به عنوان وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) سرعت بخشیدن به حمل و نقل اصلی، شبکه های برق که آنها را با چالش های بی سابقه مواجه می کنند، سریع و اغلب غیر قابل پیش بینی از ایستگاه های شارژ می تواند کیفیت قدرت را کاهش دهد، باعث بی ثباتی ولتاژ شود و در نهایت سرعت گسترش شبکه های قابل اطمینان سریع را کاهش دهد.یکی از فن آوری های موثر برای رسیدگی به این چالش ها، VARPR استاتیک (SVC) است که قابلیت های فعال را فراهم می کند.

درک قدرت فعال و ثبات شبکه

برای قدردانی از نقش SVCs، ضروری است که قدرت واکنشی را درک کنید.در سیستم های جریان متناوب (AC) ، قدرت دارای دو جزء است: قدرت فعال (در وات اندازه گیری شده) که کار مفید را انجام می دهد و قدرت واکنشی (در مقیاس های برق واکنش پذیر یا VAR اندازه گیری می شود) که زمینه های الکترومغناطیسی در موتورهای مغناطیسی را حفظ می کند، ترانسفورماتورها و سایر بارهای اضافی را در هنگام اتصال مستقیم برق، آسیب نمی تواند به طور مستقیم آن را مختل کند.

عامل قدرت - نسبت قدرت واقعی به قدرت آشکار - یک شاخص کلیدی از چگونگی استفاده موثر از قدرت الکتریکی است.یک عامل قدرت پایین نشان دهنده تقاضای قدرت واکنش بالا است که باعث افزایش تلفات خط و کاهش ظرفیت موثر انتقال و توزیع خدمات رفاهی اغلب مجازات بر مشتریان بزرگ و تجاری با عوامل ضعیف شارژ برق، به ویژه نصب سریع و منظم، می تواند عوامل کم را به درستی نشان دهد اگر جبران شود.

چگونه کار های استاتیک VAR

یک سیستم انتقال انعطاف پذیر AC (FACTS) استاتیک VAR Compensator یک سیستم انتقال انعطاف پذیر AC (FACTS) است که قدرت واکنشی را برای تنظیم ولتاژ تزریق یا جذب می کند.

  • Reactors کنترل شده توسط TCRs: این جذب قدرت واکنشی متغیر را فراهم می کند.با شلیک تیرریسها در زوایای مختلف، استنتاج موثر و در نتیجه مصرف انرژی واکنشی به طور مداوم قابل تنظیم است.
  • خازن های اشباع شده (TSCs): این مراحل گسسته تزریق قدرت واکنشی خازن را فراهم می کند.
  • ]Harmonic Filter: SVCs اغلب شامل بانک های فیلتر تنظیم شده برای جذب هارمونیک های تولید شده توسط تغییر دهنده، بهبود کیفیت کلی قدرت است.

یک سیستم کنترل، ولتاژ و قدرت واکنشی را در نقطه اتصال مشترک نظارت می کند، سپس عناصر TCR و TSC را تقریبا بلافاصله (با یک تا دو چرخه) تنظیم کننده ولتاژ هدف را تنظیم می کند، این پاسخ سریع SVC ها را از خازن های مکانیکی یا راکتورها متمایز می کند که در زمان های ثانیه یا دقیقه کار می کنند.

مطالبات منحصر به فرد از زیرساخت شارژ الکتریکی

شارژ الکتریکی چندین چالش ادغام شبکه را ارائه می دهد که تکنولوژی SVC را به ویژه ارزشمند می کند:

سرعت سریع Fluctuations

برخلاف بارهای سنتی، قرعه کشی برق شارژ الکتریکی می تواند به طور چشمگیری در ثانیه تغییر کند.یک شارژر سریع (150-350 کیلووات) می تواند باعث کاهش ولتاژ چند درصد در یک فیدر توزیع ضعیف شود، زمانی که چندین وسیله نقلیه به طور همزمان شارژ می شوند - به عنوان مثال، پس از یک رویداد ورزشی بزرگ یا در طول ساعات اوج حرکت - اثر تجمعی می تواند از توانایی تنظیم ولتاژ تبدیل کننده های معمولی شیر استفاده کند.

