Системите за съхранение на енергия играят решаваща роля в съвременните енергийни системи, особено с нарастващото навлизане на възобновяеми енергийни източници. Четирите - квадратни операции на съхранение на енергия са важна концепция, която описва характеристиките на потока на мощността между системата за съхранение на енергия и електрическата мрежа.
Според GB/T 44026 - 2024 "Техническа спецификация за сглобяване1.
1. Базова концепция за съхранение на енергия Четири квадранта
1.1 Осъзнаващ фактор на мощност
Има 4 каранта, които трябва да бъдат разгледани.
В първия квадрант както активната мощност (P), така и реактивната мощност (Q) на системата за съхранение на енергия са по -големи от 0. Системата за съхранение на енергия е в състояние на заустване, отделяйки активна мощност в мрежата и осигурява едновременно компенсация на реактивната мощност. Това обикновено е така, когато мрежата се нуждае от допълнителна активна мощност и реактивна поддръжка на мощност по време на пик - периоди на натоварване2.
Във втория квадрант активната мощност на системата за съхранение на енергия е по -малка от 0, а реактивната мощност е по -голяма от 0. Решетката доставя активна мощност към системата за съхранение на енергия, докато системата за съхранение на енергия осигурява компенсация на реактивната мощност на мрежата. Тази ситуация може да възникне, когато мрежата има водещ коефициент на мощност и се нуждае от индуктивна реактивна компенсация на мощността, а системата за съхранение на енергия може да абсорбира активна мощност за зареждане, като същевременно осигурява реактивна мощност2.
В третия квадрант както активната мощност, така и реактивната мощност на системата за съхранение на енергия са по -малко от 0. Решетката доставя както активна мощност, така и реактивна мощност към системата за съхранение на енергия, а системата за съхранение на енергия е в състояние на зареждане и абсорбира реактивната мощност отвън. Това е нормалното състояние на зареждане на системата за съхранение на енергия, когато мрежата има достатъчно мощност и трябва да се зарежда системата за съхранение на енергия2.
В четвъртия квадрант активната мощност на системата за съхранение на енергия е по -голяма от 0, а реактивната мощност е по -малка от 0. Системата за съхранение на енергия доставя активна мощност към мрежата и абсорбира реактивната мощност отвън. Това може да се използва за регулиране на напрежението на мрежата по време на определени работни условия, например, когато напрежението на мрежата е твърде високо и се нуждае от капацитивна компенсация на реактивната мощност, системата за съхранение на енергия може да изхвърля активна мощност, докато абсорбира реактивната мощност2.
1.2CALCULATING Коефициент на мощност
Използвайки теоремата на Pythagoras, можем да изчислим 3 -ти параметър от всеки 2 от тези параметри, както следва3.
Теоремата на Питагор гласи A² + B²=C²
Освен това използваме правилото Sohcahtoa
Синус ϕ=противоположно/хипотенуза
Cos ϕ=съседна/хипотенуза
TAN ϕ=противоположно/съседно
1.3 Фактор на мощност
Ъгълът на коефициента на мощност също обикновено се отнася до фазовия ъгъл.
Терминът коефициент на мощност (PF) е просто съотношението между реална или "истинска" мощност (p) и видима мощност (и). Докато реактивната мощност (q) е реактивният компонент.
Коефициент на мощност (PF)=реална мощност kw (p) / очевидна мощност kva (и)
Например за реална мощност=80 kW и реактивна мощност=100 kva имаме
Pf=80/100=0.8
Представлява загуба от 20%!!! и може в много по -лоши да бъде много по -лошо3.
2. значимост на четири - квадрант
Четирите - квадратни операции на системата за съхранение на енергия имат важно значение за стабилната работа и ефективното управление на енергийната система.
На първо място, тя може да подобри качеството на мощността на електрическата мрежа. Чрез регулиране на активната и реактивна мощност в различни квадранти, системата за съхранение на енергия може да компенсира колебанията на мощността и нестабилността на напрежението, причинена от възобновяеми енергийни източници, като вятър и слънчева енергия. Например, когато изходът на мощността на вятъра внезапно намалява, системата за съхранение на енергия в първия квадрант може бързо да освободи активната мощност, за да поддържа стабилността на честотата на мрежата и напрежението4.
Второ, тя може да подобри надеждността на захранващата система. В случай на грешки или спешни случаи, системата за съхранение на енергия може да работи в различни квадранти, за да осигури аварийна поддръжка на мощността и компенсация на реактивната мощност. Например, по време на прекъсване на схемата на мощността -, системата за съхранение на енергия, комбинирана със статичен синхронен компенсатор (StatCom), може да инжектира или абсорбира активна и реактивна мощност в антипатия с линейните потоци, за да заглуши трептенията и да се стабилизира захранващата система4.
