Sustavi za skladištenje energije igraju ključnu ulogu u modernim elektroenergetskim sustavima, posebno s povećanjem prodora obnovljivih izvora energije. Četiri - kvadrant rada pohrane energije važan je koncept koji opisuje karakteristike protoka snage između sustava za skladištenje energije i električne mreže.
Prema GB/T {44026 - 2024} "Tehnička specifikacija za montabnu kabinu - Upišite litij - ionsku za skladištenje energije ionske baterije", napajački izlaz sustava za skladištenje energije trebao bi biti podesiv u četiri kvadranta1.
1.Bazični koncept skladištenja energije četiri kvadranta
1.1 Rasvajanje faktora snage
Postoje 4 karantene koje je potrebno uzeti u obzir.
U prvom kvadrantu, i aktivna snaga (P) i reaktivna snaga (q) sustava za skladištenje energije veći su od 0. Sustav za skladištenje energije je u stanju ispuštanja, oslobađajući aktivnu energiju na mrežu i istovremeno pružajući naknadu reaktivne snage. To je obično slučaj kada mreža treba dodatnu aktivnu snagu i podršku reaktivne snage tijekom razdoblja vrha -2.
U drugom kvadrantu, aktivna snaga sustava za pohranu energije je manja od 0, a reaktivna snaga veća je od 0. Mreža isporučuje aktivnu snagu u sustavu za skladištenje energije, dok sustav za skladištenje energije pruža kompenzaciju reaktivne snage na mreži. Ova se situacija može dogoditi kada mreža ima vodeći faktor snage i treba mu induktivnu reaktivnu kompenzaciju snage, a sustav za skladištenje energije može apsorbirati aktivnu snagu za punjenje istovremeno pružajući reaktivnu snagu2.
U trećem kvadrantu, i aktivna snaga i reaktivna snaga sustava za skladištenje energije manja su od 0. Grida isporučuje i aktivnu snagu i reaktivnu snagu na sustav skladištenja energije, a sustav za skladištenje energije je u stanju punjenja i apsorbira reaktivnu snagu izvana. Ovo je normalno stanje punjenja u sustavu za skladištenje energije kada mreža ima dovoljnu snagu i sustav za skladištenje energije treba napuniti2.
U četvrtom kvadrantu, aktivna snaga sustava za skladištenje energije veća je od 0, a reaktivna snaga je manja od 0. Sustav za skladištenje energije pruža aktivnu snagu u mrežu i apsorbira reaktivnu snagu izvana. Ovo se može koristiti za regulaciju napona rešetke tijekom određenih radnih uvjeta, na primjer, kada je napon rešetke previsok i potrebna je kapacitivna kompenzacija reaktivne snage, sustav za skladištenje energije može ispustiti aktivnu snagu, a istovremeno apsorbira reaktivnu snagu2.
1.2kalkulirajući faktor snage
Koristeći Pitagorasovu teoremu možemo izračunati treći parametar iz bilo koje 2 od ovih parametara kako slijedi3.
Pitagorasova teorema navodi a² + b²=c²
Pored toga koristimo pravilo sohcahtoa
Sine ϕ=suprotna/hipotenuza
Cos ϕ=susjedna/hipotenusa
Tan ϕ=nasuprot/susjedno
1.3 Snažni kut faktora
Kut faktora snage također se obično odnosi na fazni kut.
Izraz faktor snage (PF) jednostavno je omjer između stvarne ili "istinske" snage (P) i prividne snage. Dok je reaktivna snaga (q) reaktivna komponenta.
Faktor snage (PF)=Real Power KW (P) / Prividna snaga KVA (S)
Na primjer za stvarnu snagu=80 kW i reaktivna snaga=100 kva imamo
Pf=80/100=0.8
Predstavlja gubitak od 20%!!! i može li u mnogim biti puno gore3.
2. Poznavanje četiri - kvadrant
Četiri - kvadrant rada sustava za pohranu energije ima važan značaj za stabilan rad i učinkovito upravljanje elektroenergetskim sustavom.
Prije svega, može poboljšati kvalitetu snage električne mreže. Podešavanjem aktivne i reaktivne snage u različitim kvadrantima, sustav za skladištenje energije može nadoknaditi fluktuacije snage i nestabilnost napona uzrokovane obnovljivim izvorima energije, poput vjetra i solarne energije. Na primjer, kada se izlaz snage vjetra naglo smanjuje, sustav za skladištenje energije u prvom kvadrantu može brzo osloboditi aktivnu snagu kako bi održao stabilnost frekvencije i napona rešetke4.
