Como o componente principal dos sistemas de armazenamento de energia, o desempenho dos inversores de armazenamento de energia (PCS) afeta diretamente a eficiência e a estabilidade de todo o sistema de armazenamento de energia. A função do gerador síncrono virtual (VSG), como uma estratégia de controle avançado, concede inversores de armazenamento de energia com a capacidade de simular as características dos geradores síncronos tradicionais, permitindo que eles demonstrem vantagens únicas em vários cenários de aplicação. A seguir, discute o princípio da função VSG nos inversores de armazenamento de energia e elabora suas aplicações em diferentes campos.
1 VSG Princípio Funcional
1. Visão geral do gerador síncrono virtual
O gerador síncrono virtual (VSG) é uma estratégia de controle que permite aos inversores de armazenamento de energia simular as características operacionais dos geradores síncronos tradicionais. Através dessa abordagem, os inversores de armazenamento de energia não apenas possuem as características de inércia e amortecimento dos geradores síncronos tradicionais, mas também operam de forma estável nos modos de grade conectados e deslocados da grade, fornecendo suporte de energia flexível para o sistema de energia.
2. Estrutura e princípio de controle
A estrutura de controle do VSG é baseada principalmente no princípio do controle da deriva e introduz a inércia virtual e as características de amortecimento nessa base. A idéia principal é melhorar a equação de movimento dos geradores síncronos tradicionais e obter equações de controle aplicáveis aos dispositivos eletrônicos de energia. Especificamente, o controle VSG simula o movimento do rotor e as características eletromagnéticas dos geradores síncronos, permitindo que os inversores de armazenamento de energia ajustem automaticamente sua potência de saída de acordo com as mudanças na frequência e tensão do sistema, obtendo assim o suporte efetivo para a grade de energia.
3. Comparação dos modos de controle do núcleo
Modo de PQ: a saída de potência ativa\/reativa fixa, não responde a alterações na frequência\/tensão da grade (adequado para controle preciso de energia).
Modo VSG: responde dinamicamente a distúrbios da rede de energia, fornecendo inércia, regulação de frequência e suporte de regulação de tensão (adequado para cenários com requisitos de alta estabilidade).
4. VSG Controle de frequência ativa
Em termos de controle de frequência ativo, o VSG alcança a regulação da frequência através de um modulador de frequência virtual. Ele calcula a diferença entre a potência ativa de saída real e a potência ativa nominal e ajusta o torque virtual. Esse processo é semelhante ao ajuste da diferença de torque nos geradores síncronos tradicionais, onde a equação de potência ativa do gerador síncrono tradicional é introduzido no dispositivo eletrônico de energia através de um link de amortecimento, obtendo assim a equação de modulação de frequência ativa da máquina síncrona virtual. Dessa forma, quando a frequência do sistema muda, o VSG pode responder rapidamente e ajustar a potência ativa de saída para manter a estabilidade da frequência do sistema.
5. Controle de tensão de energia reativa vsg
Para controle de tensão de potência reativa, o VSG se baseia no princípio do sistema de excitação dos geradores síncronos tradicionais. Primeiro, ele calcula a magnitude da potência reativa na extremidade de saída do dispositivo e depois calcula o valor de desvio de tensão pelo coeficiente de queda de energia reativa. Este valor é combinado com o ponto de ajuste de tensão para obter o valor de referência de tensão necessário para o loop externo de tensão. O coeficiente de queda de energia reativo determina o deslocamento de tensão quando a potência reativa muda, alcançando assim o controle efetivo da tensão do sistema. No modo de grade off, o loop de potência reativo do VSG é consistente com o loop de potência reativo no controle da caça, garantindo a alocação razoável de potência reativa e a estabilidade da tensão do sistema.
2 Cenários principais de aplicação do VSG
1. Microgrid
Operação da Ilha: Apoie independentemente a tensão e a frequência ao desativar a grade, garantindo a fonte de alimentação contínua para cargas críticas, como hospitais e data centers.
