Systémy na ukladanie energie zohrávajú v moderných energetických systémoch kľúčovú úlohu, najmä pri zvyšujúcom sa prieniku obnoviteľných zdrojov energie. Štyri - kvadrant operácia ukladania energie je dôležitým konceptom, ktorý opisuje charakteristiky toku energie medzi systémom ukladania energie a elektrickou mriežkou.
Podľa GB/T 44026 - 2024 "Technická špecifikácia pre prefabrikovanú kabínu - Typ lítium - Systém energie na batériu", by mal byť výstup systému na ukladanie energie nastaviteľný v štyroch kvadrantoch1.
1.Basický koncept skladovania energie štyri kvadranty
1.111 uvedom k faktorovi
Existujú 4 karanty, ktoré je potrebné zvážiť.
V prvom kvadrante sú aktívny výkon (P) aj reaktívny výkon (Q) systému na uchovávanie energie väčší ako 0. Systém ukladania energie je v stave vypúšťania, uvoľňuje aktívny výkon do mriežky a súčasne poskytuje reaktívnu kompenzáciu energie. Zvyčajne to tak je, keď mriežka potrebuje ďalšiu aktívnu podporu výkonu a reaktívneho výkonu počas vrcholu - doby zaťaženia2.
V druhom kvadrante je aktívny výkon systému na uchovávanie energie menší ako 0 a reaktívny výkon je väčší ako 0. Mriežka dodáva aktívny výkon do systému skladovania energie, zatiaľ čo systém ukladania energie poskytuje mriežku reaktívnu kompenzáciu energie. Táto situácia sa môže vyskytnúť, keď má mriežka hlavný účinkový faktor a vyžaduje induktívnu kompenzáciu reaktívneho výkonu a systém skladovania energie môže absorbovať aktívnu silu na nabíjanie a zároveň poskytovať reaktívny výkon2.
V treťom kvadrante sú aktívny aj reaktívny výkon systému na uchovávanie energie menší ako 0. Mriežka dodáva aktívny výkon aj reaktívny výkon do systému skladovania energie a systém skladovania energie je v stave nabíjania a absorbuje reaktívny výkon zvonku. Toto je normálny stav nabíjania systému na skladovanie energie, keď má mriežka dostatočný výkon a systém na ukladanie energie je potrebné nabíjať2.
V štvrtom kvadrante je aktívny výkon systému na uchovávanie energie väčší ako 0 a reaktívny výkon je menší ako 0. Systém ukladania energie dodáva aktívnu energiu do mriežky a absorbuje reaktívny výkon zvonku. Toto sa môže použiť na reguláciu napätia mriežky počas určitých prevádzkových podmienok, napríklad keď je napätie mriežky príliš vysoké a potrebuje kapacitnú kompenzáciu reaktívneho výkonu, systém skladovania energie môže vypúšťať aktívny výkon pri absorbovaní reaktívneho výkonu2.
1,2 -kalkulačný výkonový faktor
Použitím Pythagorovej vety môžeme vypočítať tretí parameter z ľubovoľných 2 týchto parametrov nasledovne3.
Pythagorasova veta uvádza A² + b²=c²
Okrem toho používame pravidlo sohcahtoa
Sínus ϕ=oproti/hypotenuse
Cos ϕ=susedné/hypotenuse
Tan ϕ=oproti/susedné
Uhol faktora 1,3
Uhol faktora sa tiež bežne označuje fázový uhol.
Termín účinný faktor (PF) je jednoducho pomer medzi skutočným alebo „skutočným“ výkonom (P) a zdanlivým výkonom (S). Zatiaľ čo reaktívny výkon (q) je reaktívna zložka.
Power Factor (pf)=Real Power KW (P) / Evident Power KVA (S)
Napríklad pre skutočný výkon=80 kw a reaktívny výkon=100 kva máme
Pf=80/100=0.8
Predstavuje stratu 20%!!! a môže byť v mnohých obale oveľa horší3.
2. Výroba štyroch - kvadrantovej operácie
Štyri - kvadrant prevádzka systému na ukladanie energie má dôležitý význam pre stabilnú prevádzku a efektívne riadenie napájacieho systému.
Po prvé, môže zlepšiť kvalitu výkonu energie. Úpravou aktívnej a reaktívnej energie v rôznych kvadrantoch môže systém skladovania energie kompenzovať kolísanie energie a nestabilitu napätia spôsobené obnoviteľnými zdrojmi energie, ako je veterná a solárna energia. Napríklad, keď sa výstup vo vetre náhle zníži, systém skladovania energie v prvom kvadrante môže rýchlo uvoľniť aktívnu energiu na udržanie stability frekvencie a napätia mriežky4.