Drugo, može poboljšati pouzdanost elektroenergetskog sustava. U slučaju grešaka ili hitnih slučajeva mreže, sustav za skladištenje energije može raditi u različitim kvadrantima kako bi osigurao potporu za hitnu energiju i kompenzaciju reaktivne snage. Na primjer, tijekom kratke mreže napajanja - greška kruga, sustav za pohranu energije u kombinaciji sa statičkim sinkronim kompenzatorom (STATCOM) može ubrizgati ili apsorbirati aktivnu i reaktivnu snagu u antipamiji s protocima linije kako bi se oscilacije i stabilizirali sistem napajanja i stabiliziranje4.
Konačno, može poboljšati učinkovitost korištenja uređaja za skladištenje energije. Četvero - kvadrantni rad omogućava sustavu za pohranu energije da puni i ispuštanje u različito vrijeme i u različitim uvjetima faktora snage, iskorištavajući u potpunosti kapacitet baterije i drugih medija za pohranu energije4.
3. Tehnologije orealizacije četiri - kvadrant operacije
Realizacija četvero - kvadrantskog rada sustava za pohranu energije uglavnom ovisi o sustavu pretvorbe snage (PCS) i strategiji upravljanja.
Za računala obično prihvaća multi - topologiju pretvarača razine, poput kaskadnog mosta H - mosta (CHB). CHB pretvarač - temeljen na sustavu za pohranu energije baterije (BESS) može realizirati četvero - kvadrantni rad kontrolirajući protok napajanja između baterije i mreže5. 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 - modules Faktor snage može se nadoknaditi bez prekoračenja mikro -6.
U smislu strategije kontrole, potrebna je sveobuhvatna strategija kontrole. Na primjer, strategija kontrole koja je predložena za CHB - utemeljena na BESS -u uključuje kvantitativno raspadanje komponenti struje baterije s LC filtrom, dobivanje izvedivog raspona izbjegavanja mikro - ciklusa pod četvero - {} {} {} {4 {{{{{{{{{{{{{ćajce modula " fazno stanje izjednačavanja naboja7.
Drugi primjer je četvero - sustav regulacije kvadranta koji je predložio Odjel za elektrotehniku Sveučilišta Tsinghua i druge jedinice. Ovaj sustav kombinira skladištenje energije i STATCOM i može pružiti kompenzaciju snage, regulaciju i podršku za slučajnost, valni oblik i nesigurnost nove energije. Može odgovoriti na mrežu u 5 milisekundi i ostvariti brzo podešavanje aktivne snage od 0 do 100% unutar 150 milisekundi8.
4. Slučajevi aplikacije četiri - kvadrant operacije
U nekim velikim - vjetrom vjetrom - solarnom - elektranama za pohranu, sustav za pohranu energije može raditi u različitim kvadrantima prema izlazu vjetra i solarne energije i potražnju mreže. Kad vjetar i solarna energija obiluju, sustav za skladištenje energije može raditi u trećem kvadrantu za punjenje i skladištenje energije; Kad vjetar i solarna energija nisu dovoljni, može djelovati u prvom kvadrantu za pražnjenje i napajanje na mrežu.
U mreži za distribuciju energije, sustav za pohranu energije također se može koristiti za regulaciju napona i kompenzaciju reaktivne snage. Radom u drugom i četvrtom kvadrantima može prilagoditi napon distribucijske mreže i poboljšati faktor snage korisničke strane9.
Četiri - kvadrant rada sustava za pohranu energije važna je tehnologija u modernim elektroenergetskim sustavima. Može poboljšati kvalitetu snage, poboljšati pouzdanost sustava i povećati učinkovitost korištenja uređaja za skladištenje energije. S kontinuiranim razvojem novih energetskih tehnologija i sve većom potražnjom za stabilnošću elektroenergetskog sustava, četiri - kvadrantska operacija sustava za skladištenje energije igrat će sve važnije ulogu u budućem elektroenergetskom sustavu.
[1] GB/T {44026 - 2024, Tehnička specifikacija za montažnu kabinu - Upišite litij - ionsku bateriju za pohranu energije.
[2] Posebni odbor za tehnologiju skladištenja energije, Uvod u tehničke zahtjeve za kontrolu energetskog skladištenja energije.
[3] Fastron Electronics, kako funkcionira korekcija faktora snage.
[4] Douding.com, četiri - metoda planiranja kvadranta za pohranu energije za poboljšanje kapaciteta fotonaponske potrošnje i sigurnosti distribucijskih mreža.
[5] IEEE, četiri - Kvadrantska kontrola kaskade H - Most Converter Converter Battery System System.
[6] Zbornik radova CSEE, četiri - Kvadrantska tehnologija upravljanja upravljanjem za visoku - napon izravno - objesili su velike - sustave kapaciteta s skladištenjem energije baterije i kompenzacijom reaktivne snage.
[7] AEPS, optimizirana strategija konfiguracije za pohranu energije u distribucijskim mrežama s obzirom na četiri - kvadrantska snaga.
[8] Vijesti Sveučilišta Tsinghua, četiri - sustav regulacije kvadranta.
[9] Douding.com, Istraživanje izravne snage + strategija kontrole sustava BESS.