Системи зберігання енергії відіграють вирішальну роль у сучасних енергетичних системах, особливо зі збільшенням проникнення відновлюваних джерел енергії. Чотири - Квадрант операції зберігання енергії є важливою концепцією, яка описує характеристики потоку потужності між системою зберігання енергії та потужною мережею.
Відповідно до GB/T 44026 - 2024 "Технічна специфікація для попередньо встановленої кабіни - Тип літію - Система зберігання енергії іона акумулятора", потужність системи зберігання енергії повинна регулюватися у чотирьох квадрантів1.
1. Базична концепція зберігання енергії Чотири квадрантів
1,1 -розумний коефіцієнт потужності
Є 4 карани, які потрібно враховувати.
У першому квадранті як активна потужність (P), так і реактивна потужність (Q) системи зберігання енергії перевищують 0. Система зберігання енергії знаходиться в стані розряду, випускаючи активну потужність в мережу та забезпечуючи одночасно компенсацію реактивної потужності. Зазвичай це випадок, коли сітка потребує додаткової активної потужності та реактивної підтримки потужності під час піку - періоди навантаження2.
У другому квадранті активна потужність системи зберігання енергії менше 0, а реактивна потужність перевищує 0. Сітка постачає активну потужність системи зберігання енергії, тоді як система зберігання енергії забезпечує реакційну компенсацію потужності в мережу. Ця ситуація може статися, коли сітка має провідний коефіцієнт потужності і потребує індуктивної компенсації реактивної потужності, а система зберігання енергії може поглинати активну потужність для зарядки, забезпечуючи реактивну потужність2.
У третьому квадранті як активна потужність, так і реактивна потужність системи зберігання енергії менше 0. Сітка постачає як активну потужність, так і реактивну потужність системи зберігання енергії, а система зберігання енергії знаходиться в стані зарядки та поглинає реактивну потужність ззовні. Це звичайний стан зарядки системи зберігання енергії, коли сітка має достатню потужність, і система зберігання енергії повинна бути заряджена2.
У четвертому квадранті активна потужність системи зберігання енергії перевищує 0, а реактивна потужність менше 0. Система зберігання енергії забезпечує активну потужність до сітки і поглинає реактивну потужність ззовні. Це може бути використане для регулювання напруги сітки під час певних умов експлуатації, наприклад, коли напруга сітки занадто висока і потребує ємнісної компенсації реактивної потужності, система зберігання енергії може витрачати активну потужність, поглинаючи реактивну потужність2.
1,2 -обчислення коефіцієнта потужності
Використовуючи теорему Піфагора, ми можемо обчислити 3 -й параметр з будь -яких 2 з цих параметрів наступним чином3.
Теорема Піфагора стверджує a² + b²=c²
Крім того, ми використовуємо правило sohcahtoa
Sine ϕ=навпроти/гіпотенуза
Cos ϕ=сусідній/hypotenuse
Tan ϕ=навпроти/сусідній
Кут коефіцієнта 1,3 потоку
Кут коефіцієнта потужності також зазвичай посилається на фазовий кут.
Термін коефіцієнт потужності (PF) - це просто співвідношення між реальною або "справжньою" потужністю (P) та явною потужністю (S). В той час як реактивна потужність (q) - реактивна складова.
Коефіцієнт потужності (PF)=реальна потужність KW (P) / Очевидна потужність KVA (S)
Наприклад, для реальної потужності=80 kw, і реактивна потужність=100 kva у нас є
Pf=80/100=0.8
Представляє втрату 20%!!! і може у багатьох обрізаних бути набагато гіршими3.
2. Позначення чотирьох - операції квадранта
Чотири - Квадрантна робота системи зберігання енергії має важливе значення для стабільної роботи та ефективного управління енергосистемою.
Перш за все, це може покращити якість потужності потужності. Налаштуючи активну та реактивну потужність у різних квадрантів, система зберігання енергії може компенсувати коливання потужності та нестабільність напруги, спричинені відновлюваними джерелами енергії, такими як вітром та сонячною енергією. Наприклад, коли вихід вітрової потужності раптово зменшується, система зберігання енергії в першому квадранті може швидко вивільняти активну потужність для підтримки стабільності частоти та напруги сітки4.
По -друге, це може підвищити надійність енергосистеми. У разі несправностей сітки або надзвичайних ситуацій система зберігання енергії може працювати в різних квадрантів для забезпечення підтримки аварійної електроенергії та компенсації реактивної електроенергії. Наприклад, під час несправності ланцюга живлення - система зберігання енергії в поєднанні зі статичним синхронним компенсатором (STATCOM) може вводити або поглинати активну та реакційну потужність в антипатію з потоками лінії, щоб прокинути коливання та стабілізувати живлення4.
