מערכות אחסון אנרגיה ממלאות תפקיד מכריע במערכות כוח מודרניות, במיוחד עם החדירה הגוברת של מקורות אנרגיה מתחדשת. ארבע - הפעלת ריבוע של אחסון אנרגיה היא מושג חשוב המתאר את מאפייני זרימת הכוח בין מערכת אחסון האנרגיה לרשת החשמל.
על פי gb/t 44026 - 2024 "מפרט טכני לתא תא טרום -מפואר - סוג ליתיום - מערכת אחסון אנרגיה של סוללות יון", תפוקת הכוח של מערכת אחסון האנרגיה צריכה להיות מתכווננת בארבעה ריבועים1.
1. הרעיון הבסיסי של אחסון אנרגיה ארבעה ריבועים
1.1 הבנת גורם כוח
ישנם 4 הסגרות שצריך לקחת בחשבון.
ברבע הראשון, גם הכוח הפעיל (P) וגם ההספק המגיב (Q) של מערכת אחסון האנרגיה גדולים מ- 0. מערכת אחסון האנרגיה נמצאת במצב פריקה, משחררת כוח פעיל לרשת ומספקת פיצוי כוח תגובתי בו זמנית. בדרך כלל זה המקרה כאשר הרשת זקוקה לתמיכה נוספת בהספק פעיל ותמיכה בתגובה במהלך שיא - תקופות עומס2.
ברבע השני, הכוח הפעיל של מערכת אחסון האנרגיה הוא פחות מ- 0, והעוצמה המגיבה גדולה מ- 0. הרשת מספקת כוח פעיל למערכת אחסון האנרגיה, ואילו מערכת אחסון האנרגיה מספקת פיצוי כוח תגובתי לרשת. מצב זה יכול להתרחש כאשר לרשת יש גורם כוח מוביל והוא זקוק לפיצוי כוח תגובתי אינדוקטיבי, ומערכת אחסון האנרגיה יכולה לספוג כוח פעיל לטעינה תוך מתן כוח תגובתי2.
ברבע השלישי, גם הכוח הפעיל וגם הכוח המגיב של מערכת אחסון האנרגיה הם פחות מ- 0. הרשת מספקת הן כוח פעיל והן כוח תגובתי למערכת אחסון האנרגיה, ומערכת אחסון האנרגיה נמצאת במצב טעינה וסופגת כוח תגובתי מבחוץ. זהו מצב הטעינה הרגיל של מערכת אחסון האנרגיה כאשר לרשת יש כוח מספיק ויש לטעון את מערכת אחסון האנרגיה2.
ברבע הרביעי, הכוח הפעיל של מערכת אחסון האנרגיה גדול מ- 0, והעוצמה המגיבה פחותה מ -0. מערכת אחסון האנרגיה מספקת כוח פעיל לרשת וסופגת כוח תגובתי מבחוץ. ניתן להשתמש בזה כדי לווסת את מתח הרשת בתנאי הפעלה מסוימים, למשל, כאשר מתח הרשת גבוה מדי וזקוק לפיצוי כוח תגובתי קיבולי, מערכת אחסון האנרגיה יכולה לפרוק כוח פעיל תוך כדי ספיגת כוח תגובתי2.
1.2 חיזוק גורם כוח
באמצעות המשפט של Pythagoras אנו יכולים לחשב את הפרמטר השלישי מכל 2 מהפרמטרים הללו כדלקמן3.
המשפט של Pythagoras מציין A² + B²=C²
בנוסף אנו משתמשים בכלל Sohcahtoa
סינוס ϕ=הפוך/hypotenuse
Cos ϕ=סמוך/hypotenuse
שיזוף ϕ=הפוך/סמוך
1.3 זווית גורם כוח
זווית גורם הגורם המכונה בדרך כלל מכונה גם זווית פאזה.
