W fali przyspieszania transformacji globalnej struktury energii w kierunku energii odnawialnej, falowniki połączone siatką, jako kluczowy sprzęt do osiągnięcia konwersji energii i połączenia siatki, bezpośrednio wpływają na wydajność i stabilność połączenia sieci energetycznej poprzez rozwój technologiczny i aktualizacje zastosowania. Od nowych źródeł energii, takich jak fotowoltaiki i energia wiatru, po systemy mikrosieci, falowniki podłączone do sieci stale wprowadzają innowacje w zakresie integracji siatki mocy z nowymi wysokościami.
Efektywna technologia konwersji energii: Klucz do poprawy wydajności połączenia siatki
Podstawową funkcją falowników podłączonych do siatki jest konwersja prądu stałego na prąd przemienny, który spełnia wymagania siatki mocy, a ich wydajność konwersji energii jest ważnym wskaźnikiem pomiaru wydajności. Wczesne falowniki połączone siatką często stosowały tradycyjne dwupoziomowe struktury topologiczne, które, choć proste w strukturze, miały problemy, takie jak wysoka zawartość harmoniczna i ograniczona wydajność konwersji. Wraz z rozwojem technologii trzypoziomowe i wielopoziomowe struktury topologii stopniowo stały się głównym nurtem. Przyjmując trzypoziomową topologię NPC (neutralne zaciski punktowe) jako przykład, zwiększa liczbę poziomów, aby zbliżyć się do fali sinusoidalnej, skutecznie zmniejszając zawartość harmoniczną i zmniejszając naprężenie napięcia na urządzeniach przełączających, poprawiając w ten sposób wydajność inwertera. W dużej elektrowni fotowoltaicznej falownik połączony siatką z trzypoziomową topologią osiągnął wydajność konwersji 98,5%, czyli punkty procentowe 2-3 wyższe niż tradycyjne dwuopoziomowe falowniki i znacznie poprawia przychody wytwarzania energii stacji.
Tymczasem zastosowanie nowych urządzeń półprzewodników energetycznych zapewnia również obsługę poprawy wydajności konwersji. W porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami na bazie krzemu, urządzenia z węglikiem krzemu (SIC) i azotkiem galu (GAN) mają niższy oporność i wyższą częstotliwość przełączania. Falowniki podłączone do sieci przy użyciu urządzeń SIC mogą działać przy wysokich częstotliwościach, zmniejszać straty przełączania i dodatkowo poprawić wydajność konwersji energii. W niektórych wysokiej klasy projektach związanych z siatką wiatrową falowniki podłączone do sieci oparte na urządzeniach SIC zwiększyły ogólną wydajność systemu do 99%, skutecznie obniżając koszty wytwarzania energii i zwiększając konkurencyjność rynkową generowania energii odnawialnej.
Inteligentna technologia kontroli: osiągnięcie precyzyjnego połączenia siatki i stabilne działanie
Nowoczesne falowniki podłączone do siatki szeroko przyjmują inteligentną technologię sterowania, aby osiągnąć precyzyjne dopasowywanie i stabilne działanie z siatką energetyczną. Wprowadzając cyfrowe procesory sygnałów (DSP) i mikrokontrolery (MCU), falowniki podłączone do siatki mogą zbierać parametry, takie jak napięcie, częstotliwość i faza siatki mocy oraz dostosować ich charakterystykę wyjściową na podstawie tych parametrów. Na przykład, gdy napięcie siatki mocy zmienia się, inteligentne algorytmy kontrolne mogą szybko dostosować amplitudę i fazę napięcia wyjściowego falownika, aby zapewnić stabilne połączenie między wyjściową energią elektryczną a siecią mocy, unikając awarii połączenia siatki lub wpływu na siatkę mocy spowodowaną miskiem napięcia.
Zastosowanie inteligentnych algorytmów w kontroli maksymalnej śledzenia punktów mocy (MPPT) jest również stale aktualizowane. Tradycyjne algorytmy MPPT, takie jak metoda obserwacji perturbacji i metoda przyrostu przewodnictwa, cierpią z powodu powolnej szybkości odpowiedzi i podatności na lokalną optimę. Nowy inteligentny algorytm MPPT, w połączeniu z sztuczną inteligencją i technologią uczenia maszynowego, może szybko i dokładnie znaleźć maksymalny punkt mocy modułów fotowoltaicznych w oparciu o zmiany czynników środowiskowych, takich jak intensywność światła i temperatura, poprawa wydajności wytwarzania energii w systemach fotowoltaicznych. W złożonych warunkach oświetlenia falowniki podłączone do siatki z wykorzystaniem inteligentnych algorytmów MPPT mogą zwiększyć wytwarzanie energii elektrowni fotowoltaicznych o 5-10%, skutecznie poprawiając wydajność wykorzystania energii.
