Hvordan kontrolleres strømkvaliteten i et smart grid?

Med den omfattende integration af nye energikilder såsom solenergi, vindenergi og biomasseenergi i distributionsnettet i form af decentrale kraftvarmeanlæg, mikronet og små og mellemstore kraftværker (herunder energilagrende kraftværker og elbil- opladningsstationer), står det intelligente net under den nye situation over for mange nye udfordringer. Strukturen for spændingskvalitetsstyring under arkitekturen for smart grid består hovedsageligt af decentrale kraftvarmeanlæg, transmissions- og distributionsnet, elforbrugslaster, spændingskvalitetskompensatorer osv.

Med den omfattende integration af nye energikilder såsom solenergi, vindenergi og biomasseenergi i distributionsnettet i form af decentrale elproduktion, mikronet og små og mellemstore kraftværker (herunder energilagrende kraftværker og elbil- opladningsstationer), står det intelligente net under de nye forhold over for mange nye problemer. Strømkvalitetskontrolstrukturen under den intelligente netarkitektur består hovedsageligt af decentrale elproduktion, transmissions- og distributionsnet, elforbrugslaster, kompenseringsudstyr for strømkvalitet mv. For det første har den omfattende integration af kraftelektroniske konverteringsudstyr som den centrale drevkraft for integration af ny energi ført til nye karakteristika og problemer i forhold til strømkvaliteten i transmissions- og distributionsnet, hvilket akut skal løses. For det andet er diversiteten, ikke-lineariteten og påvirkningen af lasterne på forbrugssiden blevet stadig mere alvorlige, hvilket gør effektiv anvendelse af elektrisk energi til en akut sag. Disse nye problemer medfører både muligheder og udfordringer for teknologien til kontrol af strømkvalitet. Som kernen i det intelligente net er mikronettet et ikke-lineært komplekst system, der kobler flere energikilder. De decentrale energikilder har karakteristika såsom intermitterende, kompleksitet, diversitet og ustabilt. De nye problemer og egenskaber ved dets strømkvalitet bliver stadig mere fremtrædende. Derfor er et af de vigtigste spørgsmål, som akut skal undersøges og løses for at sikre det sikre og stabile drift af distributionsnettet under tilslutning af mikronet, spørgsmålet om strømkvalitet.
Klassificering af kvalitetskompensatorer for elektrisk kraft
Kontrolteknologi for kraftkvalitetskompensation kan opdeles i aktiv kontrolteknologi og passiv behandlingsteknologi. For forskellige kraftkvalitetsproblemer klassificeres og introduceres de tilsvarende kompenseringsenheder. Passiv kontrolteknologi undertrykker eller løser kraftkvalitetsproblemer såsom harmoniske svingninger, reaktiv effekt og trefase ubalance ved at tilføje ekstra kraftelektroniske kompenseringsenheder i parallel eller serie. Kompenseringsenheder omfatter hovedsageligt passive effektfilter (PPF), aktive effektfilter (APF), hybride aktive effektfilter (HAPF), reaktiv effekt-kompensatorer, dynamisk spændingsrestaurator (DVR) og integreret kraftkvalitetsregulator (UPQC) osv. Blandt disse er kraftkvalitetskompensatoren baseret på modulær flerniveauomformer (MMC) ved at blive et forskningsområde og en fremtidstrend inden for teknologi til styring af kraftkvalitet i medium- og højspændingssystemer på grund af sin lavspændingsmodulære kaskadestruktur. Aktiv kontrolteknologi omfatter elektrisk udstyr eller distribuerede strømkilder, som ændrer deres indgangs- eller udgangsimpedanskarakteristikker for at balancere funktionen for kraftkvalitetsstyring. Aktiv kontrolteknologi for kraftkvalitet forbedrer ikke kun udnyttelsesgraden af strøm, men forbedrer også systemets samlede kraftkvalitet uden behov for at tilføje ekstra kompenseringsenheder.
2. Kontrolmetoder for kvalitetskompensatorer til elektrisk strøm
I øjeblikket anvender kvalitetskompensatorer til elektrisk strøm hovedsageligt konvertere af spændingskildetypen eller strømkildetypen. De almindeligt anvendte strømkontrolmetoder for kompensatorer omfatter primært: hysteresekontrol, trinløs kontrol, modelprædiktiv kontrol, proportional integreret (PI) kontrol, proportional resonans (PR) kontrol, repetitiv kontrol og ikke-lineær robust kontrol osv. Derudover kan kontrolpræstationen for den enkelte strømkontroltilstand forbedres ved at forbedre den almindelige strømkontrol. For eksempel kan den kontrolmetode, som kombinerer almindelig PI og vektor PI, forenkle processen for harmonisk detektion. Metoden med harmonisk frekvensdelingskompensation forbedrer i forhold til den traditionelle helbåndskompensationsmetode detekteringsnøjagtigheden og kompensationsnøjagtigheden for hver harmonisk og er især velegnet til forskellige high- og lavspændingshybrid aktive effektfiltre osv.
3. Kvalitetsanalyse og kontrol af store decentrale kraftværker
Med den stigende gennemtrængning af store decentrale kraftværker såsom sol- og vindenergi (10 kV til 35 kV niveauer), er vekselvirkningen og koblingen af harmoniske frekvenser, der genereres af decentrale kraftværkssystemer, som hovedsageligt består af flere inverters, med transmissions- og distributionsnettet blevet mere kompleks. De harmoniske frekvenser, der genereres af decentrale kraftværker, udviser egenskaber som høj frekvens og bred frekvensområde. Sammenhængen mellem resonansforstærkningsfaktoren, harmonisk orden og transmissionsafstand for et typisk decentralt kraftværk. Under udbredelsen af harmoniske frekvenser i transmissionsnettet påvirkes de af faktorer såsom den delte kapacitet i transmissionsledningerne og den eksisterende harmoniske spænding i baggrunden, hvilket kan føre til resonantforstærkning af strøm og spænding. Der findes to løsninger til bekæmpelse af problemet med serie- og parallelresonans for bredbåndsharmonikker i transmissionsnettet, nemlig: ændring af transmissionsnettet parametre og eliminering af resonans gennem parallelle reaktorer; installation af højspændings hybride aktive effektfilterenheder for at reducere indholdet af harmonisk strøm, der ledes ind i elnettet.