التوافقيات في الطاقة الشمسية الكهروضوئية والتخزين: لماذا تحتاج العواكس إلى AHF

ملخص. مرشح التوافقي النشط لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ليس إضافة فاخرة لمحطة تلبي بالفعل رمز شبكتها: غالبًا ما يكون هو الجهاز الذي يجعل الامتثال ممكنًا بمجرد زيادة عدد العواكس وارتفاع التشويه الخلفي من المرافق. تولد عواكس الطاقة الكهروضوئية نطاقات جانبية للتبديل، وتتفاعل مع بنوك المكثفات الموجودة، وتغير مقاومة الشبكة عند توصيلها وفصلها. يشرح هذا الدليل من أين تأتي التوافقيات العاكسة فعليًا، ولماذا يعتبر التشويه الخلفي من الشبكة مهمًا بقدر انبعاثات المحطة نفسها، وكيف يخمد المرشح سريع الاستجابة الرنين بدلاً من تضخيمه، وكيفية تحديد حجم التعويض لمحطة تحتوي أيضًا على تخزين البطارية. يختتم بقائمة تدقيق للتنسيق للمقاولين الهندسيين والمشتريات والإنشاءات الذين يعملون وفقًا لحدود رمز الشبكة عند نقطة الاتصال.

من أين تأتي التوافقيات في محطة الطاقة الكهروضوئية فعليًا؟

يقوم العاكس المتصل بالشبكة بالتبديل بترددات عدة كيلوهرتز ويعدل خرجًا أساسيًا. تنتج عملية التبديل نطاقات جانبية حول مضاعفات تردد التبديل، بينما ينتج حلقة التحكم في التيار تشويهًا منخفض الرتبة، خاصةً الرتبة الخامسة والسابعة، عندما يعمل العاكس عند حمل خفيف أو في ظل ظروف شبكة غير متوازنة. تقدم العواكس الحديثة ذات تردد التبديل العالي ومرشحات LCL تيارًا منخفضًا THD عند الخرج المقنن، ولكن الرقم يرتفع بشكل حاد أقل من 20 بالمائة من الطاقة المقدرة - وهي بالضبط المكان الذي تعمل فيه المحطة لجزء كبير من الصباح والمساء.

المصدر الثاني هو الشبكة نفسها. يظهر التشويه الخلفي من الأحمال الموجودة في المنبع عند نقطة الاتصال، وتشكل بنوك المكثفات بالمحطة، وسعة الكابل، ومقاومة المحول شبكة رنين يمكنها تضخيم تلك المكونات الخلفية. قد تفشل محطة تقيس عواكسها الخاصة على أنها متوافقة في تقييم الاتصال لأن التشويه المقاس عند نقطة القياس يهيمن عليه الرنين بدلاً من التوليد.

المصدر الثالث هو التفاعل. تشترك عواكس متعددة تعمل بالتوازي في نظام تجميع تيار متردد مشترك، ويمكن لحلقات التحكم الفردية الخاصة بها التفاعل بتردد منخفض، مما ينتج عنه تذبذب يظهر كتشويه دون أساسي أو كتذبذب طاقة. يؤدي إضافة مرشح إلى تغيير المقاومة التي يراها كل عاكس، وهذا هو السبب في أن التنسيق بين الأجهزة هو نشاط تصميم، وليس نشاط شراء.

يضيف التخزين بعدًا رابعًا. يقوم نظام البطارية بالشحن والتفريغ، لذلك ينعكس اتجاه التيار في جدول زمني، ويتصرف نظام تحويل الطاقة (PCS) كحمل أثناء الشحن. يمكن أن يتجاوز تيار التوافقي أثناء الشحن حالة التصدير، ويجب تحديد حجم المرشح للحالة الأسوأ من الحالتين بدلاً من الحالة التقليدية للتصدير فقط.

