מקרה מחקר: שילוב מוצלח של Static Var Compensators בפרויקטים בקנה מידה גדול של כוח השמש

פרויקטים גדולים של כוח סולארי מעצבים מחדש את תערובת האנרגיה העולמית, מספקים חשמל נקי בקנה מידה חסר תקדים.אבל האופי לסירוגין של הדור הסולארי מציג יציבות מתח חריפה ואתגרי איכות כוח. מפעילי גריד מסתמכים יותר ויותר על פיצוי אנרגיה דינמית כוח תגובתי כדי לשמור על שלמות המערכת. Static VAR Compensators (SVCs) הופיעו כפתרון מוכח, יעיל עבור שילוב צמחים מסיביים לתוך חלש או משתנה רשת זה בוחן את האינטגרציה של פריחה יעילה יותר של אינטגרציה מערכת ההפעלה שלה, ניתוח יעיל יותר, אינטגרטיבי של אינטגרטיבית של אינטגרטיבית של החידושים של החידושים שלה, החידושים הסולאריים, ומעבדה, החידושים שלה, החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים שלה, החידושים שלה, 000 החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים שלה, החידושים של החידושים של החידושים של החידושים שלה, ניתוח פריסה, החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של מיזמים סולאריים רחב יותר, החידושים של מיזמים סולאריים, מיזמים סולאריים, החידושים של החידושים של החידושים של החידושים של החידושים שלה,

הבנה של Static VAR Compensators

Static VAR Compensators הם מערכות חשמל אשר שולטות בכוח פעיל ומסדיר מתח ברמות שידור ותפוצה.בניגוד לציפוי או כורים שעברו מכני, SVC פועלים עם מתגים חזקים - באופן רציני שלך - לספק תגובה רציפה, תת-מחזורית להפרעות רשת.הם מורכבים שילוב של כורים מבוקרים-על-ידי Thyristor (TCRs), שלך-מכושף-מכומתאים-מסוגים-מסוגים (CTS) ו/תחים הדרושים לנפץ את העלולים לספוגים את העלולים/השליטה על-cookicrecookrecookrecookrecookrecookrecookrecoretretreto-reto-retrererereretreto-retretretretretretretretretretretretreatives) ו-reto-co-coreto-reto-reto-reto-reto-retexit (C) ו-co-retretreto-reto-retrecookreto-reto-reto-reto-re

SVC מסווגים על ידי התצורה שלהם: FC-TCR (המוכרים קיבולטור עם הכור הנשלט על ידי Thyristor), TSC-TCR (שילוב של capacitors וכורים מבוקרים), ו-TCR עם מסננים מכווננים מכווננים.כל אחד העליון מציע יתרונות ברורים במונחים של גמישות, דיכוי הרמוני, וטביעה.

פיצוי כוח תגובתי תומך ישירות בתקנה מתח.כאשר אי-דיאנס סולק לפתע – עקב כיסוי ענן – פלט הכוח האמיתי של הצמח נופל, גורם למתח לעלות. הפוך, במהלך הגדלה, עלייה בביקוש תגובתי. SVC יכול לעבור מפלט מלא לתפוקה מלאה של אספקת חשמל בתוך פחות ממחזור אחד, לייצב מתח בשלב של חיבור זה למאות או לספוג את החוות חיוניות ל- SVC לכדי יכולת תקשורת משמעותית.

מקרה מחקר סקירה

רקע ומיקום

מתקן הנושא הוא צמח פוטו-וולטאי שמש של 500 מ"ג ממוקם באזור חצי-ארי עם משאב סולארי גבוה אבל רשת שידור מאופיין על ידי יכולת קצר-circuit וטיולים תכופים מתחים. מפעיל הרשת הלאומית דרש את הצמח לשמור על גורם כוח בין 0.95 מוביל ו 0.95 מכווץ בנקודה של חיבור, עם סטייה מוגבלת ל ±5% של nomin ללא מגבלות מאוחרות, במיוחד בשעות אחר הצהריים המוקדמות של הצמח.

