現代の再生可能エネルギープラントにおけるSTATCOMの重要な役割

風力や太陽光などの再生可能エネルギー源への急速なグローバルシフトは、システム安定性と品質をパワーするために、これまでにない課題をもたらしました。従来の同期発電機とは異なり、再生可能エネルギーは高度に可変的であり、多くの場合、侵入する慣性が欠如し、グリッド統合複合体を構成しています。静的同期補償器(STATCOM)は、これらの問題に対処する重要な技術として登場し、安定した信頼性の高い運用を保証します。この記事では、STATのエネルギーを持続可能なエネルギーに活用するというメリットを探求しています。

STATCOMとどのように機能しますか?

STATCOMは、電力システムに反応電流を注入または吸収することにより、反応力補償と電圧規制を提供する電力電子機器です。 これは、カップリングトランスを介してグリッドに接続された電圧源コンバータ(VSC)で構成されています。 出力電圧の相と振幅を制御することにより、STATCOMは、ターゲット電圧レベルを維持するために、反応電力出力、容量性または誘導力を迅速に調整することができます。 この機能は、電力の再生可能エネルギープラントにとって不可欠であり、出力条件がSVCTが低下するなどの性能を低下させるため、SVCは、従来のSVCTがより小さい応答速度を低下させるなどの性能を低下させます。

再生可能エネルギープラントにSTATCOMを組み込むためのトップメリット

下記のセクションでは、STATCOM技術が再生可能エネルギーの設置に提供する主な利点を詳しく説明します。 大規模な風力農場からソーラーパーク。

1. 電圧安定性および格子サポート

STATCOMの最も重要な利点の1つは、相互接続の時点で一貫した電圧レベルを維持する能力です。 再生可能エネルギーの植物は、電圧変動が一般的であるグリッドの弱点またはリモート部品に接続します。 STATCOMは、電圧障害に動的に反応し、電圧低下と電圧上昇時に誘導電流を吸収する。 この高速な電圧サポートは、敏感な機器を損傷し、インバータの稼働時間を減らし、そして、そして、グリッドイベントを経由して行くことができる変動を防ぎます。 そこで、このような状況を把握することは、このような状況を把握することができます。

電圧規制のメカニズム

STATCOMのVSCは、PWM(パルス幅変調)または他のスイッチング技術を使用して、ミリ秒単位で出力電圧を変更することができます。 IGBTなどの自己計算スイッチを使用するため、再生可能な重力グリッドの場合が多い非常に低い短絡レベルで動作することができます。これにより、STATCOMは、再生可能エネルギーの出力を断続的にするのに十分な迅速な対応ができない機械的にコンデンサや原子炉に優れています。

2. 高められた電力の質および調和の緩和

再生可能エネルギーインバータは、調和的な歪み、フリッカー、およびグリッドへの他の電力品質の問題を導入することができます。特に、マルチレベルコンバータトポロジーで構築された場合には、熱心なフィルタリングと、クラウド(ソーラー)または風力による電圧フリッカーを削減することができます。クリーンな反応力を提供することで、STATは、植物がIEEE 519などの厳格な電力品質基準を満たすのに役立ちます。さらに、STATCOMシステムは、特定のケーブルを破壊し、全体的な電力および電力を変化させるためのアクティブフィルタリング機能を含むことができます。

3. 増加された格子両立性および欠陥の乗車の堅い能力

世界中のグリッドコードでは、電圧のサグと障害(低電圧の乗り継ぎ、LVRT)の間に接続され、反応電流を注入することによって、グリッドの回復をサポートするために、再生可能エネルギーの植物が残っている必要があります。 STATCOMはこのタスクのために理想的に適しています。 浸漬中、STATCOMは急速に電圧を増加させるために再充電電流を供給することができ、植物がオンラインで滞在し、費用対比の切断を回避することができます。 このコンプライアンスは、プロジェクトバンク性のために不可欠であり、ペントとしてグリッドの安定性を維持するためのプロジェクトが向上するためには、STATCOMは、相互接続が困難になる可能性があります。

4. システムの信頼性と停電のリスクを低減

STATCOMの反応力サポートは、直接電圧崩壊のリスク、停電の大きな原因を削減します。 連続的、スムーズな反応力規制を提供することにより、STATCOMは、再生可能エネルギープラントと主要なグリッド間の伝達の回廊を安定させます。 これは、特に、ライン充電電流が光負荷条件下で過電圧を引き起こす可能性がある長距離伝送線を持つ領域で重要です。 STATCOMは、電力の振動を弱めることによって、一時的な安定性をサポートし、カスタカウンディングの故障を防ぐ機能もサポートします。

5. 柔軟性および超速い応答

STATCOMの応答時間は、通常、SVCよりもはるかに高速である1サイクル(16-20ミリ秒)以内です(これは、よりタイリストの切り替えに依存し、1-2サイクルを取ることができます)または機械的装置。 この迅速な応答により、STATCOMは、突然の発生や負荷変化の損失を補償し、太陽光と風力の変動を滑らかにすることができます。 現代のSTATCOMコントローラは、異なる制御モード(電圧調整、電力要因、または再資源化システム)でプログラムすることができ、また、エネルギーを伝達し、エネルギーを合成システムに制御することもできます。