طريقة القياس تقرر الحكم. يتم تقييم حدود التوافقيات بشكل مختلف اعتمادًا على المعيار المشار إليه: يتطلب البعض نوافذ تجميع قصيرة جدًا، والبعض الآخر عشر دقائق أو ساعتين. يمكن لمحطة أن تجتاز طريقة واحدة وتفشل في طريقة أخرى بنفس الأجهزة. وافق على الطريقة مع مشغل الشبكة قبل الاختبار، واستخدم محلل من الفئة A، وسجل فترة التجميع في التقرير. الحصول على هذا بشكل خاطئ هو السبب الأكثر شيوعًا لطلب محطة متوافقة تكرار اختبار التشغيل، والتكرار في موقع بعيد مكلف لجميع المعنيين.

لماذا يغير الترشيح النتيجة للمحطات المتجددة

1. يتم تخفيف الرنين بدلاً من إثارته. يمكن لبنك المكثفات على خط تغذية بسعة كابل عالية أن يقدم رنينًا متوازيًا قريبًا من التوافقي الخامس أو السابع. يضخ مرشح سريع الاستجابة تيارًا معاكسًا عند التردد المشوه ويخمد الرنين بفعالية، بينما قد يقوم مرشح سلبي مضبوط بالقرب من نفس التردد ببساطة بنقل المشكلة إلى رتبة أخرى.

2. يتم قياس الامتثال لرمز الشبكة عند نقطة الاتصال. تنطبق حدود انبعاثات التوافقيات حيث تلبي المحطة الشبكة، وليس عند أطراف العاكس. يعالج التعويض في محطة التجميع القياس المهم، ويوفر تسجيل كل رتبة الدليل الذي سيطلبه مشغل الشبكة.

3. يتم التعامل مع تشويه الحمل الخفيف. يرتفع THD العاكس عند الخرج الجزئي، ومرشح AHF سريع الاستجابة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية مع اكتشاف دون دورة يحافظ على نظافة نقطة الاتصال خلال الساعات التي يكون فيها التصميم التقليدي غير متوافق.4. القدرة التفاعلية تقلل من عدد المعدات. يمكن للمرشح ذي الخرج التفاعلي توفير التيار التفاعلي المطلوب من قبل رمز الشبكة خلال فترات الانتقال حول شروق الشمس وغروبها، عندما يتغير الطلب التفاعلي بسرعة. يمكن أن يزيل ذلك جهاز تعويض منفصل من التصميم.

5. تنخفض خسائر الكابل والمحول. يساهم تيار التوافقي المتداول بين العواكس والمحول في خسائر I²R بشكل مستمر. يؤدي تقليله إلى تحسين نسبة أداء المحطة المقاسة، وهو أمر مهم لمناقشات الإيرادات والضمان مع مقاول EPC.

6. تحسين تنسيق الحماية. يؤثر تيار التشويه على التقاط المرحل وسلوك المصهر. تقليل التشويه يجعل إعدادات الحماية قابلة للتنبؤ، خاصة على خطوط التجميع الطويلة حيث يكون تيار الخطأ متواضعًا مقارنة بتيار الحمل.

7. يتم استيعاب التوسع المستقبلي. يتم توسيع المحطات على شكل كتل. يسمح الإطار المعياري، مثل عائلة خزانة التعويض المعيارية 150 kvar أو خزانة AHF قابلة للتوازي، للتعويض بالنمو مع المصفوفة بدلاً من استبدالها.

8. تحسين توفر العاكس. تقوم بعض العواكس بتقليل أو فصل الجهد عندما يتجاوز تشويه الجهد الحدود الداخلية، خاصة على الشبكات الضعيفة. يؤدي الجهد الأنظف عند أطراف العاكس إلى تقليل هذه الأحداث، والتي تظهر كإنتاج سنوي أعلى بدلاً من مقياس هندسي. في المحطات ذات ضمانات التوفر العدوانية، يمكن أن يؤثر هذا الاختلاف على أداء العقد.كيفية تحديد حجم وتنسيق التعويض في محطة طاقة كهروضوئية أو تخزينالخطوة 1 - قياس التشويه الخلفي قبل تشغيل المحطة.

يحدد المسح قبل الاتصال ما تحتويه الشبكة بالفعل. بدونه، لا يمكن فصل مساهمة المحطة عن الخلفية، وقد يتم تحديد حجم المرشح لحل مشكلة لم ينشئها. الخطوة 2 - مسح المحطة عند ثلاثة مستويات خرج.

