Синхронные конденсаторы и аккумуляторные накопители энергии образуют мощную комбинацию для поддержки сети.

stock.adobe.com/Вэл Термер

Снижение инерции системы создает серьезную проблему для мировых электроэнергетических сетей. Это результат вывода из эксплуатации традиционных крупных централизованных электростанций, которые в основном основаны на вращающихся синхронных генераторах. Этот спад ускоряется за счет увеличения спроса на электроэнергию и проникновения инверторной генерации из возобновляемых источников, таких как ветер и солнечная энергия.

Хорошо известно, что снижение инерции системы приводит к снижению стабильности и устойчивости сети. Однако часто не учитывают, что удаление синхронных генераторов также приводит к уменьшению доступного тока короткого замыкания с последующим воздействием на существующие системы релейной защиты.

Увеличение проникновения возобновляемых источников энергии также влияет на стабильность энергосистемы, потенциально создавая новые явления, такие как колебания. Они также могут оказать негативное влияние на качество электроэнергии.

Ведется значительная деятельность в области исследований и разработок, направленная на разработку новых алгоритмов и схем управления, позволяющих избежать проблем со стабильностью сети. Однако гибридный подход, основанный на существующей, хорошо зарекомендовавшей себя технологии, использует SC для обеспечения тока повреждения и реальной инерции вместе с BESS для поддержки активной мощности и частоты.

Инверторная технология, работающая по сети, является старой, хорошо зарекомендовавшей себя и широко распространенной в новых установках, особенно в небольших масштабах. Он опирается на стабильную сетку. Слишком большие изменения вектора напряжения могут вызвать проблемы с управлением инвертором. Основным недостатком является то, что этот тип инвертора не может подключаться к нестабильной сети или использоваться для черного пуска.

Для сравнения, инверторы, образующие сеть, являются относительно новыми и менее распространенными, но они используются в более масштабных установках BESS. Этот тип инвертора может стабилизировать сеть и обеспечить возможность полного запуска.

Особая проблема инверторных технологий заключается в том, что они могут вызывать такие проблемы, как колебания мощности и противодействие управлению из-за цифровой природы их систем управления и измерения.

Напротив, работа СЭ определяется простой физикой. Это делает SC стабильным и надежным ресурсом поддержки сети.

Сочетание силовой электроники и SC является лучшим решением для множества приложений:

SC добавляет высокую перегрузочную способность благодаря своим свойствам физической вращающейся машины. Он обеспечивает мгновенную поддержку во время неисправности, повышая напряжение и уменьшая влияние провала напряжения.

После устранения неисправности КЗ может создать небольшое перенапряжение, поскольку не может быстро снизить ток возбуждения. В этом случае быстрое поглощение реактивной мощности от силового электронного устройства, такого как BESS или STATCOM, может уменьшить это чрезмерное колебание напряжения, поэтому напряжение системы будет быстрее возвращаться к своему установившемуся состоянию.

Регулирование инерции и частоты обеспечивается как реальная инерция от SC, дополненная быстрым регулированием частоты, иногда называемым «виртуальной» инерцией, от BESS. Было показано, что гибридная система обеспечивает лучшую производительность системы и более низкую скорость изменения частоты (ROCOF).

Мощность короткого замыкания (коэффициент короткого замыкания – SCR) является важным аспектом электросети и ее функциями релейной защиты. Короткое замыкание может обеспечить очень высокие токи короткого замыкания, в несколько раз превышающие номинальный ток. Таким образом, объединение SC с BESS может обеспечить большой вклад тока повреждения без необходимости чрезмерного увеличения инвертора BESS для обработки большого тока, который возникает в сценариях сбоя.

Возможность черного старта обеспечивается инвертором формирования сети BESS. Сначала устанавливается локальная сеть, с которой синхронизируется SC. Затем SC добавляет устойчивость к току короткого замыкания, а также стабильность напряжения и частоты, поскольку более крупная сеть перезапускается и наращивается за счет добавления дополнительной выработки электроэнергии и нагрузок.

Демпфирование колебаний можно улучшить, подключив SC к сети в сочетании с блоками BESS или добавив функцию демпфирования колебаний мощности (POD) как часть системы автоматического регулятора напряжения (AVR) SC.