Penelitian tentang Masalah Kualitas Listrik dan Teknologi Kontrol di Terminal Trafo Distribusi di Stasiun Pengisian PV

1. Pendahuluan

Sebagai perancang garis depan sistem distribusi stasiun pengisian daya fotovoltaik, saya terlibat mendalam dalam penelitian teknologi kontrol kualitas daya. Dalam transisi energi, stasiun pengisian daya fotovoltaik semakin penting, namun integrasi PV skala besar membawa tantangan kualitas daya. Ujung transformator distribusi, sebagai simpul kunci, membutuhkan solusi dengan segera. Meskipun ada penelitian yang sudah ada, masih ada celah dalam teknologi kontrol yang mempertimbangkan karakteristik PV dan kondisi yang kompleks. Makalah ini fokus pada kontrol kualitas daya di ujung tersebut, mencakup analisis masalah, desain teknologi, dan verifikasi kasus untuk mendukung stabilitas sistem.

2. Analisis Masalah Kualitas Daya di Ujung Transformator Distribusi
2.1 Karakteristik Operasional Stasiun Pengisian Daya Fotovoltaik

Stasiun pengisian daya fotovoltaik terdiri dari sistem pembangkitan daya PV dan fasilitas pengisian. Sistem PV mengubah energi surya melalui panel dan inverter untuk sambungan ke jaringan. Output PV bersifat intermiten dan fluktuatif karena intensitas cahaya dan suhu—lemah dalam kondisi cahaya rendah, lebih tinggi pada siang hari yang cerah; suhu juga mempengaruhi efisiensi panel.

Fasilitas pengisian memiliki beban yang berubah-ubah secara dinamis. Perilaku pengisian pengguna bersifat acak, dengan waktu dan daya yang bervariasi—misalnya, lonjakan setelah bekerja pada hari kerja atau penjadwalan fleksibel, yang mempersulit prediksi beban. Ini adalah pertimbangan utama dalam desain.

2.2 Masalah Kualitas Daya Utama

Setelah sambungan ke jaringan, ujung transformator distribusi menghadapi masalah seperti fluktuasi tegangan/flicker, harmonisa, dan ketidakseimbangan tiga fase. Fluktuasi tegangan disebabkan oleh intermitensi PV dan perubahan beban, yang berpotensi menyebabkan flicker. Harmonisa dari inverter mengubah bentuk tegangan, meningkatkan kerugian dan penuaan peralatan. Akses pengisian yang tidak seimbang menyebabkan ketidakseimbangan tiga fase, merusak umur transformator. Masalah-masalah inspeksi umum ini membutuhkan solusi yang ditargetkan.

2.3 Penyebab Masalah Kualitas Daya

Masalah disebabkan oleh faktor-faktor yang saling terkait: intermitensi/volatilitas PV, keacakan beban, nonlinieritas transformator (kesaturan inti, kebocoran gulungan), dan masalah operasi jaringan (beban tiga fase yang tidak merata). Desain harus secara komprehensif menangani hal-hal ini untuk skema kontrol yang tepat.

3. Teknologi Kontrol Kualitas Daya untuk Ujung Transformator Distribusi
3.1 Teknologi Kontrol Berdasarkan Perangkat Kompensasi

Perangkat kompensasi umum memiliki karakteristik yang berbeda: kapasitor reaktif (sederhana tetapi lambat), SVC (dinamis tetapi rentan terhadap harmonisa), dan STATCOM (cepat, akurat, dengan penghambatan harmonisa). Selama desain, saya mengoptimalkan kapasitas dan posisi (misalnya, dekat sisi tekanan rendah transformator) untuk efisiensi yang lebih baik.

3.2 Optimalisasi Kualitas Daya melalui Strategi Kontrol

Strategi canggih meningkatkan kontrol: kontrol fuzzy (menangani masalah nonlinear/tidak pasti), jaringan saraf (belajar sendiri untuk presisi), dan kontrol prediktif model (mengoptimalkan melalui prediksi). Untuk fluktuasi tegangan, saya merancang algoritma regulasi berbasis fuzzy, yang terbukti oleh simulasi dapat menekan fluktuasi.

3.3 Skema Kontrol Komprehensif

Skema mengintegrasikan modul pengumpulan data, pengambilan keputusan, dan kompensasi. Ini membentuk loop tertutup: data mengidentifikasi masalah, mencocokkan strategi/perangkat, dan menyesuaikan parameter. Saya membimbing desain skema untuk sesuai dengan skenario stasiun pengisian.

4. Analisis Kasus Aplikasi Praktis
4.1 Pengenalan Kasus

Stasiun pengisian daya fotovoltaik di sebuah taman industri besar, dengan beban yang kompleks, menghadapi masalah kualitas daya yang serius di ujung transformator karena fluktuasi beban taman dan intermitensi PV, yang mempengaruhi peralatan dan stabilitas jaringan. Saya terlibat mendalam dalam implementasi skema.

4.2 Skema Aplikasi

Pemilihan perangkat kompensasi yang disesuaikan dan strategi kontrol fuzzy + prediktif model yang kolaboratif digunakan. Kontrol fuzzy menghasilkan kompensasi awal; kontrol prediktif model mengoptimalkannya. Saya memastikan desain sesuai dengan kondisi lapangan.

4.3 Evaluasi Efek

Pantauan pasca-aplikasi menunjukkan peningkatan kualitas daya: fluktuasi tegangan menyempit menjadi ±3%, THD turun di bawah 4%, dan ketidakseimbangan tiga fase menjadi dalam 5%. Secara ekonomis, biaya pemeliharaan tahunan berkurang sekitar ¥200.000, dengan pertumbuhan pendapatan sekitar ¥300.000. Secara sosial, stabilitas jaringan mendukung perusahaan-perusahaan di taman industri, memverifikasi efektivitasnya.

5. Kesimpulan

Skema kontrol komprehensif yang dirancang, yang mengintegrasikan kompensasi dan strategi, secara efektif meningkatkan kualitas daya. Namun, kontrol dalam kondisi yang kompleks dapat dioptimalkan. Upaya di masa depan akan memberikan teknologi yang matang untuk manajemen kualitas daya stasiun pengisian daya fotovoltaik, memastikan stabilitas jaringan.