Инверторы, формирующие сеть, находят свое место в больших сетях: могут ли они делать то, что говорят?

До недавнего времени практическое применение инверторов, формирующих сеть (GFM), ограничивалось микро- и изолированными сетями, а также небольшими сетевыми приложениями мощностью порядка нескольких десятков мегаватт.

За последние 12 месяцев ситуация быстро изменилась: во всем мире разрабатывается более 10 проектов мощностью порядка нескольких сотен мегаватт для применения в энергосистемах.

Однако эта технология не совсем понятна при ее применении в мегамасштабах. Это становится еще более важным в будущем, когда они, возможно, возьмут на себя роль, которую синхронные генераторы выполняли в течение нескольких десятилетий в качестве рабочей лошадки поддержки стабильности системы.

Целью этой публикации в блоге является предоставление краткого обзора известных возможностей, ограничений и соображений GFM с точки зрения моделирования энергосистемы и технических характеристик, с упором на исследования межсетевых соединений, а также планирование и эксплуатацию энергосистемы.

В дополнение к традиционному моделированию переходных процессов в векторной области (PDT), моделирование электромагнитных переходных процессов (EMT) становится все более важным для динамического анализа энергосистемы в сценариях с высокой долей инверторных ресурсов (IBR).

Модели EMT и PDT могут быть в виде моделей, специфичных для проекта (с параметрами системы управления инвертором, специфичных для конкретного объекта) или общих моделей. Каждая из моделей EMT и PDT и, в свою очередь, модель для конкретного проекта и общая модель имеют определенные применения и ограничения, оправдывающие их дополнительное использование при планировании и эксплуатации энергосистемы, а также исследованиях межсетевого взаимодействия.

Это справедливо как для сетевых инверторов (GFL), так и для инверторов GFM. Это связано с тем, что структура управления обоих типов инверторов очень похожа и имеет разные цели управления.

Распространенные недопонимания, связанные с моделированием GFM, включают:

– Мнение о том, что моделирование PDT имеет ограниченное применение или не имеет никакого применения для GFM, поскольку эта технология в первую очередь предназначена для сценариев с высоким IBR с очень небольшим количеством или отсутствием синхронных генераторов, работающих в режиме онлайн, что приводит к очевидному выбору моделирования EMT.

– С другой стороны спектра, существует мнение, что, поскольку GFM IBR обычно имитируют несколько характеристик синхронной машины, моделирования PDT будет достаточно, как это всегда было для синхронных машин.

Опыт, накопленный на сегодняшний день, показывает, что модели EMT, предоставляемые производителями оригинального оборудования (OEM) для исследований подключения к сети, часто являются надежными и точными и обычно являются истинным представлением фактического кода управления инвертором.

Для моделей PDT GFM наблюдалась различная степень надежности и точности. Это связано с тем, что разработка модели PDT требует применения упрощающих предположений и разработки вручную, что занимает больше времени для разработки, настройки, проверки и доработки модели.

Тем не менее, модели GFM PDT от некоторых OEM-производителей обеспечивают надежность и точность, сопоставимые с лучшими моделями GFL для конкретных проектов. Сравнительный анализ моделей EMT и PDT предоставит возможность понять и решить потенциальные проблемы, возникающие в моделях PDT.

Однако следует проявлять осторожность, поскольку инструменты PDT по своей сути не могут демонстрировать те же динамические характеристики, что и модель EMT, для всех возможных условий эксплуатации, например, при условиях низкой прочности системы.

Потребность в моделях GFM для конкретных поставщиков и проектов для исследований межсетевых соединений очевидна. Это позволяет точно оценить положительный вклад этой технологии в более широкую энергосистему, включая обеспечение достаточной мощности системы для стабильной работы близлежащих GFL IBR.

Кроме того, использование моделей, специфичных для проекта, позволит оценить и устранить любые потенциальные неблагоприятные взаимодействия системы контроля с другими IBR GFM и GFL в сети; Инверторы GFM по-прежнему могут взаимодействовать с другими инверторами с аналогичной полосой управления.

Наконец, разные OEM-производители реализовали разные философии управления GFM; в настоящее время можно найти коммерческие продукты, основанные на виртуальном синхронном генераторе/машине, падении мощности и синхронном управлении мощностью. Внутри каждой из этих категорий существует несколько комбинаций и перестановок. Таким образом, нецелесообразно использовать общие модели для исследований межсетевых взаимосвязей.