Подключенный к сети/изолированный бесшовный переход к микросети на основе хранения энергии

В развивающемся ландшафте возобновляемой энергии микросети появились как сложное решение для интеграции различных распределенных энергетических ресурсов. Они могут работать как совместно с основной сетью, так и независимо, предлагая повышенную надежность и безопасность. Способность микросети плавно переключаться между режимами подключения к сети и изолированного режима, особенно с помощью систем хранения энергии, имеет решающее значение для поддержания стабильности системы и обеспечения надежного электроснабжения критических нагрузок.

Понимание микросетей

Микросети — это передовые структуры, которые организуют несколько распределенных источников энергии, систем хранения и нагрузок. Они могут функционировать автономно или параллельно с основной сетью. Такая гибкость обеспечивает более высокую надежность и безопасность электроснабжения, особенно по мере увеличения доли возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Эти источники, хотя и экологически безопасны, по своей природе прерывисты и непредсказуемы, что создает проблемы для стабильности и надежности сети.

Роль накопления энергии

Накопление энергии имеет решающее значение в микросетях и выполняет несколько функций:

• Стабилизация напряжения и частоты:В изолированном режиме накопитель энергии поддерживает стабильность напряжения и частоты системы.
• Плавный переход:Он обеспечивает плавный переход между режимами подключения к сети и изолированного режима, сводя к минимуму перебои.
• Управление питанием:Благодаря быстрой регулировке активной и реактивной мощности накопление энергии помогает смягчить изменчивость возобновляемых источников.

Стратегия трехконтурного управления

Эффективность хранения энергии в микросетях зависит от надежной стратегии управления. Трехконтурная стратегия управления включает:

1. Контур потока мощности:Управляет общим обменом электроэнергией между микросетью и основной сетью или локальными нагрузками.
2. Контур напряжения конденсатора фильтра:Обеспечивает стабильные уровни напряжения во всей системе.
3. Токовая петля индуктора фильтра:Регулирует ток для поддержания стабильности и производительности системы.

Эта стратегия позволяет системе накопления энергии быстро переключаться между управлением напряжением в изолированном режиме и управлением потоком мощности в режиме подключения к сети.

Архитектура системы

Типичная структура микросети включает в себя различные компоненты, такие как фотоэлектрические элементы (PV), асинхронные ветровые турбины (AWT) и системы хранения энергии (рисунок 1). Эти элементы соединены между собой посредством твердотельного коммутатора (SST), который связывает микросеть с распределительной сетью.

Рисунок 1:Структура микросети на основе прерывистой генерации и накопления энергии.

Блок накопления энергии состоит из аккумуляторных батарей и преобразователя напряжения (VSC), который управляет потоком энергии и поддерживает стабильность напряжения (рисунок 2).

Рисунок 2:Силовая цепь накопителя энергии VSC.

Режимы работы

Микросети работают в разных режимах:

• Островной режим:Микросеть функционирует независимо, при этом напряжение и частота поддерживаются накопителем энергии с использованием методов управления V/f.
• Режим подключения к сети:Микросеть синхронизируется с основной сетью, используя управление P/Q для управления потоками активной и реактивной мощности.
• Плавный переход:Переключение между изолированным и подключенным к сети режимами упрощается благодаря быстрой настройке управления системы накопления энергии.

Результаты моделирования и экспериментов

Для проверки предлагаемых стратегий управления были проведены симуляции и эксперименты. Для тестирования различных сценариев эксплуатации использовалась модель микросети, включающая в себя накопители энергии, фотоэлектрические системы и AWT.

Случай 1: Островная операция

В изолированном режиме система накопления энергии успешно поддерживала стабильность напряжения и частоты при различных изменениях нагрузки и генерации (рисунок 5).

Рисунок 5:Режим изолированной работы микросети.

Случай 2: Переход к сетевому режиму

При переходе из изолированного в сетевой режим система накопления энергии быстро синхронизировалась с основной сетью, обеспечивая плавное переключение с минимальными отклонениями напряжения и частоты (рисунки 6 и 7).

Рисунок 6:Переход микросети в режим подключения к сети.

Рисунок 7:Выходная мощность накопителя энергии в режиме подключения к сети.

Случай 3: Переход в изолированный режим

При переходе обратно в изолированный режим система накопления энергии скорректировала стратегию управления, поддерживая стабильное напряжение и частоту на протяжении всего процесса (рисунок 8).

Рисунок 8:Переход микросети в изолированный режим.

Экспериментальная проверка

Экспериментальная платформа, воспроизводящая установку микросети, использовалась для дальнейшей проверки стратегий управления. Результаты отражали результаты моделирования, демонстрируя эффективность системы хранения энергии в управлении плавными переходами и поддержании стабильности системы.

Заключение

Системы хранения энергии играют ключевую роль в надежной работе микросетей, особенно в обеспечении плавных переходов между режимами, подключенными к сети, и изолированными режимами. Стратегия трехконтурного управления эффективно управляет потоком мощности, напряжением и частотой, поддерживая стабильность и надежность микросетей. Эти результаты дают ценную справочную информацию для разработки и эффективного использования возобновляемых распределенных систем генерации.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое микросеть?Микросеть — это локализованная энергетическая система, которая может работать независимо или совместно с основной сетью, объединяя различные распределенные энергетические ресурсы и системы хранения.

2. Почему плавный переход важен в микросетях?Плавный переход обеспечивает минимальное нарушение электроснабжения при переключении микросети между режимами подключения к сети и изолированного режима, поддерживая стабильность и надежность.

3. Как накопление энергии помогает в работе микросетей?Накопление энергии стабилизирует напряжение и частоту, управляет потоками энергии и обеспечивает плавный переход между режимами работы, повышая общую надежность микросети.

Более подробную информацию о микросетях и системах хранения энергии можно найти на сайтеОК-EPS.

Ссылки, приведенные ниже:

[1] X. Tang, W. Deng и Z. Qi, «Исследование бесшовного перехода от подключенной к сети к изолированной микросети на основе хранения энергии»,Труды Китайского электротехнического общества, т. 26, № Доп. 1, стр. 1-10, 2011.