A alta proporção de integração da grade fotovoltaica traz desafios como flutuações de tensão, desvios de frequência e poluição harmônica para a rede de energia. A tecnologia global está mudando de simplesmente atender aos padrões de integração de grade para apoiar ativamente a estabilidade da grade. Através de tecnologias como compensação de energia reativa, baixa - percorrer a tensão e a simulação de inércia, as usinas fotovoltaicas se transformaram de "fardos de grade" para "ativos da grade". Essa atualização "amigável" da grade é um avanço essencial para alcançar uma alta proporção de grades de energia renovável.
1 Controle de tensão reativa: ajuste preciso para suavizar as flutuações
Solução "SVG+Inverter Synergy" da China. A usina fotovoltaica de 800MW, na província de Gansu, está equipada com um gerador de energia reativa estática de 200mvar (SVG) no ponto de conexão da grade, que está ligado à potência reativa de 100 inversores na usina. Quando a tensão da grade está abaixo de 0,95PU, o SVG prioriza a saída de potência reativa capacitiva (tempo de resposta<50ms), and the inverters synchronously adjust the power factor to 0.9 ahead. The combination of the two shortens the voltage recovery time to 200ms. When the voltage is above 1.05pu, it switches to inductive reactive power (power factor 0.9 lagging) to avoid voltage exceeding the limit. This technology controls the voltage deviation of the grid connection point within ± 2%, which improves the efficiency by 40% compared to a single SVG regulation. In a certain power grid fluctuation event, the power station successfully reduced the voltage fluctuation amplitude from 10% to 3%.
Tecnologia de otimização de energia reativa distribuída na Europa. Um cluster fotovoltaico distribuído de 500MW na Alemanha (consistindo em matrizes100 10 MW) está equipado com um dispositivo de compensação de potência reagido dinâmico de 10MVAR (DSTATCOM) para cada sub -matriz. Através do "algoritmo regional de controle colaborativo", a saída de potência reativa é alocada com base na posição da matriz e na impedância da grade (a sub -matriz de arestas tem 60% e a sub -matriz central tem 40%). Esse projeto distribuído evita o ponto único de risco de falha do SVG centralizado, e a precisão da regulação da energia reativa atinge ± 0,5mvar, que é 50% maior que a centralizada. A prática em Baden - w ü rttemberg mostrou que esse cluster aumentou a taxa de qualificação de tensão das linhas de rede de distribuição de 85% para 98%, resolvendo o problema da instabilidade de tensão nas grades de energia rural.
2 Passeio de baixa tensão e suporte de frequência: Projeto de resiliência para lidar com falhas de rede elétrica
A capacidade composta de "simulação de inércia LVRT+" nos Estados Unidos. The inverter of the 1GW photovoltaic power station in Texas adopts a dual function design of "low voltage ride through (LVRT)+virtual inertia control": when the grid voltage drops to 0% (three-phase short circuit), the inverter maintains grid connected operation for 150ms (meeting the FERC standard in the United States), and releases energy storage (matched with Armazenamento de energia de 200MW/400MWh) através do "algoritmo de simulação de inércia" (simulando a inércia do rotor de geradores síncronos) para fornecer suporte de frequência, reduzindo o desvio máximo da frequência da grade de 0,5Hz a 0,2Hz. Durante a falha da grade do Texas em 2023, a usina continuou conectada à grade e forneceu energia de modulação de frequência de 50 MW, ajudando a grade a se recuperar rapidamente e se estabilizar.
Programa de 'transformação de LVRT de baixo custo da Índia. Para usinas de energia fotovoltaica antigas (inversores sem função LVRT), um "controlador LVRT externo" (com um custo de apenas 20% da substituição do inversor) é usado para coletar sinais de tensão da grade, cortar rapidamente algumas cadeias de componentes (controle da energia lateral da DC) quando a tensão caiu e o griger do circuito de grifo para consumir o circuito de grifo. O teste de renovação de uma usina antiga de 300 MW no Rajastão mostrou que o plano aumentou a taxa de aprovação da LVRT de 30% para 95%, atendendo aos requisitos de conexão da grade da Autoridade Central de Eletricidade da Índia (CEA). O período de retorno de investimento para a reforma é de apenas 2 anos.
3 Controle harmônico e otimização da qualidade da energia: Melhorando a pureza da rede elétrica
A tecnologia "Filtragem ativa+SVG" da China. A usina fotovoltaica de 1.2GW em Qinghai implantou um dispositivo integrado de "SVG+APF (filtro de energia ativo)" no ponto de conexão da grade. O SVG é responsável pela regulamentação reativa de energia, enquanto o APF é responsável pelo controle harmônico (que pode filtrar 2 a 50ª harmônicos). Os dois compartilham um barramento DC, reduzindo os custos em 30% em comparação com um tipo de divisão. A precisão da compensação harmônica do APF atinge ± 2%, o que pode reduzir a distorção harmônica total (THD) da grade de energia de 8% para menos de 3% (atendendo ao padrão GB/T 14549). Após a aplicação de uma certa usina, a taxa de falha do equipamento das empresas de fabricação de precisão circundante diminuiu 20%, evitando interrupções de produção causadas por harmônicos.
O programa "monitoramento e controle harmônico distribuído" do Japão. Em resposta aos problemas harmônicos causados por fotovoltaicos distribuídos (domicílio/industrial e comercial) na rede de distribuição, um "terminal de monitoramento harmônico" (frequência de amostragem 2KHz) é instalado no lado do transformador da subestação para monitorar o conteúdo de cada harmônico em tempo real. O "algoritmo de rastreamento harmônico" é usado para localizar a principal fonte de harmônicos (como um inversor fotovoltaico em uma determinada fábrica) e, em seguida, a subestação APF é usada para compensação direcional. A prática em um determinado distrito de Tóquio mostra que esse plano reduz o THD da rede de distribuição de 10%para 4%, estende a vida útil dos eletrodomésticos em 5%e reduz as perdas de transformadores (economizando 12000 kWh de eletricidade por ano).
A melhoria da "simpatia da grade" das usinas fotovoltaicas é essencialmente uma transição de "confronto" para "sinergia" entre nova energia e a grade. In the future, with the integration of virtual power plants (VPP) and AI scheduling algorithms, photovoltaic power plants will be able to more accurately predict grid demand, achieve "on-demand output and on-demand regulation", ensure efficient power generation, and provide auxiliary services such as reactive power, frequency regulation, and backup for the grid, becoming flexible e "reguladores verdes" controláveis no novo sistema de energia.