Преимущества сетки

29 августа 2022 г.

от корпорации Toshiba

Корпорация Toshiba продемонстрировала эффективность своего сеткообразующего инвертора (GFM), который был разработан для обеспечения стабильности микросетей. Микросеть — это тип распределенной энергетической системы, которая обеспечивает региональную самообеспеченность электроэнергией за счет использования возобновляемых источников энергии, а не полагаться на энергоснабжение крупных электростанций. Когда происходят внезапные колебания мощности или спроса на электроэнергию, обычно стабильная частота может резко колебаться, что может привести к срабатыванию защитного реле и отключению электропитания, что приведет к перебоям в подаче электроэнергии. В частности, по мере увеличения доли возобновляемых источников энергии колебания частоты сети увеличиваются. В частности, колебания частоты будут увеличиваться с увеличением доли возобновляемых источников энергии, поэтому широкое использование микросетей потребует технологий для поддержания стабильной частоты сети.

В марте 2022 года Toshiba разработала инвертор GFM, который может поддерживать частоту сети распределительных систем, обеспечивая псевдоинерцию за счет выходной мощности инвертора, когда частота сети быстро колеблется. В настоящее время компания проверила результаты использования инверторов GFM в условиях, аналогичных реальным условиям, включая фактическое использование возобновляемых источников энергии, и продемонстрировала, что установка инверторов GFM на фотоэлектрических генераторах подавляет снижение частоты сети примерно на 30%.

Toshiba планирует представить подробную информацию об этих результатах на ежегодной конференции Общества энергетики и энергетики Института инженеров-электриков Японии в сентябре 2022 года и на конгрессе и выставке IEEE по преобразованию энергии 2022 года (ECCE2022) в октябре 2022 года.

Toshiba заказала это исследование в рамках проекта «Интеллектуальный синхронный инвертор (SSI) и его системы управления, основанные на виртуальной синхронизации с энергосистемами для использования энергии из нескольких возобновляемых источников энергии» в рамках проекта Министерства окружающей среды по низкоуглеродным технологиям на 2019–2021 финансовый год. Программа исследований, разработок и демонстраций. Эта работа проводилась в сотрудничестве с Pacific Power Co., Ltd., Научно-исследовательским институтом энергетических и экологических технологий, Национальным институтом передовых промышленных наук и технологий и Pacific Consultants Co., Ltd.

В октябре 2020 года правительство Японии провозгласило цель достижения углеродной нейтральности к 2050 году и с целью создания декарбонизированного общества продвигает использование солнечной энергии, энергии ветра и других форм возобновляемой энергии в качестве основных источников энергии. В Шестом стратегическом энергетическом плане, одобренном Кабинетом министров 22 октября 2021 года, говорится, что «для использования распределенных энергетических ресурсов, таких как возобновляемые источники энергии и когенерация, в местных сообществах мы надеемся увидеть создание микросетей и других самостоятельных и распределенных источников энергии». системы, которые также будут способствовать эффективному использованию энергии за счет местного производства для местного потребления, повышению устойчивости и т. д.», что указывает на растущие ожидания от микросетей (рис. 1), которые могут обеспечить самообеспеченность электроэнергией в случае отключений из-за стихийных бедствий.

За рубежом, помимо решения экологических проблем, в странах Азии и Африки было реализовано множество проектов по созданию микросетей с использованием возобновляемых источников энергии и аккумуляторных батарей, которые будут поставлять электроэнергию в районы, где электрические сети не развиты (off-grid area). По состоянию на 2015 год мощность микросетей во всем мире превысила 12 000 мегаватт, и в будущем ожидается дальнейшее расширение.

В обычной энергосистеме, даже в случае колебаний спроса или выработки возобновляемой энергии, инерция (свойство, которое пытается поддерживать состояние) вращающихся тел, таких как турбины, используемые для выработки тепловой энергии, подавляет быстрые изменения частоты системы. таким образом поддерживая стабильное электропитание. Однако, если возобновляемые источники энергии станут основным источником энергии в будущем и произойдет снижение соотношения источников энергии, таких как тепловые электростанции, в которых используются большие турбины, тогда будет меньше силы инерции от вращающихся тел, что может повлиять на стабильность электрической энергии. источник питания. Ориентировочные затраты на меры по борьбе с такой нехваткой инерции варьируются от 5,1 до 12,9 миллиардов иен в год, если доля возобновляемых источников энергии в основной энергосистеме достигнет 50–60%.