電動車両(EV)は、ニッチの採用から主流輸送まで加速するので、それらに動力を与える電気グリッドは、これまでにない課題に直面しています。 充電ステーションからの迅速で予測不可能な負荷要求は、電力品質を劣化させ、電圧の不安定性を引き起こし、そして、信頼性のある高速充電ネットワークのロールアウトを最終的に遅くすることができます。 これらの課題に対処するための最も効果的な技術の一つは、静的VAR補正器(SVC)です。 動的再アクティブ電力サポートを提供することで、SVCは、グリッドが信頼性を充電することなく、そのインフラストラクチャを拡張することができます。

反応力とグリッド安定性の理解

SVCの役割を高く評価するために、反応力を理解することは不可欠です。電流(AC)システムの変更では、電力は2つのコンポーネントを持っています。有用な作業を実行し、反応力(ボルトアンプ反応、またはVAR)を動作させるアクティブ電力(ワットで測定)、および反応力(ボルトアンプ反応、またはVAR)は、モータ、トランス、およびその他の誘導負荷の電磁界を持続します。反応力が直接動作しませんが、それは、電力が、電力が不足しているときに、電力が、電力が、電力が、電力が、または電力が、電力が、電力が、電力が、または電力が、電力が、電力が、または電力が、電力が、または、電力が、電力が、電力が、電力が、または、電力が、電力が、電力が、または、電力が、または、または電力が、または、または電力が、または、または、または電力が、または、または電力が、または、または、または電力が、または、または電力が、電力が、または電力が、または、または電力が、電力が、電力が、または電力が、または電力が、または電力が、または電力が、または電力が、または

パワー要因 - 実際の電力の比は、電力がいかに効率的に使用されるかの重要な指標です。 低電力要因は、ラインの損失を増加させ、伝達および配分のインフラの有効容量を削減する、高い反応電力需要を示しています。 ユーティリティは、多くの場合、貧しい電力要因を持つ大規模な産業および商業顧客に罰則を課します。 EV充電ステーション、特に高速充電インストールは、適切に補正されていない場合は、低電力要因を展示することができます。

静的VARコンセンサがどのように動作するか

静的VAR補正器は、スタント接続されたフレキシブルAC伝送システム(FACTS)デバイスで、電圧を調節するために反応力を注入または吸収します。 これは、いくつかの重要なコンポーネントで構成されています。

  • Thyristor-Controlled Reactors(TCRs):[]] これらは、可変的な誘導反応力の吸収を提供します。異なる角度でチスタを発射することにより、効果的なインダクタンスとしたがって、反応電力消費は継続的に調整されます。
  • サイリスタスイッチコンデンサ(TSC):)は、容量性反応電力の注射の具体的なステップを提供します。 サイリスタ付きコンデンサを切り替えると、従来の開閉器の機械的摩耗なしで迅速なインサートまたは除去が可能になります。
  • Harmonic Filters:]]SVCは、多くの場合、サイリスタスイッチによって生成された高調波を吸収し、全体的な電力品質を向上させるために調整されたフィルタバンクを含みます。

制御システムは、一般的なカップリングの点で電圧と反応力を監視し、ターゲット電圧のセットポイントを維持するために、TCRとTCS要素をほぼ瞬時に調整します。 この高速応答は、機械的にスイッチされたコンデンサや原子炉からSVCを区別し、秒または分の時間スケールで動作します。

EV充電インフラのユニークな需要

EV充電は、SVCテクノロジーを特に価値のあるものにするいくつかのグリッド統合課題を提示します。

急速な負荷変動

従来の負荷とは異なり、EV充電パワードは秒単位で劇的に変化する可能性があります。 単一の高速充電器(150〜350キロワット)は、分散フィーダの電圧を3%低下させる可能性があります。 複数の車両が同時に充電を開始したときに、例えば、主要なスポーツイベントやピークカム時間後に、累積効果は従来のタップ交換トランスの電圧調整能力を超えることができます。

クラスタリングと輻輳

充電ステーションは、ショッピングセンターや都市地区の高速道路に沿ってクラスターする傾向があります。 1つのエリアに集中された高電力需要は、ローカルディストリビューショントランスやケーブルを強調します。 補償なし、ユーティリティは、膨大な費用でフィーダーをアップグレードする必要がある場合があり、またはサイトあたりの充電器の数を制限する必要があります。

DC の速い充電器および電源の質

直流(DC)高速充電器は、ACグリッド電力をDCに変換し、車両のバッテリーをDCに変換します。この変換には、電流をグリッドに注入できる整流器、さらに電圧品質を低下させる。調和フィルタ付きSVCは、これらの歪みを緩和し、近隣の機密負荷がデータセンターや医療機器のような影響を受けないことを保証します。