המונח גורם כוח (PF) הוא פשוט היחס בין כוח אמיתי או "אמיתי" (P) לבין כוח (ים) לכאורה. בעוד שהספק תגובתי (Q) הוא הרכיב המגיב.
גורם כוח (pf)=כוח אמיתי kw (p) / כוח לכאורה KVA (ים)
לדוגמה עבור כוח אמיתי=80 kw, וכוח תגובתי=100 kva יש לנו
Pf=80/100=0.8
זה מייצג אובדן של 20%!!! ויכול להיות בהרבה חריגות להיות הרבה יותר גרועות3.
2. המשך של ארבעה - פעולת ריבוע
לארבע - הפעלת ריבוע של מערכת אחסון האנרגיה יש משמעות חשובה להפעלה יציבה וניהול יעיל של מערכת הכוח.
ראשית, זה יכול לשפר את איכות הכוח של רשת הכוח. על ידי התאמת הכוח הפעיל והתגובה ברביעים שונים, מערכת אחסון האנרגיה יכולה לפצות על תנודות הכוח וחוסר היציבות המתח הנגרמת על ידי מקורות אנרגיה מתחדשים, כמו רוח וכוח סולארי. לדוגמה, כאשר תפוקת כוח הרוח פוחתת לפתע, מערכת אחסון האנרגיה ברבע הראשון יכולה לשחרר במהירות כוח פעיל כדי לשמור על יציבות תדר הרשת והמתח4.
שנית, זה יכול לשפר את האמינות של מערכת הכוח. במקרה של תקלות ברשת או חירום, מערכת אחסון האנרגיה יכולה לפעול ברביעים שונים כדי לספק תמיכה בכוח חירום ופיצוי כוח תגובתי. לדוגמה, במהלך תקלת מעגל של רשת חשמל קצרה- מעגל, מערכת אחסון האנרגיה בשילוב עם מפצה סינכרוני סטטי (STATCOM) יכולה להזרים או לספוג כוח פעיל ומגיב באנטיפטיה עם הקו זורם כדי ללחוץ את התנודות ולייצב את מערכת הכוח4.
לבסוף, זה יכול לשפר את יעילות השימוש במכשירי אחסון אנרגיה. פעולת הרבע - רביעית מאפשרת למערכת אחסון האנרגיה לטעון ולפרוק בזמנים שונים ובתנאי גורם כוח שונים, תוך שימוש מלא ביכולת הסוללה ומדיה אחסון אנרגיה אחרת4.
3. טכנולוגיות של Realization של ארבע - פעולת ריבוע
מימוש ארבעת פעולת הרבע - ריבוע של מערכת אחסון האנרגיה תלויה בעיקר במערכת המרת הכוח (PCS) ובאסטרטגיית הבקרה.
עבור המחשבים האישיים, זה בדרך כלל מאמצת טופולוגיה ממיר רמה רב -, כגון ממיר ה- H - Bridge (CHB). ממיר ה- CHB - מערכת אחסון אנרגיה סוללות מבוססת סוללות (BESS) יכולה לממש את הפעולה הרביעית של ארבעת - על ידי שליטה על זרימת הכוח בין הסוללה לרשת5ו כפי שהוצע בעיתון "ארבעה ריבועים מבצעים פעולת פעולות על מערכת קיבולת גבוהה- שנאי מתח גדול - קיבולת המשלבת אחסון אנרגיה סוללות ופיצוי כוח תגובתי", על ידי פירוק וקטור של ווקטור של סגור {}}}} נוצר על תנאי שלב, {}}}}}. ניתן לפצות גורם כוח מודולים מבלי לעלות על גבול המיקרו - מחזורים6.
מבחינת אסטרטגיית בקרה נדרשת אסטרטגיית בקרה מקיפה. לדוגמה, אסטרטגיית הבקרה המוצעת ל- CHB - BES מבוססת כוללת פירוק כמותי של רכיבי זרם הסוללה עם פילטר LC, השגת הטווח האפשרי של הימנעות מיקרו- מחזורים תחת ארבעה {}} quadrant הפעלה, וניתוח אסטרטגיית המודנציה המאוחדת בביצוע {under {}}} uclice incers inder {unced into inder {unted intor {ucces intor {unted iner {unter inder, - שוויון מצב שלב שלב7.
