Изследване на проблемите с качеството на електричеството и технологии за контрол при разпределителни трансформатори в PV зареждащи станции

1. Въведение

Като първолинейен дизайнер на системи за разпределение на фотovoltaични зарядни станции, дълбоко се ангажирам с изследванията в областта на технологията за контрол на качеството на електроенергията. В процеса на енергийна транзиция, фотovoltaичните зарядни станции стават все по-важни, но масовата интеграция на PV води до предизвикателства за качеството на електроенергията. Крайният бройник на разпределителния трансформатор, като ключова точка, спешно нуждае от решения. Въпреки наличните изследвания, има пробели в контролната технология, взимайки предвид характеристиките и сложните условия на PV. Тази статия се фокусира върху контрола на качеството на електроенергията в този край, покривайки анализ на проблемите, дизайн на технологии и проверка на случаи, за да подкрепи стабилността на системата.

2. Анализ на проблемите с качеството на електроенергията в крайния бройник на разпределителния трансформатор
2.1 Експлуатационни характеристики на фотovoltaичните зарядни станции

Фотovoltaичните зарядни станции се състоят от системи за генериране на PV енергия и зарядни съоръжения. PV системите преобразуват слънчевата енергия чрез панели и инвертори за свързване с мрежата. Изходът на PV е преривист и колеблющ се поради интензитета на светлината и температурата - слаб при ниско осветление, по-висок в ясни обеди; температурата също влияе върху ефективността на панелите.

Зарядните съоръжения имат динамично променящи се натоварвания. Поведението на потребителите при зареждане е случайно, с различни времена и мощности - например, вълна след работните дни или гъвкаво планиране, което усложнява прогнозирането на натоварването. Тези са ключови фактори за проектиране.

2.2 Основни проблеми с качеството на електроенергията

След свързването с мрежата, крайният бройник на разпределителния трансформатор се сблъсква с проблеми като колебания на напрежението/мигание, хармоники и несъответствие на трите фази. Колебанията на напрежението произтичат от преривистостта на PV и промените в натоварването, които могат да причинят мигание. Хармониките от инверторите искривяват напрежението, увеличавайки загубите и стареенето на оборудването. Неравномерното достъпване при зареждане причинява несъответствие на трите фази, вредещо на жизнения цикъл на трансформатора. Тези общи проблеми при инспекция изискват насочени решения.

2.3 Причини за проблемите с качеството на електроенергията

Проблемите произтичат от комбинирани фактори: преривистост/колебание на PV, случайност на натоварването, нелинейност на трансформатора (наситеност на ядрото, утечки от оплетките) и проблеми при експлоатацията на мрежата (неравномерни трифазни натоварвания). Проектът трябва да обхваща комплексно тези фактори за подходяща контролна схема.

3. Технология за контрол на качеството на електроенергията в крайния бройник на разпределителния трансформатор
3.1 Контролна технология, основана на компенсиращи устройства

Общи компенсиращи устройства имат отличителни характеристики: реактивни кондензатори (прости, но бавни), SVC (динамични, но склонни към хармоники) и STATCOM (бързи, точни, с подаване на хармоники). По време на проектирането, оптимизирам капацитета и положението (например, близо до нисконапрегнатата страна на трансформатора) за по-добри резултати.

3.2 Оптимизация на качеството на електроенергията чрез контролни стратегии

Развити стратегии подобряват контрола: нечетки контрол (се справя с нелинейни/неопределени проблеми), невронни мрежи (самообучаващи се за точност) и предиктивен моделен контрол (оптимизира чрез прогнозиране). За колебанията на напрежението, разработих алгоритъм за регулиране, основан на нечетки логика, доказан от симулации, че подава колебанията.

3.3 Комплексна контролна схема

Схемата интегрира модули за събиране на данни, вземане на решения и компенсация. Формира затворена петля: данните идентифицират проблеми, съпоставят стратегии/устройства и коригират параметри. Ръководя проектирането на схемата, за да отговаря на сценарии на зарядни станции.

4. Анализ на практически приложени случаи
4.1 Въведение на случая

Голяма индустриална зона с фотovoltaична зарядна станция, със сложни натоварвания, среща сериозни проблеми с качеството на електроенергията в крайния бройник на трансформатора, поради колебанията на натоварването в парка и преривистостта на PV, което засяга оборудването и стабилността на мрежата. Дълбоко се ангажирам в прилагането на схемата.

4.2 Приложна схема

Използват се специфични компенсиращи устройства и съвместна стратегия за нечетки + предиктивен моделен контрол. Нечеткият контрол генерира първоначална компенсация; предиктивният моделен контрол я оптимизира. Обезпечавам, че проектът отговаря на местните условия.

4.3 Оценка на ефекта

Мониторингът след приложение показва подобрено качество на електроенергията: колебанията на напрежението се съкращават до ±3%, THD се понижава под 4% и несъответствието на трите фази до 5%. Икономически, годишните разходи за поддръжка намаляват с ~¥200,000, с ~¥300,000 прираст на доходите. Социално, стабилността на мрежата подкрепя предприятията в индустриалната зона, потвърждавайки ефективността.

5. Заключение

Проектираната комплексна контролна схема, интегрираща компенсация и стратегии, ефективно подобрява качеството на електроенергията. Но, контролът при сложни условия може да бъде оптимизиран. Бъдещите усилия ще предоставят зрелата технология за управление на качеството на електроенергията в фотovoltaични зарядни станции, гарантирайки стабилността на мрежата.