Bagaimanakah kualiti kuasa grid pintar dikawal?

Dengan integrasi meluas sumber tenaga baharu seperti tenaga suria, tenaga angin dan tenaga biojisim ke dalam rangkaian pengagihan dalam bentuk penjanaan teragih, mikrogrid dan stesen kuasa kecil dan sederhana (termasuk stesen penyimpan tenaga dan stesen pengecas kenderaan elektrik), grid pintar dalam situasi baharu kini berdepan dengan banyak masalah baharu. Struktur kawalan kualiti kuasa di bawah senibina grid pintar terutamanya terdiri daripada penjanaan teragih, rangkaian penghantaran dan pengagihan, beban penggunaan tenaga, kompensator kualiti kuasa, dan lain-lain.

Dengan integrasi yang meluas bagi sumber tenaga baharu seperti tenaga suria, tenaga angin dan tenaga biojisim ke dalam rangkaian pengagihan dalam bentuk penjanaan teragih, mikrogrid dan stesen kuasa berskala kecil dan sederhana (termasuk stesen penyimpan tenaga dan stesen pengecas kenderaan elektrik), grid pintar dalam situasi baharu ini sedang berhadapan dengan banyak masalah baharu. Struktur kawalan kualiti kuasa dalam senibina grid pintar terutamanya terdiri daripada penjanaan teragih, rangkaian penghantaran dan pengagihan, beban penggunaan tenaga, kompensator kualiti kuasa dan sebagainya. Di satu pihak, sebagai daya penggerak utama dalam integrasi tenaga baharu, integrasi yang meluas peralatan penukaran elektronik kuasa telah membawa ciri dan masalah baharu dalam kualiti kuasa pada rangkaian penghantaran dan pengagihan, yang mendesak untuk diselesaikan. Di pihak yang lain, kepelbagaian, ketaklinearan dan kesan beban di sisi pengguna semakin menjadi-jadi, menyebabkan penggunaan tenaga elektrik secara berkesan menjadi satu perkara yang mendesak. Masalah-masalah baharu ini membawa peluang dan cabaran kepada teknologi kawalan kualiti kuasa. Sebagai teras grid pintar, mikrogrid merupakan satu sistem kompleks tak linear yang menggabungkan pelbagai sumber tenaga. Sumber tenaga teragih di dalamnya mempunyai ciri-ciri seperti silih, kekompleksan, kepelbagaian dan ketidakstabilan. Masalah dan ciri kualiti kuasa yang baharu semakin ketara. Oleh itu, salah satu isu utama yang mendesak untuk dikaji dan diselesaikan bagi memastikan operasi selamat dan stabil rangkaian pengagihan apabila disambungkan dengan mikrogrid ialah masalah kualiti kuasa.
Klasifikasi peranti pampasan kualiti kuasa
Teknologi kawalan pampasan kualiti kuasa boleh dibahagikan kepada teknologi kawalan aktif dan teknologi rawatan pasif. Bagi isu kualiti kuasa yang berbeza, peranti pampasan yang sepadan dikelaskan dan diperkenalkan. Teknologi kawalan pasif menekan atau menangani isu kualiti kuasa seperti harmonik, kuasa reaktif, dan ketidakseimbangan fasa tiga dengan menyambungkan kompensator elektronik kuasa tambahan secara selari atau siri. Peranti pampasan terutamanya merangkumi penapis kuasa pasif (PPF), penapis kuasa aktif (APF), penapis kuasa aktif hibrid (HAPF), kompensator kuasa reaktif, pengadun semula voltan dinamik (DVR), dan pengawal kualiti kuasa bersepadu (UPQC), dan lain-lain. Di antaranya, kompensator kualiti kuasa berdasarkan penukar multilevel modular (MMC) semakin menjadi tumpuan kajian dan trend masa depan dalam teknologi pengurusan kualiti kuasa sederhana dan voltan tinggi disebabkan oleh struktur kaskad voltan rendah modularnya. Teknologi kawalan aktif melibatkan peralatan elektrik atau sumber kuasa bertabur mengubah ciri-ciri rintangan masukan atau keluaran mereka untuk menyeimbangkan fungsi pengurusan kualiti kuasa. Teknologi kawalan kualiti kuasa aktif tidak sahaja meningkatkan kadar penggunaan kuasa, tetapi juga meningkatkan keseluruhan kualiti kuasa sistem tanpa perlu menambah kompensator tambahan.
2. Kaedah kawalan untuk kompensator kualiti kuasa
Pada masa ini, kompensator kualiti kuasa kebanyakannya menggunakan penukar jenis sumber voltan atau jenis sumber arus. Kaedah kawalan arus yang biasa digunakan untuk kompensator terutamanya merangkumi: kawalan histerisis, kawalan tanpa langkah, kawalan model prediktif, kawalan berkadar penyepaduan (PI), kawalan berkadar resonan (PR), kawalan berulang dan kawalan robust bukan linear, dan lain-lain. Selain itu, dengan meningkatkan kawalan arus konvensional, prestasi kawalan mod tunggal arus tersebut boleh ditingkatkan. Sebagai contoh, kaedah kawalan yang menggabungkan PI konvensional dan PI vektor boleh mempermudah proses pengesanan harmonik. Kaedah kompensasi pembahagian frekuensi harmonik, berbanding dengan kaedah kompensasi jalur penuh tradisional, meningkatkan ketepatan pengesanan dan ketepatan kompensasi bagi setiap harmonik, serta sangat sesuai digunakan dalam pelbagai peranti penapis kuasa aktif hibrid tegangan tinggi dan rendah, dan lain-lain.
3. Analisis dan kawalan kualiti kuasa bagi stesen kuasa berkelompok bersekala besar
Dengan peningkatan kadar penembusan stesen kuasa agihan berskala besar seperti tenaga suria dan tenaga angin (pada tahap 10 kV hingga 35 kV), interaksi dan penggandaan harmonik yang dihasilkan oleh sistem stesen kuasa agihan yang utamanya terdiri daripada pelbagai penyongsang dengan sistem penghantaran dan pengagihan kuasa semakin kompleks. Harmonik yang dikeluarkan oleh stesen kuasa agihan mempunyai ciri frekuensi tinggi dan julat frekuensi yang luas. Hubungan antara faktor penguatan resonan, tertib harmonik dan jarak penghantaran bagi stesen kuasa agihan tipikal. Semasa penyebaran harmonik dalam grid penghantaran, harmonik ini dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kemuatan teragih dalam talian penghantaran dan voltan harmonik latar belakang, yang akan menyebabkan penguatan resonan arus dan voltan. Terdapat dua penyelesaian kawalan yang boleh menekan masalah resonan siri-selari harmonik julat lebar dalam rangkaian penghantaran, iaitu: mengubah parameter rangkaian penghantaran dan menghilangkan resonan menerusi reaktor selari; Memasang peranti penapis kuasa aktif hibrid tegangan tinggi untuk mengurangkan kandungan arus harmonik yang mengalir ke dalam grid kuasa.