דוגמא נוספת היא ארבע מערכת ויסות הכוח - ריבוע המוצעת על ידי המחלקה להנדסת חשמל אוניברסיטת צינגהואה ויחידות אחרות. מערכת זו משלבת אחסון אנרגיה ו- STATCOM, ויכולה לספק פיצויים של פיצוי כוח, ויסות ותמיכה לתפקידי האקראיות, צורת הגל וחוסר הוודאות של אנרגיה חדשה. זה יכול להגיב למשלוח רשת ב -5 אלפיות השנייה ולהבין את ההתאמה המהירה של הכוח הפעיל מ- 0 ל- 100% בטווח של 150 אלפיות השנייה8.
4. מקרי יישום של ארבעה - פעולת ריבוע
In some large - scale wind - solar - storage power plants, the energy storage system can operate in different quadrants according to the output of wind and solar power and the demand of the grid. כאשר הרוח והעוצמה הסולארית נמצאים בשפע, מערכת אחסון האנרגיה יכולה לפעול ברבע השלישי כדי לטעון ולאחסן אנרגיה; כאשר הרוח והעוצמה הסולארית אינם מספיקים, היא יכולה לפעול ברבע הראשון לשחרור ואספקת כוח לרשת.
ברשת חלוקת הכוח, מערכת אחסון האנרגיה יכולה לשמש גם לוויסות מתח ולפיצוי כוח תגובתי. על ידי הפעלה ברביע השני והרביעי, הוא יכול להתאים את המתח של רשת ההפצה ולשפר את גורם הכוח של הצד המשתמש9.
ארבע - הפעלת ריבוע של מערכות אחסון אנרגיה היא טכנולוגיה חשובה במערכות כוח מודרניות. זה יכול לשפר את איכות החשמל, לשפר את אמינות המערכת ולהגדיל את יעילות השימוש במכשירי אחסון אנרגיה. עם פיתוח רציף של טכנולוגיות אנרגיה חדשות והביקוש הגובר ליציבות מערכת החשמל, ארבע הפעילות הרבע- של מערכות אחסון אנרגיה תמלא תפקיד חשוב יותר ויותר במערכת הכוח העתידית.
[1] GB/T 44026 - 2024, מפרט טכני לתא תא טרום -פרה - סוג ליתיום - מערכת אחסון אנרגיה של סוללות יון.
[2] ועדה מיוחדת לטכנולוגיית אחסון אנרגיה, מבוא לדרישות טכניות לבקרת חשמל במערכות אחסון אנרגיה.
[3] Fastron Electronics, כיצד פועל תיקון גורמי חשמל.
[4] Douding.com, ארבע - שיטת תכנון אחסון אנרגיה מרובע לשיפור יכולת הצריכה הפוטו -וולטאית ובטיחות רשתות ההפצה.
[5] IEEE, ארבעה - בקרת פעולת ריבוע של מפל H - מערכת אחסון אנרגיה סוללה ממיר סוללה.
[6] הליכי ה- CSEE, ארבעה - טכנולוגיית בקרת הפעלה ריבועית לטכנולוגיית - מתח ישיר - Hung גדול - מערכות קיבולת עם אחסון אנרגיה סוללה ופיצוי כוח תגובתי.
[7] AEPS, אסטרטגיית תצורה אופטימלית לאחסון אנרגיה ברשתות הפצה בהתחשב בארבע - פלט כוח ריבוע.
[8] חדשות אוניברסיטת Tsinghua, ארבע - מערכת ויסות כוח ריבועית.
[9] Douding.com, מחקר על אסטרטגיית בקרה ישיר + בקרה של מערכת BESS.