Po druhé, môže zvýšiť spoľahlivosť energetického systému. V prípade porúch alebo mimoriadnych udalostí siete môže systém ukladania energie pracovať v rôznych kvadrantoch, aby poskytoval núdzovú podporu energie a reaktívnu kompenzáciu energie. Napríklad, počas power mriežky krátky - porucha obvodu môže systém na ukladanie energie kombinovaný so statickým synchrónnym kompenzátorom (STATCOM) vložiť alebo absorbovať aktívny a reaktívny výkon do antipatie s tokmi čiary, aby tlmil oscilácie a stabilizoval výkonový systém a stabilizoval výkonový systém.4.
Nakoniec môže zlepšiť efektívnosť využívania zariadení na skladovanie energie. Štyri - kvadrant operácia umožňuje systému ukladania energie nabíjať a vybíjať v rôznych časoch a za rôznych podmienok faktora, čím sa plne využíva kapacita batérie a ďalšieho média na ukladanie energie4.
3. Realizačné technológie štyroch - kvadrantovej operácie
Realizácia štyroch - kvadrantovej prevádzky systému na ukladanie energie závisí hlavne od systému konverzie výkonu (PCS) a riadiacej stratégie.
Pre počítače zvyčajne prijíma multi - topológiu úrovne prevodníka, napríklad kaskádový h - prevodník mostu (CHB). Konvertor CHB - Systém batérie (BESS) môže realizovať štyri - kvadrant ovládaním toku napájania medzi batériou a mriežkou5. 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 - MODULY FACTORE DOPRAVA DÁVKY DÁVKY NA MICRO -6.
Pokiaľ ide o stratégiu kontroly, je potrebná komplexná stratégia kontroly. Napríklad stratégia riadenia navrhnutá pre BESS založenú na CHB - obsahuje kvantitatívne odklady komponentov súčasného batérie s LC filtrom, získanie uskutočniteľného rozsahu vyhýbania sa mikro - cyklov v rámci štyroch - kvadrant - fázový stav vyrovnávania náboja7.
Ďalším príkladom je štyri - kvadrantový regulačný systém navrhovaný odborom elektrotechniky Tsinghua University Electrical Engineering a ďalšími jednotkami. Tento systém kombinuje ukladanie energie a statcom a môže poskytnúť funkcie kompenzácie energie, regulácie a podpory pre náhodnosť, tvar vlny a neistotu novej energie. Môže reagovať na odoslanie mriežky v 5 milisekundách a uvedomiť si rýchle nastavenie aktívnej energie z 0 na 100% v rámci 150 milisekúnd8.
4. Prípady štyroch - kvadrantovej operácie
V niektorých veľkých - v mierke - solárne - úložné elektrárne môžu systém skladovania energie pracovať v rôznych kvadrantoch podľa výstupu vetra a solárnej energie a dopytu po mriežke. Ak sú bohaté vetra a solárna energia, systém skladovania energie môže pracovať v treťom kvadrante na nabíjanie a skladovanie energie; Ak nie je dostatočný vietor a solárna energia, môže pracovať v prvom kvadrante na vypúšťanie a dodávku energie do mriežky.
V sieti distribúcie energie sa môže systém na ukladanie energie použiť aj na reguláciu napätia a kompenzáciu reaktívneho výkonu. Pracovaním v druhom a štvrtom kvadrantoch môže upraviť napätie distribučnej siete a zlepšiť účinník na strane používateľa9.
Štyri - kvadrant prevádzka systémov na ukladanie energie je dôležitou technológiou v moderných energetických systémoch. Môže zlepšiť kvalitu energie, zvýšiť spoľahlivosť systému a zvýšiť účinnosť využívania zariadení na uchovávanie energie. Vďaka nepretržitému vývoju nových energetických technológií a zvyšujúcim sa dopytom po stabilite energetického systému bude hrať v budúcom energetickom systéme čoraz dôležitejšia úloha kvadrantovej prevádzky kvadrantových operácií systémov na ukladanie energie.
[1] GB/T 44026 - 2024, Technická špecifikácia pre prefabrikovanú kabínu - Typ Littium - Systém Energy Storage Energy Energy.
[2] Osobitný výbor pre technológiu ukladania energie, úvod do technických požiadaviek na riadenie energie systémov ukladania energie.
[3] Fastron Electronics, ako funguje korekcia výkonového faktora.
[4] Douding.com, metóda plánovania úložného priestoru kvadrantovej energie na zvýšenie spotrebnej kapacity fotovoltaickej spotreby a bezpečnosť distribučných sietí.
[5] IEEE, štyri - kvadrant operácia Ovládanie kaskády H - Systém ukladania energie prevodníka mostného prevodníka.
[6] Zborník CSEE, Four - kvadrant operačná riadiaca technológia pre vysoké - Voltage Direct - visí veľké - kapacitné systémy so skladovaním energie batérie a kompenzáciou reaktívneho výkonu.
[7] AEPS, optimalizovaná konfiguračná stratégia pre ukladanie energie v distribučných sieťach vzhľadom na štyri - kvadrantový výstup.
[8] Tsinghua University News, Four - kvadrantský regulačný systém výkonu.
[9] Douding.com, Výskum stratégie priameho výkonu + riadenia systému BESS.
