ2.
1,2 υπολογιζόμενος συντελεστής ισχύος
Χρησιμοποιώντας το θεώρημα του Pythagoras, μπορούμε να υπολογίσουμε την 3η παράμετρο από οποιεσδήποτε 2 από αυτές τις παραμέτρους ως εξής3.
Το Θεώρημα του Πυθαγόρα δηλώνει A² + B²=c²
Επιπλέον, χρησιμοποιούμε τον κανόνα Sohcahtoa
Sine φ=αντίθετο/hypotenuse
Cos φ=adjacent/hypotenuse
Tan φ=αντίθετο/γειτονικό
1.3 ισχύος
Η γωνία συντελεστή ισχύος αναφέρεται επίσης συνήθως στη γωνία φάσης.
Ο όρος συντελεστή ισχύος (PF) είναι απλώς η αναλογία μεταξύ πραγματικής ή "αληθινής" δύναμης (P) και φαινομενικής ισχύος. Ενώ η αντιδραστική ισχύς (Q) είναι το αντιδραστικό συστατικό.
Συντελεστής ισχύος (PF)=Real Power KW (P) / εμφανής δύναμη KVA (s)
Για παράδειγμα για την πραγματική ισχύ=80 kW, και την αντιδραστική ισχύ=100 kva έχουμε
Pf=80/100=0.8
Το αντιπροσωπεύει απώλεια 20%!!! και μπορεί σε πολλά cased να είναι πολύ χειρότερα3.
2. Επιστροφή των τεσσάρων - τεταρτημόριο λειτουργία
Οι τέσσερις - τεταρτημόριο λειτουργία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας έχουν σημαντική σημασία για τη σταθερή λειτουργία και την αποτελεσματική διαχείριση του συστήματος ισχύος.
Πρώτα απ 'όλα, μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα ισχύος του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Με τη ρύθμιση της ενεργού και της αντιδραστικής ισχύος σε διαφορετικά τεταρτημόρια, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να αντισταθμίσει τις διακυμάνσεις της ισχύος και την αστάθεια της τάσης που προκαλείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια. Για παράδειγμα, όταν η έξοδος της αιολικής ενέργειας μειώνεται ξαφνικά, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας στο πρώτο τεταρτημόριο μπορεί γρήγορα να απελευθερώσει την ενεργό ισχύ για να διατηρήσει τη σταθερότητα της συχνότητας και της τάσης του πλέγματος4.
Δεύτερον, μπορεί να ενισχύσει την αξιοπιστία του συστήματος ισχύος. Σε περίπτωση βλαβών πλέγματος ή έκτακτης ανάγκης, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να λειτουργήσει σε διαφορετικά τεταρτημόρια για να παρέχει υποστήριξη έκτακτης ανάγκης και αντιδραστική αντιστάθμιση ισχύος. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια ενός δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας σύντομο - σφάλμα κυκλώματος, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας σε συνδυασμό με ένα στατικό σύγχρονο αντισταθμιστή (Statcom) μπορεί να εισάγει ή να απορροφήσει ενεργό και αντιδραστική ισχύ στην αντιπάθεια με τη γραμμή που ρέει για να υγραίνει τις ταλαντώσεις και να σταθεροποιήσει το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας4.
Τέλος, μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης των συσκευών αποθήκευσης ενέργειας. Οι τέσσερις λειτουργίες τεταρτημορίου - επιτρέπουν στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας να φορτίζει και να εκφορτώνει σε διαφορετικούς χρόνους και υπό διαφορετικές συνθήκες συντελεστή ισχύος, χρησιμοποιώντας πλήρως την χωρητικότητα της μπαταρίας και άλλων μέσων αποθήκευσης ενέργειας4.
3. Βασιλεύσεις πραγματικοποίησης τεσσάρων - τεταρτημόριο λειτουργία
Η υλοποίηση των τεσσάρων - τεταρτημόριο λειτουργία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας εξαρτάται κυρίως από το σύστημα μετατροπής ισχύος (PCS) και τη στρατηγική ελέγχου.
Για τους υπολογιστές, συνήθως υιοθετεί ένα multi - τοπολογία μετατροπέα επιπέδου, όπως ο μετατροπέας CasCaded H - γέφυρας (CHB). Ο μετατροπέας CHB - βασισμένο στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας (BESS) μπορεί να συνειδητοποιήσει τα τέσσερα - τετραγωνική λειτουργία ελέγχοντας τη ροή ισχύος μεταξύ της μπαταρίας και του πλέγματος5. Όπως προτείνεται στο έγγραφο "Έλεγχος λειτουργίας τεσσάρων τεταρτημορίων υψηλής - μετασχηματισμού τάσης Μεγάλη - σύστημα ενσωμάτωσης της αποθήκευσης ενέργειας και αντιδραστικής ισχύος αντιδραστικής ισχύος" Ο συντελεστής ισχύος των μονάδων μπορεί να αντισταθμιστεί χωρίς να υπερβαίνει τους κύκλους Micro -6.
