Истражување на проблемите поврзани со квалитетот на електричната енергија и контролните технологии на терминалите на дистрибутивни трансформатори во станиците за пунење со фотоволтаична енергија

1. Вовед

Как фронтни дизајнер на системи за дистрибуција на фотovoltaички погони, длабоко се вклучувам во истражувањето на технологиите за контрола на квалитетот на електричната енергија. Во текот на преходот кон енергија, фотovoltaичките станции за полнеж го зголемуваат својот значај, но големокапацитетната интеграција на PV доведува до предизвици за квалитетот на електричната енергија. Крајната точка на дистрибутивниот трансформатор, како клучен јазел, брзо треба решенија. Независно од постојечките истражувања, има недостатоци во технологиите за контрола што ги земаат предвид карактеристиките и комплексните услови на PV. Овој труд се фокусира на контролата на квалитетот на електричната енергија на овој крај, покривајќи ги анализа на проблемите, дизајнот на технологии и верификацијата на случаеви за поддршка на стабилноста на системот.

2. Анализа на проблемите со квалитетот на електричната енергија на крајната точка на дистрибутивниот трансформатор
2.1 Оперативни карактеристики на фотovoltaичките станции за полнеж

Фотovoltaичките станции за полнеж се состојат од системи за производство на електрична енергија од слънчева енергија и опрема за полнеж. Системите за производство на електрична енергија од слънчева енергија претворуваат солнечната енергија преку панели и инвертори за поврзување со мрежата. Производството на PV е интермитентно и варирабило поради интензитетот на светлината и температурата - слабо при ниски нивоа на светлина, повисоко во сончеви попладници; температурата исто така влијае на ефикасноста на панелите.

Опремата за полнеж има динамично менлив претоварување. Поведбата на полнежот на корисниците е случајна, со различни времиња и моќ - на пример, повеќе полнежи после работни часови или флексибилно планирање, што усложнува предвидувањето на претоварување. Овие се клучни разгледувања при дизајнот.

2.2 Главни проблеми со квалитетот на електричната енергија

После поврзувањето со мрежата, крајната точка на дистрибутивниот трансформатор се соочува со проблеми како флуктуација/мигање на напонот, хармоници и несбалансираност на трифазен систем. Флуктуацијата на напонот произлегува од интермитентноста на PV и промени на претоварувањето, што потенцијално може да доведе до мигање. Хармониците од инверторите деформираат напонот, зголемувајќи ги губитките и стареењето на опремата. Неуравновесен пристап на полнежот причинува трифазна несбалансираност, што штети на животот на трансформаторот. Овие заеднички проблеми за инспекција бараат целосни решенија.

2.3 Причини на проблемите со квалитетот на електричната енергија

Проблемите резултираат од спојени фактори: интермитентност/варијабилност на PV, случајност на претоварувањето, нелинеарност на трансформаторот (наситување на жернето, изтечување на обмотките) и проблеми со операцијата на мрежата (несбалансирана трифазна претоварувања). Дизајнот мора комплетно да ги обработи овие за правилна контролна шема.

3. Технологии за контрола на квалитетот на електричната енергија на крајната точка на дистрибутивниот трансформатор
3.1 Технологии на основа на уреди за компензација

Зачесто среќаваат уреди за компензација со специфични карактеристики: реактивни капацитори (едноставни, но бавни), SVC (динамични, но склони на хармоници) и STATCOM (брзи, точни, со подолгање на хармониците). При дизајнот, оптимизирам капацитетот и положбата (на пример, близу до нисконапонската страна на трансформаторот) за подобрување на ефикасноста.

3.2 Оптимизација на квалитетот на електричната енергија преку контролни стратегии

Напредните стратегии го подобруваат контролата: фази контрола (се справува со нелинеарни/непознати проблеми), невронска мрежа (само-учење за прецизност) и предвидлива контрола на модел (оптимизира преку предвидување). За флуктуацијата на напонот, дизајнирав алгоритам за регулација на основа на фази контрола, доказан преку симулации дека подолгува флуктуациите.

3.3 Комплексна контролна шема

Шемата интегрира модули за собирање на податоци, донесување на одлуки и компензација. Формира затворена петља: податоците идентификуваат проблеми, се подударуваат со стратегии/уреди, и се прилагодуваат параметрите. Упатувам дизајнот на шемата да се прилагоди на сценариите на станциите за полнеж.

4. Анализа на практични случаи на примената
4.1 Вовед во случајот

Фотovoltaичка станција за полнеж во голем индустријски парк, со комплексни претоварувања, се соочува со сериозни проблеми со квалитетот на електричната енергија на крајната точка на трансформаторот поради флуктуациите на претоварувањето на паркот и интермитентноста на PV, која влијае на опремата и стабилноста на мрежата. Длабоко учествувам во реализацијата на шемата.

4.2 Применета шема

Се користи избор на уреди за компензација и соработна стратегија на фази + предвидлива контрола на модел. Фази контрола генерира почетна компензација; предвидлива контрола на модел ја оптимизира. Се уверувам дека дизајнот се прилагодува на локалните услови.

4.3 Евалуација на ефектите

Мониторингот по примената покажува подобрен квалитет на електричната енергија: флуктуацијата на напонот се намалува до ±3%, THD се намалува под 4%, а трифазната несбалансираност до 5%. Економски, годишните трошоци за одржување се намалуваат за ~¥200,000, со ~¥300,000 прираст на приходите. Социјално, стабилноста на мрежата поддржува индустријските предпријмачи во паркот, доказвајќи ефективноста.

5. Заклучок

Дизајнираната комплексна контролна шема, која интегрира компензација и стратегии, ефективно го подобрува квалитетот на електричната енергија. Но, контролата при комплексни услови може да се оптимизира. Будуќите напори ќе достават зрела технологија за управување со квалитетот на електричната енергија на фотovoltaичките станции за полнеж, осигурувајќи стабилност на мрежата.