Нарешті, це може підвищити ефективність використання пристроїв зберігання енергії. Чотири - операція квадранта дозволяє системі зберігання енергії заряджатись і виводитися в різний час та в різних умовах коефіцієнта потужності, використовуючи повне використання ємності акумулятора та інших середовищ для зберігання енергії4.
3. Технології реалізації чотирьох - операція квадранта
Реалізація чотирьох - Квадрантної роботи системи зберігання енергії в основному залежить від системи перетворення потужності (ПК) та стратегії управління.
Для ПК, як правило, він приймає багатоповерхову топологію перетворювача рівня, наприклад, каскадний H - мост (CHB). CHB Converter - Система зберігання енергії акумулятора на основі (BESS) може реалізувати чотири - операцію квадранта, контролюючи потік живлення між акумулятором та сіткою5. As proposed in the paper "Four Quadrants Operation Control of High - voltage Transformerless Large - capacity System Integrating Battery Energy Storage and Reactive Power Compensation", by vector decomposition of the closed - loop generated modulation phase voltage, the grid - side power factor can be maintained and all sub - Коефіцієнт потужності модулів може бути компенсований без перевищення мікро -межі циклів Micro-6.
Що стосується стратегії контролю, необхідна всебічна стратегія контролю. For example, the control strategy proposed for the CHB - based BESS includes quantitative decomposition of battery current components with LC filter, obtaining the feasible range of avoiding micro - cycles under four - quadrant operation, and analyzing the unified modulation strategy considering eliminating micro - cycles and inner - фаза вирівнювання заряду7.
Іншим прикладом є чотири - система регулювання потужності квадранту, запропоновану відділом електротехніки університету Цінхуа та іншими підрозділами. Ця система поєднує зберігання енергії та STATCOM, і може забезпечити функції компенсації потужності, регулювання та підтримки для випадковості, форми хвилі та невизначеності нової енергії. Він може реагувати на відправлення сітки в 5 мілісекундах і усвідомити швидке коригування активної потужності від 0 до 100% в межах 150 мілісекунд8.
4. випадки застосування чотирьох - операція квадранта
У деяких великих - шкалова вітер - сонячна енергетична електростанція - система зберігання енергії може працювати в різних квадрантів відповідно до виходу вітру та сонячної енергії та попиту сітки. Коли вітрова та сонячна енергія рясні, система зберігання енергії може працювати в третьому квадранті для зарядки та зберігання енергії; Коли вітрова та сонячна енергія недостатня, він може працювати в першому квадранті для скидання та подачі живлення в сітку.
У мережі розподілу електроенергії система зберігання енергії також може використовуватися для регулювання напруги та компенсації реактивної потужності. Працюючи у другому та четвертому квадрантів, він може регулювати напругу розподілу мережі та покращити коефіцієнт потужності сторони користувача9.
Чотири - Квадрантна робота систем зберігання енергії є важливою технологією в сучасних системах електроенергії. Це може підвищити якість електроенергії, підвищити надійність системи та підвищити ефективність використання пристроїв зберігання енергії. Завдяки постійному розвитку нових енергетичних технологій та зростаючому попиту на стабільність живлення, чотири - Квадрант операції систем зберігання енергії відіграватимуть все більш важливу роль у майбутній системі електроенергії.
[1] GB/T 44026 - 2024, Технічна специфікація для попередньо заданої кабіни - Тип літію - Система зберігання енергії іона акумулятора.
[2] Спеціальний комітет з технологій зберігання енергії, знайомство з технічними вимогами до контролю енергії систем зберігання енергії.
[3] Електроніка Fastron, як працює корекція фактора потужності.
[4] Douding.com, чотири метод планування зберігання енергії - для покращення здатності до споживання фотоелектрики та безпеки мережі розподілу.
[5] IEEE, чотири - Квадранта Контроль роботи каскаду H - Система зберігання енергії акумулятора мосту.
[6] Праці CSEE, чотири - Технологія управління квадрантом для високого - напруга Direct - висів велику - систем потужності з зберіганням енергії акумулятора та компенсацією реактивної потужності.
[7] AEPS, оптимізована стратегія конфігурації для зберігання енергії в мережі розподілу з урахуванням чотирьох - вихідної потужності квадранту.
[8] Новини університету Цінгхуа, чотири - Система регулювання потужності квадранта.
[9] Douding.com, дослідження стратегії прямої сили + управління системами BESS.