خوشه بندی و Congestion

ایستگاه های شارژ تمایل به خوشه در امتداد بزرگراه ها، در مراکز خرید و در مناطق شهری دارند.تمرکز تقاضای بالا قدرت در یک منطقه بر ترانسفورماتورها و کابل های توزیع محلی تاکید می کند بدون جبران خسارت، خدمات ممکن است نیاز به ارتقاء فیدر با هزینه های زیاد یا محدود کردن تعداد شارژرها در هر سایت داشته باشد.

شارژرهای سریع DC و کیفیت برق

شارژرهای سریع جریان مستقیم (DC) قدرت شبکه AC را به DC برای باتری خودرو تبدیل می کنند.این تبدیل شامل افرادی است که می توانند جریان های هارمونیک را به شبکه تزریق کنند، کیفیت ولتاژ بیشتر کاهش می یابد. SVCs با فیلترهای هارمونیک می تواند این تحریف ها را کاهش دهد، اطمینان حاصل کند که بارهای حساس نزدیک - مانند مراکز داده یا تجهیزات پزشکی - تحت تاثیر قرار نمی گیرند.

مزایای SVCs برای شبکه های شارژ الکتریکی

استقرار SVC در یا نزدیک به مراکز شارژ الکتریکی مزایای عملیاتی و اقتصادی قابل اندازه گیری را ارائه می دهد:

افزایش ظرفیت

با واکنش در عرض میلی ثانیه، SVCها ولتاژ را در تحمل های شدید علی رغم تغییرات بار ناگهانی نگه می دارند، این مانع قفل های زیر ولتاژ شارژرها می شود و از طول عمر وسایل الکترونیکی داخلی محافظت می کند.

بهبود کیفیت قدرت

SVCs باعث کاهش پف و سرکوب هارمونیک ها، ایجاد یک منبع پاک کننده می شود، این برای جلسه استاندارد IEEE 519 و سایر کدهای شبکه ای که تزریق هارمونیک را محدود می کنند، بسیار مهم است.

افزایش ظرفیت شبکه بدون خطوط جدید

جبران قدرت واکنشی استفاده از فیدر موجود را بهینه می کند. An SVC می تواند به طور موثر توانایی انتقال قدرت را تا 20 تا 30٪ افزایش دهد و اجازه می دهد شارژرهای بیشتری در یک سایت بدون ارتقاء زیرساخت اضافه شوند.

کاهش هزینه های عملیاتی

ولتاژ پایدار و کاهش کاهش کاهش قیمت برق و کاهش سایش در تغییردهنده های ضربه و سایر تجهیزات ابزار برای اپراتورهای شارژ تجاری، اجتناب از مجازات و افزایش شارژر به طور مستقیم به بازگشت بهتر سرمایه گذاری ترجمه می شود.

بررسی های اجرایی و چالش ها

در حالی که SVCs تکنولوژی بالغ هستند، کاربرد آنها برای شارژ EV نیازمند برنامه ریزی دقیق است.

مکان و Sizing

قرار دادن بهینه بستگی به عایق فیدر و نمایه بار دارد.برای یک مرکز شارژ بزرگ، SVC اختصاصی در ترانسفورماتور اصلی ایستگاه ممکن است بهترین باشد.برای شارژرهای توزیع شده، SVC های کوچکتر یا جایگزین دستگاه های FACTS (مانند STATs) ممکن است هزینه بیشتری داشته باشد. Sizing مطالعات استفاده از شبیه سازی های جریان برای تعیین محدوده قدرت واکنشی مورد نیاز (به طور معمول برای بیش از 50 متر مربع)

سیستم کنترل یکپارچه سازی سیستم

سیستم کنترل SVC باید با سیستم مدیریت انرژی ایستگاه و ابزار SCADA ارتباط برقرار کند.کنترلرهای پیشرفته می توانند بارهای را با استفاده از یادگیری ماشین پیش بینی کنند – به عنوان مثال، پیش بینی افزایش تقاضا پس از یک بازی فوتبال و خروجی پیش فرض SVC.

