Статичний синхронний компенсатор середньої напруги в сонячній енергетиці

Вступ

Інтеграція великомасштабної сонячної енергії комунальних підприємств в електричну мережу створює унікальний набір проблем. Оскільки сонячна генерація є нестабільною та залежить від інверторів, це може призвести до коливань напруги, поганої роботи... Коефіцієнт потужності, а також проблеми стабільності в точці спільного зчеплення (PCC).

Щоб відповідати суворим мережевим нормам, сучасні сонячні електростанції дедалі більше залежать від Статична середня напруга (СН) Синхронний компенсаторs (STATCOM)У цій публікації блогу досліджується, як MV STATCOM діють як найкраще динамічне двонаправлене джерело реактивної потужності для стабілізації інтеграції сонячної енергії.

Виклик: переривчастість сонячної енергії та відповідність вимогам мережі

Сонячні електростанції комунального масштабу часто розташовані у віддалених районах зі «слабким» підключенням до мережі (високий імпеданс мережі). Коли хмари проходять над сонячною батареєю, активна потужність (P) різко падає. Ця раптова зміна порушує профіль напруги на PCC.

Крім того, оператори систем передачі (ОСП) забезпечують дотримання суворих мережевих кодексів, які вимагають від сонячних електростанцій:

• Підтримуйте певний коефіцієнт потужності або задане значення напруги.
• Надати Низьковольтний прохідний захист (LVRT)і Високовольтний прохідний захист (HVRT)під час несправностей мережі.
• Вводити або поглинати реактивну потужність (Q) протягом мілісекунд.

Хоча сонячні інвертори можуть забезпечувати певну реактивну потужність, їхня потужність значно падає під час роботи на піковій активній вихідній потужності, і їм часто бракує високошвидкісної та масштабної реакції, необхідної під час серйозних збоїв у мережі.

Рішення: Як втручається MV STATCOM

MV STATCOM – це пристрій на основі силової електроніки, що використовує біполярні транзистори з ізольованим затвором (IGBT), сконфігуровані як перетворювач джерела напруги (VSC). Підключений паралельно (шунтуючи) до головної шини підстанції сонячної електростанції, він діє як регульоване синхронне джерело напруги.

1. Динамічна підтримка реактивної потужності

STATCOM постійно контролює напругу в мережі.

• Ємнісний режим (V_STATCOM > V_Grid):Якщо напруга в мережі падає через перехідний процес у хмарі або несправність, STATCOM миттєво вводить реактивну потужність ($Q$) для підвищення напруги.
• Індуктивний режим (V_STATCOM Якщо напруга в мережі зростає, STATCOM поглинає реактивну потужність, щоб повернути напругу до безпечного робочого діапазону.

2. Час відгуку на мілісекундному рівні

На відміну від традиційних комутованих конденсаторних батарей або статичних компенсаторів змінної напруги (SVC), які використовують повільніші тиристори та реактори, STATCOM на основі IGBT реагує протягом частки циклу (зазвичай $

3. Повна здатність при низькій напрузі

Реактивна здатність традиційної конденсаторної батареї падає квадратично зі зменшенням напруги. Натомість, STATCOM може забезпечити максимальний ємнісний струм навіть за значного зниження напруги мережі, забезпечуючи чудову підтримку під час коротких замикань.

Технічний аналіз: Архітектура системи

MV STATCOM у сонячній енергетиці зазвичай обходить необхідність використання громіздкого знижувального трансформатора завдяки використанню... Модульний багаторівневий перетворювач (MMC)або каскадна топологія H-подібного мосту. Це дозволяє пряме підключення до шин середньої напруги (наприклад, 13,8 кВ, 34,5 кВ).

Висновок

Зі збільшенням проникнення сонячної енергії оператори мережі звужують вікно допустимих відхилень напруги. Система STATCOM середньої напруги перетворилася з додаткової допоміжної системи на життєво важливий елемент архітектури сонячних батарей комунального масштабу. Забезпечуючи швидке, точне та надійне динамічне керування напругою, системи STATCOM середньої напруги гарантують, що чиста сонячна енергія залишається стабільним та передбачуваним активом сучасної електричної мережі.