Έρευνα στα Προβλήματα Ποιότητας Ρεύματος και τις Τεχνολογίες Ελέγχου στις Καταναλωτικές Μετατροπείς σε Σταθμούς Φόρτισης Φωτοβολταϊκών

1. Εισαγωγή

Ως πρώτη γραμμή σχεδιαστής διανομικών συστημάτων φωτοβολταϊκών επισταμένων, είμαι βαθιά εμπλεκόμενος στην έρευνα τεχνολογίας ελέγχου ποιότητας ενέργειας. Στη μετάβαση της ενέργειας, οι φωτοβολταϊκές επισταμένες αυξάνουν σημαντικά, αλλά η μεγάλη-κλίμακα ενσωμάτωση της φωτοβολταϊκής ενέργειας φέρνει προκλήσεις στην ποιότητα της ενέργειας. Το τέλος του διανομικού μετατροπέα, ένα κλειδί κόμβο, χρειάζεται επείγοντα λύσεις. Παρά την υπάρχουσα έρευνα, υπάρχουν ακόμα κενά στην τεχνολογία ελέγχου λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά της φωτοβολταϊκής ενέργειας και τις περίπλοκες συνθήκες. Αυτό το έγγραφο εστιάζει στον έλεγχο ποιότητας ενέργειας σε αυτό το τέλος, καλύπτοντας την ανάλυση των προβλημάτων, τον σχεδιασμό τεχνολογίας και την επαλήθευση περιπτώσεων για την υποστήριξη της σταθερότητας του συστήματος.

2. Ανάλυση των Προβλημάτων Ποιότητας Ενέργειας στο Τέλος του Διανομικού Μετατροπέα
2.1 Λειτουργικά Χαρακτηριστικά των Φωτοβολταϊκών Επισταμένων

Οι φωτοβολταϊκές επισταμένες αποτελούνται από φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ενέργειας και εγκαταστάσεις φόρτισης. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια μέσω πάνελ και ενεργοποιητών για σύνδεση στο δίκτυο. Η παραγωγή φωτοβολταϊκής είναι διακοπτική και μεταβαλλόμενη λόγω της έντασης του φωτός και της θερμοκρασίας - αδύναμη σε συνθήκες χαμηλού φωτός, υψηλότερη σε ηλιόλουστα μεσημέρια· η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την αποδοτικότητα των πάνελ.

Οι εγκαταστάσεις φόρτισης έχουν δυναμικά μεταβαλλόμενα φορτία. Το συμπεριφορά φόρτισης των χρηστών είναι τυχαία, με διαφορετικές ώρες και ισχύ - π.χ., ένταση μετά την εργασία την εργάσιμη ημέρα ή ευέλικτη διαχείριση, που περιπλέκει την πρόβλεψη του φορτίου. Αυτά είναι κλειδί σημεία σχεδιασμού.

2.2 Κύρια Προβλήματα Ποιότητας Ενέργειας

Μετά τη σύνδεση στο δίκτυο, το τέλος του διανομικού μετατροπέα αντιμετωπίζει ζητήματα όπως τα αλλαγματικά κύματα/τα κυματισμοί, τα αρμονικά και η τριφασική αναλογία. Οι αλλαγματικοί κύματοι προέρχονται από τη διακοπτική φωτοβολταϊκή παραγωγή και τις αλλαγές φορτίου, που μπορεί να προκαλέσει κυματισμό. Τα αρμονικά από τους ενεργοποιητές καμπύλωνουν την τάση, αυξάνοντας τις απώλειες και την ηλικία των εξοπλισμών. Η αναλογική φόρτιση προκαλεί τριφασική αναλογία, βλάπτοντας την ζωή του μετατροπέα. Αυτά τα συνηθισμένα ελέγχου ζητήματα απαιτούν στοχευμένες λύσεις.

2.3 Αιτίες των Προβλημάτων Ποιότητας Ενέργειας

Τα προβλήματα προκύπτουν από συνδυασμένους παράγοντες: διακοπτική/μεταβαλλόμενη φωτοβολταϊκή, τυχαία φορτία, μη γραμμικότητα του μετατροπέα (κόλληση πυρήνα, διάρροη πλεξίδας) και ζητήματα λειτουργίας δικτύου (ανομοιογενής τριφασικό φορτίο). Ο σχεδιασμός πρέπει να αντιμετωπίσει εξολοκλήρου αυτά για ένα κατάλληλο σχέδιο ελέγχου.

