Peralihan Seamless Microgrid Bersambung Grid/Terpulau Berdasarkan Penyimpanan Tenaga

Dalam landskap tenaga boleh diperbaharui yang berkembang, mikrogrid telah muncul sebagai penyelesaian yang canggih untuk menyepadukan pelbagai sumber tenaga teragih. Mereka boleh beroperasi bersama-sama dengan grid utama dan secara bebas, menawarkan kebolehpercayaan dan keselamatan yang dipertingkatkan. Keupayaan mikrogrid untuk bertukar dengan lancar antara mod bersambung grid dan pulau, terutamanya dengan bantuan sistem storan tenaga, adalah penting untuk mengekalkan kestabilan sistem dan memastikan bekalan kuasa yang boleh dipercayai kepada beban kritikal.

Memahami Microgrids

Microgrids ialah struktur termaju yang menyusun pelbagai sumber tenaga, sistem storan dan beban teragih. Mereka boleh berfungsi secara autonomi atau selari dengan grid utama. Fleksibiliti ini memastikan kebolehpercayaan dan keselamatan bekalan kuasa yang lebih tinggi, terutamanya apabila bahagian sumber tenaga boleh diperbaharui seperti tenaga angin dan solar meningkat. Sumber ini, walaupun mesra alam, secara semula jadi terputus-putus dan tidak dapat diramalkan, menimbulkan cabaran kepada kestabilan dan kebolehpercayaan grid​.

Peranan Penyimpanan Tenaga

Penyimpanan tenaga adalah penting dalam mikrogrid, melaksanakan beberapa fungsi:

• Penstabilan Voltan dan Kekerapan:Dalam mod pulau, storan tenaga mengekalkan voltan sistem dan kestabilan frekuensi.
• Peralihan lancar:Ia memudahkan peralihan lancar antara mod bersambung grid dan berpulau, meminimumkan gangguan.
• Pengurusan Kuasa:Dengan cepat melaraskan kuasa aktif dan reaktif, storan tenaga membantu mengurangkan kebolehubahan sumber boleh diperbaharui​​.

Strategi Kawalan Tiga Gelung

Keberkesanan penyimpanan tenaga dalam mikrogrid bergantung pada strategi kawalan yang mantap. Strategi kawalan tiga gelung terdiri daripada:

1. Gelung Aliran Kuasa:Menguruskan pertukaran kuasa keseluruhan antara grid mikro dan grid utama atau beban setempat.
2. Gelung Voltan Kapasitor Penapis:Memastikan tahap voltan stabil merentasi sistem.
3. Gelung Arus Induktor Penapis:Mengawal arus untuk mengekalkan kestabilan dan prestasi sistem.

Strategi ini membolehkan sistem storan tenaga bertukar dengan pantas antara mengawal voltan dalam mod pulau dan menguruskan aliran kuasa dalam mod bersambung grid.

Seni Bina Sistem

Struktur mikrogrid biasa merangkumi pelbagai komponen seperti sel fotovoltaik (PV), turbin angin tak segerak (AWT), dan sistem penyimpanan tenaga (Rajah 1). Unsur-unsur ini disambungkan melalui suis keadaan pepejal (SST) yang menghubungkan mikrogrid ke rangkaian pengedaran.

Rajah 1:Struktur mikrogrid berdasarkan penjanaan terputus-putus dan penyimpanan tenaga.

Unit storan tenaga terdiri daripada pek bateri dan Penukar Sumber Voltan (VSC), yang menguruskan aliran kuasa dan mengekalkan kestabilan voltan (Rajah 2).

Rajah 2:Litar kuasa penyimpanan tenaga VSC​​.