هزینه و چاپ

SVCها شامل سرمایه گذاری قابل توجهی (اغلب 50 تا 100 دلار در هر کیلوواتAR) و نیاز به املاک و مستغلات قابل توجهی برای بانک های خازن و راکتورها است، در مقایسه با هزینه ارتقاء یک زیر ایستگاه یا ساخت یک خط انتقال جدید، SVCs اغلب مقرون به صرفه ترین گزینه هستند.

تعمیر و نگهداری و چرخه زندگی

Thyristors و بانک های خازن دارای عمر محدود و نیاز به جایگزینی دوره ای دارند.سیستم های خنک کننده برای وسایل الکترونیکی با نیروی بالا نیاز به نگهداری دارند، با این وجود، SVC های مدرن برای 20 تا 30 سال خدمات طراحی شده اند و قابلیت اطمینان بالاتر از 99 درصد است.

آینده: SVCs و Smart Grid

هماهنگی بین شارژ الکتریکی و جبران قدرت واکنشی به سرعت در حال تحول است.

SVC در مقابل STAT

ثابت کننده های Synchronous Compensator (STATCOM) به جای عناصر سوئیچ شده توسط Thyristor از مبدل های منبع ولتاژ استفاده می کنند، حتی پاسخ سریع تر (Sub-cycle) و یک رد پای کوچکتر را ارائه می دهند، در حالی که STATCOM ها گران تر از هر کیلو وات هستند، آنها به طور فزاینده ای برای برنامه های سطح توزیع ترجیح می دهند.

ادغام با تجدید پذیر ها و ذخیره سازی

ایستگاه های شارژ با ذخیره سازی خورشیدی و باتری می توانند از SVC برای نوسانات ولتاژ صاف از نسل فتوولتائیک و پشتیبانی از قدرت واکنشی در طول اختلالات شبکه استفاده کنند.این یک میکروشبکه انعطاف پذیر ایجاد می کند که می تواند در صورت لزوم جزیره را به صورت ضروری ایجاد کند.

ماشین به سمت خشک (V2G)

با افزایش شارژرهای دو جهتی، خود EV ها می توانند قدرت واکنشی را فراهم کنند، با این حال، جمع آوری هزاران وسیله نقلیه چالش های کنترل پیچیده را معرفی می کند. SVCs هنوز برای رسیدگی به جبران خسارت های عمده و سریع که V2G توزیع شده است، لازم است.

کد های شبکه و استانداردها

تنظیم مقررات در اروپا و آمریکای شمالی به طور فزاینده ای حکم می کنند که ایستگاه های شارژ یک عامل مشخص قدرت را حفظ می کنند (به عنوان مثال 0.95 منجر به 0.95 عقب نشینی می شود). SVCs یک راه حل سازگار و اثبات شده در زمینه ارائه می دهد.

نتیجه گیری

ثابت VAR Compensator ها تنها یک تکنولوژی مناسب برای سیستم های انتقال نیستند – آنها به اجزای ضروری زیرساخت های شارژ مدرن تبدیل می شوند.با تنظیم پویا ولتاژ و قدرت واکنشی، SVCs قادر به شارژ سریع تر، تراکم ایستگاه بالاتر و کاهش هزینه های کلی سیستم الکتریکی هستند، به عنوان تقاضا برای افزایش تحرک الکتریکی، سرمایه گذاری در فن آوری های قوی جبران خسارت مانند SVC عامل تعریف سریع و مطمئن تر از نوآوری های انتقال شبکه، حتی پشتیبانی از سیستم های برق امروز، و همچنین وعده های کنترل برق، ادامه می دهد.

برای مطالعه بیشتر در مورد جبران قدرت واکنشی، گزارش را در مورد ادغام الکتریکی با خدمات شبکه ، IEEE تجزیه و تحلیل فنی برنامه های SVC و ABB محصول SVC [F5:5:5].