И накрая, това може да подобри ефективността на използването на устройствата за съхранение на енергия. Четирите - квадратни операции позволяват на системата за съхранение на енергия да се зарежда и изхвърля в различно време и при различни условия на коефициента на мощност, като се използва пълноценно капацитетът на батерията и други носители на енергия4.
3. ТЕХНОЛОГИЯ НА РЕЙМИКАЦИЯ от четири - квадрант
Реализацията на четирите - квадрант на системата за съхранение на енергия основно зависи от системата за преобразуване на мощност (PCS) и стратегията за управление.
За компютрите обикновено приема мулти - топология на конвертора на ниво, като каскадния H - мост (CHB) конвертор. CHB конверторът - система за съхранение на енергия на батерията (BESS) може да реализира четирите - квадрант, като контролира потока на захранването между батерията и мрежата5. 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 - Модулите Коефициент на захранване може да бъде компенсиран, без да се превишава границата на циклите на микро цикли-6.
По отношение на стратегията за контрол е необходима цялостна стратегия за контрол. For example, the control strategy proposed for the CHB - based BESS includes quantitative decomposition of battery current components with LC filter, obtaining the feasible range of avoiding micro - cycles under four - quadrant operation, and analyzing the unified modulation strategy considering eliminating micro - cycles and inner - Изравняване на фазовото състояние на заряд7.
Друг пример е четирите - система за регулиране на мощността на квадранта, предложена от отдела за електротехника на университета Tsinghua и други звена. Тази система съчетава енергийното съхранение и STATCOM и може да осигури функции за компенсация на мощността, регулирането и поддръжката за случайността, формата на вълната и несигурността на новата енергия. Той може да реагира на изпращането на мрежата за 5 милисекунди и да реализира бързото регулиране на активната мощност от 0 до 100% в рамките на 150 милисекунди8.
4. Случаи за прилагане на четири - квадрантни операции
В някои големи - скала вятър - слънчева енергия - електроцентрали за съхранение, системата за съхранение на енергия може да работи в различни квадранти според продукцията на вятъра и слънчевата енергия и търсенето на мрежата. Когато вятърът и слънчевата енергия са в изобилие, системата за съхранение на енергия може да работи в третия квадрант, за да зарежда и съхранява енергия; Когато вятърът и слънчевата енергия са недостатъчни, тя може да работи в първия квадрант за изхвърляне и захранване на мощността в мрежата.
В мрежата за разпределение на мощността системата за съхранение на енергия може да се използва и за регулиране на напрежението и реактивна компенсация на мощността. Работейки във втория и четвъртия квадранти, той може да регулира напрежението на разпределителната мрежа и да подобри коефициента на мощност на потребителската страна9.
Четирите - квадратни операции на системите за съхранение на енергия са важна технология в съвременните енергийни системи. Той може да подобри качеството на мощността, да подобри надеждността на системата и да повиши ефективността на използването на устройствата за съхранение на енергия. С непрекъснатото развитие на новите енергийни технологии и нарастващото търсене на стабилност на системата на електроенергията, четирите - квадрантни операции на системите за съхранение на енергия ще играят все по -важна роля в бъдещата електроенергия.
[1] GB/T 44026 - 2024, Техническа спецификация за сглобяване на кабината - Тип литий - система за съхранение на енергия на батерията.
[2] Специален комитет по технология за съхранение на енергия, Въведение в техническите изисквания за контрол на енергията на системите за съхранение на енергия.
[3] Fastron Electronics, как работи корекцията на фактора на мощността.
[4] Duding.com, четири - метод за планиране на енергия за съхранение на енергия за подобряване на капацитета на фотоволтаично потребление и безопасност на разпределителните мрежи.
[5] IEEE, четири - квадрантни операции на каскада H - Система за съхранение на енергия на батерията на батерията.
[6] Proceedings of the CSEE, четири - квадрантна технология за управление на операцията за високо - напрежение Direct - окачи големи - системи за капацитет със съхранение на енергия и реактивна компенсация на мощността.
[7] AEPS, оптимизирана стратегия за конфигуриране за съхранение на енергия в разпределителни мрежи, като се има предвид четири - квадрант на квадратната мощност.
[8] Новини на университета Tsinghua, четири - система за регулиране на мощността на квадранта.
[9] Duding.com, Изследване на директна мощност + стратегия за контрол на BESS системата.