דמויות גריידיות וקונסטריטים

רשת השידור המקומית הייתה יחס קצר-תחומי (SCR) של כ-3, מה שסווג אותה כרשת חלשה. בתנאים כאלה, שינויים גדולים בכוח פעיל גורמים לתנודות מתח משמעותיות.בנוסף, האזור חווה טרנסים מהירים שיכולים להפחית את התפוקה הסולארית ב- 70% בתוך כמה דקות.ה מפעיל הרשת קבע זמן תגובה של פחות מ-30 מ"מ לשנייה למנוע קריסת מתח.

מטרות ואתגרים

תקנות הוולטרציה תחת דינמיות

האתגר העיקרי היה שמירה על מתח בתוך הלהקה ±5% במהלך אירועים מהירים של צמחי השמש, מפגעי הצמח הסולאריים יכולים לספק תמיכה תגובתית כלשהי, אבל היכולת שלהם מוגבלת על ידי דירוג לא מופרך ומגבלות מתח DC-link. במהלך אי-ההההתמדה, כאשר פלט כוח אמיתי הוא מקסימלי, לאורטינים יש מעט חדר ראש עבור כוח תגובתי.

חיקוי הרמוני

סולרי מוחזרים זרמים הרמוניים לתוך הרשת.ה- TCRs עצמם גם לייצר הרמוניות, בעיקר של הזמנות 5, 7, 11, 11, ו-13.הפרויקט נדרש מסננים הרמוניים שנועדו לענות על IEEE 519 גבולות.ללא תכנון סינון זהיר, אינטראקציה בין מזיקים לא-מורניים ונזקים SVConics עלולה לגרום לעיוותים כדי לעמוד על סף.

תגובה מהירה ותיאום עם בקרת צמחים

תיאום ה- SVC עם עשרות קבוצות מופנות ובקר צמח מרכזי היה לא-טריוויאלי.ה-SVC היה צריך להגיב מהר יותר מאשר מופנים בודדים כדי להימנע מסכסוכים לולאה בשליטה, אך נשאר כפוף לאסטרטגיה של רגולציה המתח של הצמח.אדריכלות הבקרה הייתה צריכה לאשר ייצוב רשת מיידית תוך מתן כוח תגובתי אופטימלי בין מופנים לבין SVC.

קוסטרינטים סביבתיים ולוגיים

האתר המרוחק היה גישה מוגבלת לעבודה מיומנים ומאחורי טמפרטורות קיצוניות.ציוד היה צריך להיות מיועד למגוון טמפרטורה של -10 מעלות C ל +50 מעלות צלזיוס, עם אבק וחול בהגנה על תוקפנות.מערכת הקירור של SVC הייתה אוויר-אוויר, הימנעות מצריכת מים בסביבה עקשנית.

המונחים: Static VAR Compensators

עיצוב מערכת וידוי

הפרויקט בחר תצורה של TSC-TCR עם שני בנקים של 50 MVAr capacitor ובנק כור 100 MVAr. בנק מסנן שלישי-פגום ו-2 בנקים מסנן חמישית-היתר המשולבים.The SVC דורגה ב-200 MVAr capacitive ל-100 MVAr inductive, ומספק מגוון דינמי הכולל של 300 מ"ר.

מערכת בקרת אדריכלות

מערכת בקרה כפולה-מקודמת עם סימולטורים דיגיטליים בזמן אמת (RTDS) שימשה לבדיקה חומרה-ב-ה-פרלופ לפני הגשתו.בקר SVC קיבל מדידות מתח מנקודת החיבור באמצעות משתנים פוטנציאליים אופטיים. A מתח ידני שנקבע מ- SCADA היה משולב עם מלכוד האופייני כדי לאפשר שיתוף עם הפולשים.