EV充電ネットワーク用SVCの利点

EV充電ハブのSVCをオン/ニアに展開することで、運用可能な運用性と経済上のメリットが得られます。

高められた電圧安定性

ミリ秒単位で反応することで、SVCは急負荷変化にもかかわらず、堅牢な許容範囲内で電圧を保持します。これにより、過電圧のロックアウトを防ぎ、オンボードエレクトロニクスの長寿を保護します。

パワー品質の向上

SVCは、フリッカーを減らし、ハーモニックを抑制し、クリーナーサプライを作成します。 これは、IEEE規格519および、調和的な注射を制限する他のグリッドコードを満たすための重要なことです。

新規ラインのないグリッド容量の増加

反応力補正は、既存のフィーダの使用を最適化します。SVCは、20～30%のラインの電力転送能力を効果的に向上し、インフラのアップグレードなしでサイトにより多くの充電器を追加することができます。

運用コストの削減

安定した電圧および改善された力率はライン損失を下げ、タップチェンジャーおよび他の実用的な装置で摩耗を減らします。商業充満オペレータのために、ペナルティの回避およびより高い充電器の稼働時間は投資のよりよいリターンに直接翻訳します。

実施検討と課題

SVCは成熟した技術ですが、EV充電へのアプリケーションは慎重に計画する必要があります。

所在地とサイジング

最適な配置は、フィーダーインピーダンスとロードプロファイルに依存します。 単一の大きな充電ハブの場合、ステーションのメイントランスで専用のSVCが最適です。 分散充電器の場合、SVCまたは代替FACTSデバイス(STATCOMsのような)がより費用対効果が大きい場合があります。 サイジング研究は、必要な反応電力範囲(通常5 MVARから50 MVARまで)を決定するために、負荷の流れシミュレーションを使用します。

制御システムの統合

SVC制御システムは、ステーションのエネルギー管理システムとユーティリティSCADAと通信しなければなりません。 高度なコントローラーは、例えば、サッカーの試合後に要求の急激な予測、およびSVCの事前配置の出力を使用して、負荷を予測することができます。

コストとフットプリント

SVCは、重要な資本投資(多くの場合、50〜100kVAR)を伴って、コンデンサ銀行や原子炉の実質的な不動産を必要とします。 しかし、サブステーションをアップグレードしたり、新しい伝送ラインを構築したりするコストと比較して、SVCはしばしば最も経済的な選択肢です。 ユーティリティは、顧客サイトでの積極的な電力サポートのためのインセンティブプログラムが増えます。

メンテナンスとライフサイクル

サイリスタとコンデンサー銀行は、有限の寿命を持ち、定期的な交換を必要とします。 高出力エレクトロニクス用の冷却システムは、上向きに必要です。 それにもかかわらず、現代のSVCは、99%以上の信頼性で20〜30年のサービスのために設計されています。

今後の動向:SVCとスマートグリッド

EV充電と反応力補正の相乗効果が急速に進化しています。

SVC対STATCOM

静的同期コンセンサタ(STATCOM)は、サイリスタスイッチの要素ではなく電圧ソースコンバータを使用しており、応答(サブサイクル)とフットプリントがより速い。STATCOMsはkVARあたりの高価なが、それらは流通レベルのアプリケーションにますます優先されます。 SVCとSTATCOM技術を組み合わせたハイブリッドシステムが新興しています。

再生可能エネルギーと貯蔵との統合

太陽光と蓄電池と組み合わせた充電ステーションは、SVCを使用して太陽光発電のスムーズな電圧変動とグリッド障害時の反応電力をサポートすることができます。 必要に応じて、島ができる弾力性のあるマイクログリッドを作成します。

車両・ツー・グリッド(V2G)

双方向充電器が共通するにつれて、EVは反応力サポートを提供できます。しかし、何千もの車両を集計することで、複雑な制御課題が導入されます。SVCは、V2Gを分散したバルク、高速な演算補償を保証する必要がなくなります。

グリッドコードと標準

欧州および北アメリカの規制当局は、充電ステーションが指定された電力要因を維持していることをますますますます(例えば、0.95は0.95の遅延につながる)。 SVCは、コンプライアンス、フィールド・プロファイド・ソリューションを提供します。

コンテンツ

静的VARコンセンサは、トランスミッションシステムのためのニッチ技術ではありません。これらは、現代のEV充電インフラストラクチャの不可欠なコンポーネントになっています。 動的に電圧と反応電力を調整することにより、SVCは、より高速充電、より高いステーション密度、および全体的なシステムコストを削減することができます。 電動モビリティサージの需要として、SVCなどの強力な補償技術への投資は、移行をサポートできる方法の決定要因になります。 電力電子の継続的な革新、SVCは、明日のハイブリッドドライバをより効果的に制御し、SVCなどのハイブリッドソリューションをより効果的に提供し、SVCがよりシームレスに提供するソリューションをより効果的に提供します。

再アクティブ電力補償のさらなる読み込みについては、]] のグリッドサービスとのEV統合に関するNRELレポート]、SVCアプリケーションの[のIEEE技術解析、および[ABBのSVC製品概要を参照してください。