Ponadto falowniki podłączone do siatki mogą również przejść przez usterki siatki mocy. Gdy w siatce mocy występują uskoki, takie jak krople napięcia i fluktuacje częstotliwości, inteligentna technologia kontroli może utrzymać działanie falownika przez pewien czas i wstrzykiwać moc reaktywną do siatki, pomagając przywrócić stabilność i zwiększyć zdolność i stabilność przeciwdziałania interferencji siatki.
Rozszerzenie scenariusza aplikacji: od nowej generowania energii po systemy mikrosieci
Podstawowe zastosowania w dziedzinie wytwarzania energii fotowoltaicznej
W systemach wytwarzania energii fotowoltaicznej falowniki podłączone do siatki są kluczowym sprzętem do osiągnięcia połączenia siatki energii elektrycznej. Zarówno scentralizowane elektrownie fotowoltaiczne na dużą skalę, jak i rozproszone fotowoltaiczne projekty wytwarzania energii polegają na obsłudze falowników połączonych z siatką. W dużych elektrowniach fotowoltaicznych falowniki podłączone do siatki na poziomie megawatowym przekształcają prąd stały generowany przez dużą liczbę modułów fotowoltaicznych w prąd naprzemiennie i łączą ją z siatką poprzez przesyłane transformatory, aby osiągnąć transmisję energii na dużą skalę. W rozproszonych scenariuszach wytwarzania energii fotowoltaicznej, takimi jak przemysłowe i komercyjne fotowoltaiki na dachu, fotowoltaiki mieszkalne itp., Falowniki podłączone do sieci konwertowane na zdyspergowaną energię fotowoltaiczną i połącz ją z najbliższą siecią dystrybucyjną, aby osiągnąć zużycie energii elektrycznej na miejscu. Wraz z ciągłym wzrostem instalowanej zdolności wytwarzania energii fotowoltaicznej wymagania dotyczące wydajności, niezawodności i inteligencji falowników połączonych z siatką również rosną, promując ciągłe innowacje i rozwój falowników połączonych siatką w dziedzinie wytwarzania energii fotowoltaicznej.
Ważne wsparcie dla systemu wytwarzania energii wiatrowej
W systemach wytwarzania energii wiatrowej falowniki podłączone do sieci odgrywają również ważną rolę. Moc prądu przemiennego generowana przez turbiny wiatrowe zwykle musi być naprawione i przekształcane w zasilanie prądu stałego, a następnie przekształcić w zasilanie prądu przemiennego, które spełnia wymagania siatki przez falowniki podłączone do siatki, aby osiągnąć przenoszenie energii elektrycznej. Ze względu na przerywany i zmieniający się charakter wytwarzania energii wiatrowej, wyższe wymagania są ustalane na zdolności adaptacyjne i stabilność falowników połączonych siatką. Falowniki podłączone do siatki muszą być w stanie szybko reagować na zmiany prędkości wiatru, dostosować moc wyjściową i zapewnić stabilne połączenie między wytwarzaniem energii wiatrowej a siatką. Jednocześnie w ekstremalnych warunkach pracy, takich jak niskie lub duże prędkości wiatru, falowniki podłączone do siatki muszą mieć niezawodne możliwości pracy, aby zapewnić normalne wytwarzanie energii systemu wytwarzania energii wiatrowej. W ostatnich latach, wraz z szybkim rozwojem mocy wiatrowej na morzu, zapotrzebowanie na falowniki połączone o wysoką niezawodność, które mogą dostosować się do trudnych środowisk morskich, znacznie wzrosło, dodatkowo promując technologię falowników połączonych siatką w dziedzinie wytwarzania energii wiatrowej.
Komponenty podstawowe systemu mikrosieci
Jako zminiaturyzowany i inteligentny system zasilania mikrosieci mogą osiągnąć kompleksowe wykorzystanie i autonomiczną kontrolę wielu źródeł energii. Falowniki podłączone do siatki odgrywają rolę podstawowego komponentu w systemach mikrosieci. Są one nie tylko odpowiedzialne za przekształcenie energii elektrycznej wytwarzanej przez rozproszone źródła mocy (takie jak fotowoltaika, energia wiatru, magazynowanie energii itp.) W mikrosieci i połączenie jej z główną siatką, ale także za osiągnięcie wyspowego mikrosieci w przypadku głównej awarii siatki, zapewniając ciągłe zasilanie dla ważnych obciążeń w mikrosieci. W systemach mikrosieci falowniki podłączone do sieci muszą współpracować z innymi urządzeniami, takimi jak systemy magazynowania energii, systemy zarządzania energią itp., Aby osiągnąć zoptymalizowane planowanie i rozsądne alokacja energii w mikrosieci poprzez inteligentną kontrolę, poprawiając w ten sposób stabilność i niezawodność mikrogrid. Na przykład w projekcie mikrosieci w parku przemysłowym falowniki podłączone do siatki są połączone z systemami magazynowania energii baterii litowej w celu zwolnienia przechowywanej energii podczas szczytowego zużycia energii elektrycznej i magazynowania energii podczas nadmiernej wytwarzania energii, osiągając samowystarczalność i efektywne wykorzystanie energii w parku i zmniejszając zależność od głównej sieci energetycznej.