سجل الطيف عند الخرج المنخفض والمتوسط والمقدر، بالإضافة إلى حالة الشحن إذا كان التخزين موجودًا. عادةً ما تكون أطياف الحمل الخفيف هي حالة التصميم للمواقع المتجددة، وليس الخرج المقدر.

الخطوة 3 - تحقق من خريطة الرنين. احسب الرنين المتوازي بين بنوك المكثفات الموجودة، وسعة الكابل، ومقاومة المحول، وتأكد من عدم تطابق أي نقطة رنين مع رتبة توافقي سائدة أثناء التشغيل العادي. إذا حدث ذلك، يجب وضع التعويض وضبطه لتخفيف تلك النقطة.

حالة المحطةمشكلة توافقي نموذجية

نهج التعويضعاكس واحد، شبكة ضعيفة

الخطوة 6 - التحقق باختبار مشهود. يتطلب العديد من مشغلي الشبكة اختبار امتثال عند نقطة الاتصال مع المحطة عند مستويات خرج متعددة. قم بإعداد إجراء الاختبار مسبقًا، بما في ذلك إعدادات المرشح، وسجل النتائج بنفس التنسيق الذي يستخدمه المشغل.

مرشح AHF سريع الاستجابة لحماية شبكة PV - اكتشاف دون دورة يحافظ على نقطة الاتصال متوافقة عند الحمل الخفيف.بالنسبة للمحطات التي تشمل أيضًا حملاً صناعيًا صغيرًا - ورشة عمل، مبنى صيانة وتشغيل، نظام تكييف هواء للتخزين - يكون التعويض عند لوحة التحميل أكثر فعالية بشكل عام من جهاز أكبر عند المدخل، لأنه يوقف تيار التوافقي من السفر عبر نظام التجميع على الإطلاق. غالبًا ما يكون وحدة 30A عند تلك اللوحة كافية، ويحتاج المرشح الرئيسي بعد ذلك فقط إلى التعامل مع تشويه جانب التوليد. راجع نطاق AHF الكامل لمقارنة الإطارات وخيارات التركيب قبل تثبيت التخطيط الكهربائي.ما سيطلبه مشغل الشبكة. توقع طلبات لدراسة الرنين، ونموذج التوافقيات، وصحيفة بيانات المرشح مع التصنيفات المعلنة، ودليل على أن المرشح لا يتداخل مع أنظمة التحكم في التموج أو ناقل الطاقة، وتقرير تشغيل مشهود. إعداد هذه الحزمة أثناء التصميم بدلاً من بعد التشغيل يحول التأخير المحتمل إلى مراجعة روتينية، ويظهر نوع الانضباط الهندسي الذي يقصر الموافقات المستقبلية لاتصال الشبكة لنفس المطور.

التباين الموسمي واليومي. يتغير أداء التوافقيات مع الإشعاع ودرجة الحرارة وظروف الشبكة. قد تتصرف محطة تم التحقق منها في يوم ربيعي مشمس بشكل مختلف في ضباب منتصف الصيف أو أثناء عاصفة شتوية عندما يكون الخرج منخفضًا والتشويه الخلفي مرتفعًا. قم بتضمين اختبار إشعاع منخفض في برنامج التشغيل، لأن هذه هي الحالة التي تجتمع فيها تشويه العاكس عند الحمل الخفيف وتأثيرات الرنين.

يتدفق تيار التوافقي من العواكس عبر المحولات والكابلات إلى نقطة الاتصال، وكل موصل يتبدد خسائر I²R على طول الطريق. في محطة كبيرة ذات خطوط تجميع طويلة، هذه الخسائر ليست تافهة؛ فهي تقلل الخرج المقاس وتزيد من درجة حرارة الموصل، مما يؤدي بدوره إلى تقليل سعة الكابل. التعويض الموضوع بالقرب من المصدر يقلل من التيار الذي يسافر، ويظهر الكسب في نسبة أداء المحطة وكذلك في تقرير الامتثال للتوافقيات.خطط للمرحلة الثانية. معظم مواقع الطاقة الكهروضوئية تبنى على شكل كتل، وتقييم التوافقيات للمرحلة الأولى نادرًا ما يعكس المرحلة الثانية بدقة. حدد إطارات ذات سعة احتياطية أو توفير واضح للتوازي، واحتفظ بدراسة الرنين كمستند حي، وأعد تشغيل التقييم عند تشغيل الكتلة التالية. المرشح الذي يزيد حجمه بنسبة 30 بالمائة عند اكتمال المرحلة الأولى يكون عادةً بالحجم المناسب بعد عامين.أسئلة متكررةهل لا تزال عواكس الطاقة الكهروضوئية الحديثة بحاجة إلى ترشيح توافقي؟