6. 伝達損失および経済上の利点を減らして下さい

ダイナミックな電圧プロファイルを維持することにより、STATCOMは、トランスミッションラインの反応電力の流れを削減し、それによって、植物コレクタシステムとグリッドの両方でI2Rの損失を下げます。 損失を下げると、より有益なエネルギーとより高い収益に直接翻訳されます。 さらに、STATCOMは、既存のラインの活用を改善することによって、伝送アップグレードの必要性を延ばすことができます。 植物所有者にとって、STATCOMの投資は、多くの場合、電力品質違反とエネルギー販売の増加のための減少のペナルティを介して数年以内にそれ自体に支払う。

7. 再生可能エネルギーの多様性および格子統合のためのサポート

風と太陽の断続的な性質は、電圧スイングを引き起こします。STATCOMは、反応電力の変動を吸収し、許容電圧制限内の相互接続の点を維持し、緩衝として機能します。このスムーズな効果は、再生可能エネルギーの共有が成長するにつれて、グリッド周波数と電圧安定性を維持するために不可欠です。 ハイブリッドプラントでは、ソーラー、風、およびバッテリーストレージ、STATCOMは、中央電圧制御ハブとして機能し、異なるソース間でシームレスな動作を有効にすることができます。

さらなる利点と技術シナジー

バッテリーエネルギー貯蔵システム(BESS)との統合

対面すると、STATCOMは、周波数規制やエネルギーシフトなどの反応力補償と実質(アクティブ)の電力サポートの両方を提供することができます。この組み合わせは、多くの場合、Grid-Forming STATCOMと呼ばれる、再生可能エネルギー植物が同期発電機の動作をエミュレートするのに役立ちます。そのようなシステムは、大規模なオフショア風農場やユーティリティスケールのソーラーパークの基準になっています。例えば、英国でHornseaオフショア風農場はSTATCOM技術を使用して、長い海底ケーブル上の電圧安定性を維持します。

黒い開始の機能および島々の操作

いくつかの高度なSTATCOM設計には、停電後に再起動する必要があるマイクログリッドまたはリモート再生可能エネルギープラントが不可欠です。 バッテリーストレージまたはDCバスを活性化するための小さなディーゼル発電機を使用して、ブラックスタートSTATCOMsは、負荷を拾うために徐々にAC電圧を構築します。

長い耐用年数および低い維持

STATCOMsは、可動部品(同期コンデンサとは異なり)を持ち、適切な熱管理で10年続くことができるソリッドステートスイッチを使用します。 近代的なマルチレベルコンバータのモジュール設計により、電力モジュールの簡単な交換、ダウンタイムの低減を実現します。 水冷システムは、砂漠やオフショアプラットフォームなどの過酷な環境でも、コンポーネントの寿命を延ばします。 この信頼性は、メンテナンスへのアクセスが高価であるリモート再生可能エネルギープラントにとって不可欠です。

ケーススタディと現実世界のアプリケーション

複数の主要な再生可能エネルギープロジェクトは、グリッドの課題を克服するためにSTATCOMを成功させました。 []NRELレポートSTATCOMアプリケーション]]は、+-100 MVAr STATCOMを使用して、厳格な電圧の乗り継ぎ要件を満たす200 MWソーラープラントを強調しています。 同様に、テキサス州の300 MW風農場は、タービンがシャフトの整合性を低下させるサブ同期振動を改善しました。 欧州委員会は、これらの接続を成功させるための要件を把握し、安定性を実証します。

未来の展望:STATCOMの高更新可能な格子

再生可能な貫通は、いくつかの地域で100%にアプローチするにつれて、STATCOMの役割は拡大します。 のような新興技術は、グリッド形成コンバータは、多くの場合、STATCOM制御原理に依存しています。 STATCOMの次世代には、さらに高速な切り替えと高効率のためのワイドバンドギャップ半導体(SiC、GaN)が含まれます。 さらに、 []]シーメンスエネルギーSTATCOMソリューションは、すでに予測可能な技術の研究開発、および製造技術が重要であり、早期に異なる利益を予測します。

コンテンツ

再生可能エネルギープラントにSTATCOMを統合することは、単なるオプションのアップグレードではなく、高性能、信頼性、およびグリッドのコンプライアンスを確保するための戦略的必要性です。 電圧安定性と電力品質から障害の乗り継ぎと損失削減、利点は、技術的、経済、および運用規模の規模です。 グローバルエネルギーの移行が加速するにつれて、STATCOMテクノロジーは、現代の電力システムの安定性を維持しながら、再生可能エネルギーの深い浸透を可能にするために集中的な役割を果たします。 プラントオーナーが、STATCOMの資産を将来的に防ぐことを目指しているため、今日最も有効な決定を表明しています。