Από την άποψη της στρατηγικής ελέγχου, απαιτείται μια ολοκληρωμένη στρατηγική ελέγχου. Για παράδειγμα, η στρατηγική ελέγχου που προτάθηκε για το BESS που βασίζεται στο CHB - περιλαμβάνει την ποσοτική αποσύνθεση των εξαρτημάτων ρεύματος της μπαταρίας με το φίλτρο LC, λαμβάνοντας το εφικτό εύρος αποφυγής μικρο -κύκλων και αναλύοντας τη στρατηγική unferture, λαμβάνοντας υπόψη την εξάλειψη της μικρο -κύκλου και την ανάλυση της στρατηγικής τροποποίησης, λαμβάνοντας υπόψη την εξάλειψη των μικρο -κύκλων. - Η κατάσταση εξισορρόπησης φάσης φόρτισης7.
Ένα άλλο παράδειγμα είναι τα τέσσερα - σύστημα ρύθμισης ισχύος τεταρτημορίου που προτείνεται από το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Tsinghua και άλλες μονάδες. Αυτό το σύστημα συνδυάζει την αποθήκευση ενέργειας και το Statcom και μπορεί να παρέχει αντιστάθμιση εξουσίας, ρύθμιση και λειτουργίες υποστήριξης για την τυχαία, κυματομορφή και αβεβαιότητα της νέας ενέργειας. Μπορεί να ανταποκριθεί στην αποστολή πλέγματος σε 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου και να συνειδητοποιήσει την ταχεία προσαρμογή της ενεργού ισχύος από 0 έως 100% εντός 150 χιλιοστών του δευτερολέπτου8.
4. Περιπτώσεις εφαρμογής τεσσάρων - τεταρτημόριο λειτουργία
Σε μερικές μεγάλες - κλίμακα ανέμου - ηλιακή - σταθμών αποθήκευσης, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να λειτουργεί σε διαφορετικά τεταρτημόρια ανάλογα με την έξοδο της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας και της ζήτησης του δικτύου. Όταν ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια είναι άφθονα, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να λειτουργήσει στο τρίτο τεταρτημόριο για να φορτώσει και να αποθηκεύσει ενέργεια. Όταν ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια είναι ανεπαρκή, μπορεί να λειτουργήσει στο πρώτο τεταρτημόριο για να εκφορτίσει και να προμηθεύσει ισχύ στο δίκτυο.
Στο δίκτυο διανομής ισχύος, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της τάσης και την αντιστάθμιση αντιδραστικής ισχύος. Με τη λειτουργία του δεύτερου και του τέταρτου τεταρτημορίου, μπορεί να ρυθμίσει την τάση του δικτύου διανομής και να βελτιώσει τον συντελεστή ισχύος της πλευράς του χρήστη9.
Τα τέσσερα - τεταρτημόριο λειτουργία των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας είναι μια σημαντική τεχνολογία στα σύγχρονα συστήματα ενέργειας. Μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα της ενέργειας, να ενισχύσει την αξιοπιστία του συστήματος και να αυξήσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης των συσκευών αποθήκευσης ενέργειας. Με τη συνεχή ανάπτυξη νέων τεχνολογιών ενέργειας και την αυξανόμενη ζήτηση για σταθερότητα του συστήματος ενέργειας, τα τέσσερα - τεταρτημόριο λειτουργία των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας θα διαδραματίσουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στο μελλοντικό σύστημα ενέργειας.
[1] GB/T 44026 - 2024, Τεχνικές προδιαγραφές για προκατασκευασμένη καμπίνα - Τύπος λιθίου - σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας ιόντων.
[2] Ειδική Επιτροπή για την Τεχνολογία Αποθήκευσης Ενέργειας, Εισαγωγή στις Τεχνικές Απαιτήσεις για τον Έλεγχος Ισχύος των Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας.
[3] Ηλεκτρονικά Fastron, πώς λειτουργεί η διόρθωση του συντελεστή ισχύος.
[4] douding.com, μια μέθοδος σχεδιασμού τετραγώνων αποθήκευσης ενέργειας τεταρτημορίου για την ενίσχυση της ικανότητας κατανάλωσης φωτοβολταϊκής κατανάλωσης και της ασφάλειας των δικτύων διανομής.
[5] IEEE, τέσσερις - τεταρτημόριο έλεγχο λειτουργίας του Cascade H - σύστημα αποθήκευσης μπαταρίας γέφυρας.
[6] Πρακτικά του CSEE, Τέσσερις - Τεχνολογία ελέγχου λειτουργίας τεταρτημορίου για υψηλή - τάση Direct - κρεμασμένα μεγάλα συστήματα χωρητικότητας με αποθήκευση ενέργειας και αντιδραστική αντιστάθμιση ισχύος.
[7] AEPS, μια βελτιστοποιημένη στρατηγική διαμόρφωσης για την αποθήκευση ενέργειας σε δίκτυα διανομής λαμβάνοντας υπόψη τέσσερα - τεταρτημόριο εξόδου.
[8] Tsinghua University News, τέσσερα - ρύθμιση ρύθμισης ισχύος.
[9] Douding.com, Έρευνα για την άμεση στρατηγική ελέγχου ισχύος + του συστήματος BESS.