Mod Operasi

Microgrids beroperasi dalam mod yang berbeza:

• Mod Pulau:Microgrid berfungsi secara bebas, dengan simpanan tenaga mengekalkan voltan dan frekuensi menggunakan kaedah kawalan V/f.
• Mod Bersambung Grid:Microgrid disegerakkan dengan grid utama, menggunakan kawalan P/Q untuk menguruskan aliran kuasa aktif dan reaktif.
• Peralihan lancar:Suis antara mod pulau dan bersambung grid difasilitasi oleh pelarasan kawalan pantas sistem penyimpanan tenaga.

Simulasi dan Keputusan Eksperimen

Untuk mengesahkan strategi kawalan yang dicadangkan, simulasi dan eksperimen telah dijalankan. Model mikrogrid yang menggabungkan penyimpanan tenaga, PV, dan AWT telah digunakan untuk menguji senario operasi yang berbeza.

Kes 1: Operasi Pulau

Dalam mod pulau, sistem penyimpanan tenaga berjaya mengekalkan kestabilan voltan dan frekuensi semasa pelbagai perubahan beban dan penjanaan (Rajah 5).

Rajah 5:Mod operasi pulau mikrogrid.

Kes 2: Peralihan kepada Mod Bersambung Grid

Semasa peralihan daripada mod terpulau kepada mod bersambung grid, sistem storan tenaga disegerakkan dengan pantas dengan grid utama, memastikan suis lancar dengan sisihan voltan dan kekerapan yang minimum (Rajah 6 dan 7).

Rajah 6:Peralihan microgrid kepada mod bersambung grid​​.

Rajah 7:Output kuasa storan tenaga dalam mod bersambung grid​​.

Kes 3: Peralihan kepada Mod Pulau

Apabila beralih kembali ke mod pulau, sistem penyimpanan tenaga melaraskan strategi kawalannya, mengekalkan voltan dan kekerapan yang stabil sepanjang proses (Rajah 8).

Rajah 8:Peralihan microgrid ke mod pulau​​.

Pengesahan Eksperimen

Platform percubaan yang mereplikasi persediaan microgrid telah digunakan untuk mengesahkan lagi strategi kawalan. Hasilnya mencerminkan hasil simulasi, menunjukkan keberkesanan sistem penyimpanan tenaga dalam mengurus peralihan yang lancar dan mengekalkan kestabilan sistem.

Kesimpulan

Sistem storan tenaga memainkan peranan penting dalam operasi mikrogrid yang boleh dipercayai, terutamanya dalam memastikan peralihan yang lancar antara mod bersambung grid dan berpulau. Strategi kawalan tiga gelung menguruskan aliran kuasa, voltan dan kekerapan dengan berkesan, menyokong kestabilan dan kebolehpercayaan mikrogrid. Penemuan ini memberikan rujukan berharga untuk pembangunan dan penggunaan cekap sistem penjanaan teragih boleh diperbaharui.

Soalan Lazim

1. Apakah mikrogrid?Microgrid ialah sistem tenaga setempat yang boleh beroperasi secara bebas atau bersama-sama dengan grid utama, menyepadukan pelbagai sumber tenaga teragih dan sistem penyimpanan.

2. Mengapakah peralihan lancar penting dalam mikrogrid?Peralihan lancar memastikan gangguan minimum dalam bekalan kuasa apabila mikrogrid bertukar antara mod bersambung grid dan pulau, mengekalkan kestabilan dan kebolehpercayaan.

3. Bagaimanakah penyimpanan tenaga membantu dalam operasi microgrid?Penyimpanan tenaga menstabilkan voltan dan kekerapan, menguruskan aliran kuasa, dan memudahkan peralihan yang lancar antara mod operasi, meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan grid mikro.

Untuk maklumat lanjut tentang mikrogrid dan sistem storan tenaga, lawatiOK-EPS.

Rujukan dipetik：

[1] X. Tang, W. Deng, dan Z. Qi, "Penyelidikan mengenai peralihan lancar mikrogrid yang disambungkan grid/terpulau berdasarkan storan tenaga,"Transaksi Persatuan Elektroteknikal China, jld. 26, tidak. Sup. 1, ms 1-10, 2011.