عند الخرج المقدر، غالبًا لا. عند الخرج المنخفض، غالبًا نعم: يرتفع THD بشكل حاد أقل من 20 بالمائة من التصنيف، ويمكن أن يدفع التشويه الخلفي للشبكة والرنين المحطة فوق حدود اتصالها. قم بالمسح عند الحمل الخفيف قبل استنتاج عدم الحاجة إلى مرشح.لماذا يعتبر التشويه الخلفي مهمًا لمحطة جديدة؟

لأن الامتثال يقاس عند نقطة الاتصال، وليس عند العاكس. يحدد التشويه الموجود في المنبع بالإضافة إلى انبعاثات المحطة القيمة المقاسة، ويمكن أن تفشل المحطة في التقييم حتى عندما تختبر عواكسها بشكل فردي على أنها متوافقة.هل يمكن لـ AHF أن يسبب رنينًا مع مرشحات العاكس؟

ليس إذا تم تنسيقه بشكل صحيح. يغير المرشح مقاومة الشبكة، لذلك يجب إعادة حساب خريطة الرنين بعد التثبيت. يجب أن يشمل التشغيل اختبار مسح أو اختبار خطوة للتأكد من عدم ظهور نقطة رنين جديدة بالقرب من رتبة سائدة.هل أحتاج إلى جهاز منفصل للطاقة التفاعلية؟

أحيانًا. يمكن للمرشح ذي القدرة التفاعلية أن يغطي المتطلبات المتواضعة وفترات الانتقال، بينما قد تحتاج المحطات ذات الالتزامات التفاعلية الأكبر أو مهام دعم الجهد إلى SVG مخصص. يعتمد القرار على رمز الشبكة وتصنيف المحطة.كيف يغير تخزين البطارية الحساب؟

الشحن يعكس اتجاه التيار ويمكن أن ينتج تشويهًا أعلى من التصدير. قم بالحجم حسب أسوأ حالة، وتأكد من أن المرشح يظل مستقرًا أثناء الانتقالات بين الشحن والتفريغ، عندما يتغير التيار بسرعة.

أين يجب تركيب المرشح في محطة كبيرة؟

عند النقطة التي تتطابق مع قياس الامتثال - عادةً محطة التجميع أو نقطة الاتصال - بالإضافة إلى وحدات محلية عند لوحات التحميل الداخلية. يترك التعويض المركزي فقط توافقيات التحميل الداخلية تتداول عبر نظام التجميع.

خاتمة

تفشل المحطات المتجددة في تقييمات التوافقيات لأسباب تتعلق بجودة العاكس بشكل ضئيل: تشغيل الحمل الخفيف، والتشويه الخلفي، والرنين مع السعة الموجودة. قم بقياس خط الأساس قبل الاتصال، وقم بالمسح عند ثلاثة مستويات خرج، وتحقق من خريطة الرنين، وقم بالحجم حسب أسوأ حالة للشحن والتفريغ، وقم بتنسيق التحكم مع متحكم المحطة. يحول المرشح سريع الاستجابة المستخدم بهذه الطريقة الامتثال من جدل إلى قياس.

تشغيل محطة طاقة كهروضوئية أو تخزين مع حدود توافقي؟

أرسل لنا الرسم البياني أحادي الخط، وصحائف بيانات العاكس، وحدود رمز الشبكة، وسنقوم بنمذجة الرنين، وتحديد حجم التعويض، وتوفير إجراء اختبار مشهود.

اتصل بفريق الطاقة المتجددة لدينا

.