וועדות ו Tuning

הנציבות התקדמה בשלושה שלבים: בדיקות קרות כדי לאמת את מעגלי האש של המגשר ואת המחוקק, בדיקות אנרגיה ללא עומס כדי לאמת ביצועים מסנן הרמוני, ולבסוף בדיקות תגובה מלאה צעד צעד.שלב אישרו כי SVC יכול להשיג 90% של התפוקה הסופית שלה כוח תגובתי בתוך 20 מ"ג שניות.תיאום עם המפעל היה מכוון על פני שבועיים, להסתגל לפרק זמן של שבץ ומניעה את הציד המת כדי למנוע את הציד.

שילוב עם דרישות קוד

המערכת נועדה לענות על הדרישות של קוד הרשת הלאומית, אשר דרשה יכולת נסיעה של תקלות (FRT).SVC נשאר מחובר במהלך תקלות סימטריות ואסימטריות עד 0% מהמתח שנשמר עד 150 מילישניות, תמיכה בביצוע FRT של הצמח עצמו. Post-fault של שיקום כוח תגובתי הושג בפחות מ -100 מ"ר שניות.

תוצאות והטבות

שיפור יכולת הוולטראז

במהלך השנה הראשונה של המבצע, המתח בשלב של חיבור נשאר בתוך ±2% של נומינאל עבור 99.7% מהזמן.ה סטייה המקסימלית במהלך מעברי ענן היה 3.5%, גם בטווח ±5%. התגובה המהירה של SVC הפחיתה את מספר מסעות המתח מעבר ללהקה המתה מממוצע של 43 ליום ללא SVC ל -6 עד ליום עם SVC במבצע.

תמיכה בכוח תגובתי ורשת אחריות

תמיכה בכוח תגובתי עלתה ב-30% בממוצע במהלך תקופות של הפרעות רשת גבוהות.ה-SVC תרם עד 180 מ"וובר במהלך אירועים טרנספורמטיביים.זה למעשה הכפיל את טווח ה-Reactive הזמין של הצמח בהשוואה לשימוש בפולשים בלבד.ה מפעיל הרשת דיווח על ירידה של 40% באירועים מעוררי חרדה נמוכים באזור תת-התתתתתתתת ה-התחבורה מאז ה-SVC הפך למבצעי.

יעילות צמחי השמש וזמינות

תנודות מתח מופחת הובילו פחות נסיעות מופנות.משחררים נועדו לנתק אם מתח עולה על סף; עם SVC שמירה על מתח יציב, זמינות מופנית השתפרה מ 97.2% ל 99.1%.ההפחתה בצמצום עקב הפרות מתח אפשרה למפעל ללכוד כ -3,500 מגה-וואט של דור נוסף בשנה, המייצגת עלייה של יותר מ 80,000 דולר בשנה במחירים סיטוניים.

סיכון מופחת של Blackouts

היכולת של SVC לספק תמיכה תגובתית מהירה במהלך תקלות המערכת סייעה למנוע קריסת מתח באזור שמסביב. במהלך קו שידור אחד גדול קו exage, SVC הזריקה 200 MVAr בתוך 40 מ"ר, לקיים מתח באוטובוס של הצמח ולמנוע חסימה שחורה של קסר.ה מפעיל הרשת קיבל את SVC עם שמירה על יציבות במהלך האירוע הזה.

השפעה כלכלית ומבצעית

ניתוח עלויות-Benefit Analysis

עלות הפרויקט הכוללת של מערכת SVC, כולל עבודות אזרחיות, מהפך ומינוי, הייתה כ-18 מיליון דולר על בסיס מניעת צמצום, עלויות תיקון בלתי נמנעות, ועונשים על מתח שאינו תואם, המערכת השיגה תקופת תשלום פשוטה של 4.2 שנים. כאשר היא גורמת לערך של אמינות רשת משופרת והימנעות מעלויות שחורות פוטנציאליות, שיעור החזרה הפנימי של מעל 20 שנה.

תחזוקה וחוויה תפעולית

בחמש השנים הראשונות, SVC הקליטה זמינות של 99.8%. תחזוקת מתוכננת כללה בדיקות שנתיות של ערימות חג המולד, בדיקת יושרה בנק capacitor ומערכת קירור servicing. Thethyristor לא דרשה חלקי חילוף במהלך תקופה זו.המסנן הרמוני לא הראה שום משיכה משמעותית.