3. Τεχνολογία Ελέγχου Ποιότητας Ενέργειας για το Τέλος του Διανομικού Μετατροπέα
3.1 Τεχνολογία Ελέγχου Βασισμένη σε Συσκευές Αντιστάθμισης

Κοινές συσκευές αντιστάθμισης έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά: αντιδραστικά καταναλωτικά (απλά αλλά αργά), SVC (δυναμικά αλλά ευάλωτα σε αρμονικά), και STATCOM (γρήγορο, ακριβές, με καταστολή αρμονικών). Κατά τον σχεδιασμό, βελτιώνω την ικανότητα και τη θέση (π.χ., κοντά στην χαμηλότερη πλευρά του μετατροπέα) για καλύτερη αποτελεσματικότητα.

3.2 Βελτιστοποίηση Ποιότητας Ενέργειας μέσω Στρατηγικών Ελέγχου

Προηγμένες στρατηγικές ενισχύουν τον έλεγχο: ουσιαστικός έλεγχος (χειρίζεται μη γραμμικά/αβεβαιότητες), νευρωνικό δίκτυο (αυτόματη μάθηση για ακρίβεια), και προσανατολισμός μοντέλου (βελτιστοποιεί μέσω πρόβλεψης). Για τους αλλαγματικούς κύματα, σχεδίασα έναν ουσιαστικό-βασισμένο αλγόριθμο ρύθμισης, που αποδείχτηκε από προσομοίωση να καταστέλλει τους κυματισμούς.

3.3 Συνεκτικό Σχέδιο Ελέγχου

Το σχέδιο ενσωματώνει την αποκτήση δεδομένων, την λήψη αποφάσεων και τα μόντουλα αντιστάθμισης. Φτιάχνει ένα κλειστό κύκλο: τα δεδομένα αναγνωρίζουν τα ζητήματα, ταιριάζουν στρατηγικές/συσκευές, και προσαρμόζουν παραμέτρους. Οδηγώ το σχεδιασμό του σχεδίου να ταιριάζει σε σενάρια επισταμένων.

4. Ανάλυση Πρακτικών Περιπτώσεων Εφαρμογής
4.1 Εισαγωγή Περιπτώσεων

Ένα μεγάλο βιομηχανικό πάρκο φωτοβολταϊκής επισταμένης, με περίπλοκα φορτία, αντιμετωπίζει σοβαρά ζητήματα ποιότητας ενέργειας στο τέλος του μετατροπέα λόγω των κυμαίνονται φορτίων του πάρκου και της διακοπτικής φωτοβολταϊκής, που επηρεάζουν την εξοπλισμό και την σταθερότητα του δικτύου. Είμαι βαθιά εμπλεκόμενος στην εφαρμογή του σχεδίου.

4.2 Σχέδιο Εφαρμογής

Επιλογή προσαρμοσμένων συσκευών αντιστάθμισης και μια συνεργαστική στρατηγική ουσιαστικού + προσανατολισμού μοντέλου χρησιμοποιείται. Ο ουσιαστικός έλεγχος παράγει αρχική αντιστάθμιση· ο προσανατολισμός μοντέλου το βελτιώνει. Εξασφαλίζω ότι το σχεδιασμό ταιριάζει στις συνθήκες στον χώρο.

4.3 Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων

Η παρακολούθηση μετά την εφαρμογή δείχνει βελτιωμένη ποιότητα ενέργειας: οι αλλαγματικοί κύματοι μειώνονται σε ±3%, THD πέφτει κάτω από 4%, και η τριφασική αναλογία μέσα σε 5%. Οικονομικά, οι ετήσιες δαπάνες συντήρησης μειώνονται κατά ~¥200.000, με ~¥300.000 αύξηση εσόδων. Κοινωνικά, η σταθερότητα του δικτύου υποστηρίζει τις επιχειρήσεις του βιομηχανικού πάρκου, επιβεβαιώνοντας την αποτελεσματικότητα.

5. Συμπέρασμα

Το σχεδιασμένο συνεκτικό σχέδιο ελέγχου, ενσωματώνοντας αντιστάθμιση και στρατηγικές, βελτιώνει αποτελεσματικά την ποιότητα ενέργειας. Ωστόσο, ο έλεγχος περίπλοκων συνθηκών μπορεί να βελτιωθεί. Μελλοντικές προσπάθειες θα παρέχουν ωριμασμένη τεχνολογία για τη διαχείριση ποιότητας ενέργειας σε φωτοβολταϊκές επισταμένες, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα του δικτύου.