A alternância contínua entre a grade conectada e a grade desligada: participe do suporte da grade no modo conectado à grade e mantenha a estabilidade da micro -martiga no modo ilha.
2. Alta proporção de acesso de energia renovável
Suplemento de inércia: compensa a deficiência de inércia de novas fontes de energia, como fotovoltaica e energia eólica, e suprimir as flutuações de frequência.
Flutuações de saída suave: Ao suprimir os oscilações de energia através do amortecimento virtual, a capacidade da grade de energia de aceitar energia renovável é aprimorada.
3. Rede de distribuição inteligente e rede atual fraca
Suporte dinâmico de tensão: Forneça compensação de energia reativa no final da rede de distribuição ou em áreas de grade fraca para melhorar a estabilidade da tensão.
Participação do Serviço Auxiliar: Ao utilizar funções como regulamentação de frequência e capacidade de reserva, a flexibilidade da grade de energia pode ser aprimorada (como a participação de serviços auxiliares no mercado de eletricidade).
4. Sistema de armazenamento de energia conectado à grade
Estabilidade aprimorada da grade de energia: simule as características dos geradores síncronos e participe da regulação da frequência (como regulação da frequência primária e resposta à inércia).
Falha na capacidade: quando a tensão da grade de energia cai temporariamente, ajuda a restaurar a rede de energia através do suporte de energia reativo (como passeio de baixa tensão pelo LVRT).
5. Integração da fonte de alimentação de emergência e energia distribuída
Resposta rápida à fonte de alimentação de emergência: No caso de uma falha na rede elétrica, serve como uma fonte de energia independente para suportar cargas locais (como emergência de desastres).
Controle colaborativo de vários derro: obtenha otimização colaborativa de recursos distribuídos, como armazenamento de energia e fotovoltaicos, e melhore a eficiência da utilização de energia.
3 vantagens tecnológicas do VSG
1. Aumente a estabilidade da grade de energia:Forneça recursos de inércia, amortecimento e frequência e regulamentação de tensão para se adaptar à "grade de baixa inércia" com uma alta proporção de equipamentos eletrônicos de energia conectados.
2. Modo de operação flexível:Suporta os modos de grade da grade e off, adequados para vários cenários, como microrda e grades principais.
3. Melhorar a qualidade da energia:Reduza o desequilíbrio de tensão\/corrente e distorção harmônica através de compensação de sequência negativa e controle dinâmico.
4. Aprimoramento do valor econômico:Ao participar de serviços auxiliares, como regulamentação e backup de frequência, a receita potencial de sistemas de armazenamento de energia pode ser aumentada.
4 Aplicação prática
Cenário da Microgrid:Durante o dia, a fotovoltaica gera eletricidade através do modo PQ e, à noite ou nas ilhas isoladas, a entrada de energia é alterada para o modo VSG para manter a estabilidade de tensão e frequência.
Armazenamento de energia conectado à grade:Quando a frequência da grade cai, o VSG libera rapidamente a energia (resposta de inércia) para suprimir a queda de frequência (como quando a frequência cai de 50Hz para 49,5Hz, o armazenamento de energia aumenta automaticamente a saída ativa).
Suporte de rede atual fraco:Em áreas remotas, o VSG melhora a estabilidade da tensão e reduz as perdas de linha através da compensação de energia reativa.
5 Conclusão
A função VSG nos inversores de armazenamento de energia, como uma tecnologia de controle avançado, fornece suporte poderoso para sistemas de armazenamento de energia em vários cenários de aplicação, simulando as características dos geradores síncronos tradicionais. Desde a operação de microgridades até a regulação flexível de redes de distribuição inteligente, desde serviços auxiliares de sistemas de armazenamento de energia conectados à rede até fornecimento de energia independente em cenários especiais, as funções VSG demonstraram suas vantagens únicas e papéis importantes.