השוואה עם טכנולוגיות חלופיות

הפרויקט נחשב ל- STATCOM (הנספח הסינכרון) ואפשרויות condenser מסונכרניות.A STATCOM מציע תגובה מהירה במקצת (sub-מחזור) אך עבור סולם צמחי ה-MW 500, SVC סיפקו עלות נמוכה יותר עבור MVAr עם ביצועים דומים. a synkrunser יכול לספק inertia אבל נדרש מכונה רוטטת ועלויות תחזוקה השוואתיות יותר על בסיס SVC הוכחה של נתונים דומים:

שיעורים לומדים והכי טובים

תיאום בקרה הוא קריטי

תיאום מוקדם בין ספק בקרת SVC לבין היצרן המופנם היה חיוני.מודל סימולציות באמצעות כלי EMT כגון PSCAD סייע לחזות אינטראקציות.הצוות ממליץ להשתמש בבדיקת חומרה-ב-ב-הכלל עבור כל פרויקט שבו הדירוג SVC עולה על 50% מהיכולות השבאקטיביות הכוללת של הצמח.

עיצוב מסנן הורמונלי חייב להיות חשבון עבור Inverter רקע Distortion

עיצובי סינון ראשוני הניחו רמות נמוכות של הרמוניות רקע מן המדפים.מדת שדה חשפה גבוה יותר מאשר נחקר 5th ו -7 הרמוניות מכמה מיתרים לא מופרכים.הבנקים המסננים היו צריכים להיות מהדהדים במהלך הגשת, הוספת עיכוב שבועיים של פרויקטים עתידיים צריך לכלול סקרי אתר הרמוני לפני תכנון סופי.

חידושים לערים מרוחקים

מערכת הבקרה הכפולה הוכיחה כי כשל מודול אספקת חשמל נכשל במהלך השנה הראשונה.מערכת הגיבוי השתלטה בצורה חלקה, והמודול הכושל היה חם-מוקצב.עבור אתרים מרוחקים עם תמיכה טכנית מוגבלת, מוצהר באלקטרוניקה שליטה ואספקת חשמל עזר מומלץ מאוד.

מגמות עתידיות: SVCs in the Evold Gri

ככל שחדירה סולארית גדלה, התפקיד של SVC מתרחב מעבר לתקנה של מתח.צמחים היברידיים המשלבים סולרי עם אחסון סוללות יכול להשתמש SVC כדי לספק אינרציה סינתטית ותגובה ראשונית תדרים. SVCs גם לתמוך במרכיבים ברשת על ידי שמירה על מתח נוקשה.השילוב של למידת SVC שליטה SVC נחקר כדי לחזות החידושים המושרה ענן ופלט טרום-אקטיבי עבור פרספקטיבה מתקדמת כגון: LTES:

בנוסף, SVCs מופרסים בשיתוף עם סדרה capacitors כדי לשפר את יכולת העברת כוח על מסדרונות שידור המחברים אזורי מתחדשים.מודוליזציה של רכיבי SVC - המכיל TCR ו TSC מודולים - הוא צמצום זמני ההתקנה משש חודשים עד שמונה שבועות.מגמה זו רלוונטית במיוחד לפרויקטים סולאריים עם לוחות זמנים בנייה הדוקים.

מסקנה

הפריסה המוצלחת של StUT VAR Compensators במפעל הכוח הסולארי של 500 מ"מ מראה כי טכנולוגיה בוגרת ומוכחת יכולה לפתור את האתגרים החריף של יציבות המתח שמציבה אינטגרציה מתחדשת בקנה מידה גדול, SVC סיפקה תמיכה מהירה ואמינה של כוח חוזר, מתח מתמשך בתוך גבולות נוקשים, שיפור זמינות הצמח, ותרמו להגדלת היקף השירותים האזוריים ללא הגבלת זמן של תשלום תחת חמש שנים ועלויות תחזוקה נמוכות של מערכות הפעלה.