Pētījums par elektroenerģijas kvalitātes problēmām un kontrolēšanas tehnoloģijām pie pārveidotāju priekšgala PV uzlādes stacijās

1. Ievads

Kā priekšgalas dizainers fotovoltaisko uzlādes staciju izplatīšanas sistēmā, es gļūži iejaukos enerģijas kvalitātes kontrolēšanas tehnoloģiju pētījumos. Enerģijas pārejas laikā fotovoltaiskās uzlādes stacijas kļūst arvien svarīgākas, bet lielā mērogā fotovoltaiku integrācija rada enerģijas kvalitātes problēmas. Izplatīšanas transformatora beigas, kas ir atzīts par galveno mezglu, steidzami nepieciešamas risinājumi. Lai gan pastāv esošs pētījums, joprojām pastāv tukšumi kontroles tehnoloģijās, ņemot vērā fotovoltaisko iezīmes un sarežģītus apstākļus. Šajā rakstā tiek pievērsta uzmanība šīs beigu enerģijas kvalitātes kontrolei, ietverot problēmu analīzi, tehnoloģiju dizainu un gadījuma verifikāciju, lai atbalstītu sistēmas stabilitāti.

2. Enerģijas kvalitātes problēmu analīze izplatīšanas transformatora beigās
2.1 Fotovoltaisko uzlādes staciju darbības īpatnības

Fotovoltaiskās uzlādes stacijas sastāv no fotovoltaiskiem enerģijas ražošanas sistēmām un uzlādes ierīkām. Fotovoltaiskās sistēmas pārvērš saules enerģiju, izmantojot paneles un invertorus, lai pieslēgtos tīklam. Fotovoltaiskā iznīdējuma izsekošana ir nekonstanta un nestabila, jo tā atkarīga no gaismas intensitātes un temperatūras — zema gaismas intensitāte veicina zemu iznīdējumu, bet saulaina diena veicina augstu iznīdējumu; temperatura arī ietekmē panelu efektivitāti.

Uzlādes ierīkas ir dinamiski mainīgas slodzes. Lietotāju uzlādes uzvedība ir nejauša, ar dažādiem laikiem un enerģiju — piemēram, darba dienu pēcpusdienas pieaugums vai elastīgs plānošanas grafiks, komplikējot slodzes prognozēšanu. Šie ir galvenie dizaina apsvērumi.

2.2 Galvenās enerģijas kvalitātes problēmas

Pēc tīkla pieslēgšanas izplatīšanas transformatora beigas saskaras ar problēmām, piemēram, sprieguma svārstību/blīksnu, harmoniku un trīs fāžu nesakritību. Sprieguma svārstības rodas no fotovoltaiskās nestabilitātes un slodzes maiņas, kas var izraisīt blīksni. Invertoru radītās harmonikas deformē spriegumu, palielinot zudējumus un ierīču novecošanu. Nesakritīga uzlādes piekļuve rada trīs fāžu nesakritību, kaitējot transformatora ilgumam. Šīs bieži sastopamās inspekcijas problēmas prasa mērķtiecas risinājumus.

2.3 Enerģijas kvalitātes problēmu cēloņi

Problēmas rodas no savstarpēji saistītiem faktoriem: fotovoltaiskā nestabilitāte/volatilitāte, slodzes nejaušība, transformatora nelīnijalitāte (jūtas saturošana, vadiņu ciekavuma trūkums) un tīkla darbības problēmas (nevienmērīgas trīs fāžu slodzes). Dizains jāpielāgo šiem faktoriem, lai izstrādātu piemērotu kontroles shēmu.

3. Enerģijas kvalitātes kontroles tehnoloģijas izplatīšanas transformatora beigām
3.1 Kontroles tehnoloģijas, balstoties uz kompensācijas ierīcēm

Parastās kompensācijas ierīces ir ar atšķirīgām īpašībām: reaktivie kondensatori (vienkārši, bet lēni), SVC (dinamiski, bet harmonikām cieši), un STATCOM (Ātri, precīzi, ar harmoniku novēršanu). Dizainā es optimizēju kapacitāti un pozīciju (piemēram, tuvu transformatora zema sprieguma pusei) labākai efektivitātei.

3.2 Enerģijas kvalitātes optimizācija, izmantojot kontroles stratēģijas

Izstrādātas stratēģijas uzlabo kontroli: neierobežota kontrole (uzrunā neilgtermiņa/neapzinātas problēmas), neironu tīkli (pašmācīšanās precizitātei) un modeļa prognozēšanas kontrole (optimizē, izmantojot prognozēšanu). Sprieguma svārstībām es izstrādāju neierobežotas regulēšanas algoritmu, ko simulācijā pierādīja, ka tas samazina svārstības.

3.3 Kopējā kontroles shēma

Shēma ietver datu iegūšanu, lēmumu pieņemšanu un kompensācijas moduļus. Tā veido slēgtu ciklu: dati identificē problēmas, atbilstošas stratēģijas/ierīces un pielāgo parametrus. Es vadu shēmas dizainu, lai tā atbilstu uzlādes stacijas situācijām.

4. Praktisko piemēru analīze
4.1 Piemēra ievads

Lielā industriālā parks fotovoltaiskā uzlādes stacija ar sarežģītām slodzēm saskaras ar smagām enerģijas kvalitātes problēmām transformatora beigās, dēļ parka slodzes svārstībām un fotovoltaiskās nestabilitātes, kas ietekmē ierīces un tīkla stabilitāti. Es dziļi piedalos shēmas īstenošanā.

4.2 Piemēra shēma

Izstrādāta pielāgota kompensācijas ierīču izvēle un sadarbības neierobežota + modeļa prognozēšanas kontroles stratēģija. Neierobežota kontrole ģenerē sākotnējo kompensāciju; modeļa prognozēšanas kontrole to optimizē. Es nodrošino, ka dizains atbilst vietējiem apstākļiem.

4.3 Efektivitātes novērtējums

Pēc lietošanas monitorings rāda uzlabotu enerģijas kvalitāti: sprieguma svārstības samazinās līdz ±3%, THD pazeminās zem 4%, un trīs fāžu nesakritība samazinās līdz 5% robežām. Ekonomiski, gada uzturēšanas izmaksas samazinās par aptuveni 200 000 yen, ar aptuveni 300 000 yen ienākumu pieaugumu. Sociāli, tīkla stabilitāte atbalsta industriālā parka uzņēmumus, pierādot efektivitāti.

5. Secinājumi

Izstrādātā visaptverošā kontroles shēma, integrujot kompensācijas un stratēģijas, efektīvi uzlabo enerģijas kvalitāti. Tomēr, sarežģītu apstākļu kontrole var tikt optimizēta. Nākotnē cenšos sniegt pilnīgu tehnoloģiju fotovoltaisko uzlādes staciju enerģijas kvalitātes pārvaldībai, nodrošinot tīkla stabilitāti.