Hoe kan het probleem van overmatige capacitieve reactieve kracht in nieuwe energievermogen worden opgelost？

Gedreven door de doelen van de "dubbele koolstof", heeft de geïnstalleerde capaciteit van China van nieuwe energie -stroomopwekking 700 miljoen kilowatt overschreden, goed voor meer dan 30% van de totale geïnstalleerde capaciteit van het land. Met de grootschalige integratie van intermitterende stroombronnen zoals fotovoltaïsche en windenergie, is er een nieuwe technische uitdaging naar voren gekomen in het energiesysteem - overmatig capacitieve reactieve kracht. Dit probleem bedreigt niet alleen de veilige en stabiele werking van het Power Grid, maar heeft ook direct invloed op de economische voordelen van nieuwe energiebureau. Geyue Electric, als een fabrikant die gedurende 15 jaar gespecialiseerd is in reactieve vermogenscompensatie, in de volgende tekst, zullen we een systematische oplossing voor dit koppige probleem diep verkennen vanuit het perspectief van de engineeringpraktijk.

Het generatiemechanisme van capacitieve reactieve kracht overtollig

Nieuwe apparatuur voor het genereren van energievermogen heeft fundamentele verschillen van traditionele synchrone generatoren. Fotovoltaïsche omvormers zijn verbonden met het rooster via elektronische apparaten van stroom, en hun werkkenmerken bepalen dat bij het genereren van actief vermogen, inductief reactief vermogen onvermijdelijk zal worden geproduceerd. Door uitgebreide metingen hebben we ontdekt dat een enkele 2,5 MW fotovoltaïsche omvormer bij de nominale uitgang natuurlijk tot 600 kVar capacitief reactief vermogen genereert. Voor direct-drive windturbinegeneratoren die volledige vermogensomzetters gebruiken, bestaan ook vergelijkbare reactieve krachtkenmerken.

Dit kenmerk is vooral prominent aanwezig in gebieden met geconcentreerde nieuwe energievermogen. Vorig jaar toonden testgegevens van een bepaalde fotovoltaïsche basis in Qinghai waarmee we samenwerkten, dat tijdens de sterkste zonlichtperiode in het midden van de dag het capacitieve reactieve vermogen van de gehele krachtcentrale 28% van de totale geïnstalleerde capaciteit bereikte, waardoor de gridverbindingsspanning met 8,3% was vergeleken met de beoordeelde waarde. Tijdens de lage laadperiode 's nachts was het probleem van overtollige reactieve kracht in het windparkcluster nog ernstiger. Een bepaalde 500 MW windenergiebasis registreerde een spanningslimietovertredingsevenement die 72 uur duurde.

Een systematische analyse van de overmaat overmatig gevaren

Voltage over-limiet is de meest directe manifestatie van schade. Wanneer de busspanning de bovenste limiet van +7% overschrijdt die is gespecificeerd in GB/T 12325, zal de fotovoltaïsche omvormer overspanningsbeveiliging activeren en van het rooster ontkoppelen. We hebben de operatiegegevens van 20 fotovoltaïsche elektriciteitsstations in de noordwestelijke regio statistisch gezien geanalyseerd en ontdekten dat het jaarlijkse gemiddelde verlies van stroomopwekking veroorzaakt door spanningsproblemen 1,8%bereikte.

De meer ernstige schade ligt in de progressieve schade aan de isolatie van apparatuur. Wanneer een transformator continu werkt op 1,1 keer de nominale spanning, is de snelheid waarmee de polymerisatiegraad van zijn isolatie -karton afneemt drie keer dat onder normale omstandigheden. Dergelijke latente schade wordt vaak alleen ontdekt wanneer de apparatuur plotseling faalt. Bijvoorbeeld, een fotovoltaïsche krachtcentrale van 200 MW leed ooit aan de afbraak van de belangrijkste transformatorwikkeling als gevolg van langdurige overspanning, wat resulteerde in directe economische verliezen van meer dan 3 miljoen yuan.

Resonerende overspanning is een andere grote bedreiging. Wanneer de capacitieve output van de nieuwe energiepowerpstation overeenkomt met de inductieve parameters van de transmissielijn, kan dit gevaarlijke harmonische versterkingsfenomenen veroorzaken. We hebben in een windoplosser-project in Xinjiang waargenomen dat de vervormingssnelheid van de 2,5e harmonische spanning plotseling toenam tot 12%, wat resulteerde in oververhitting en schade aan de wikkelingen van meerdere transformatorboxen.

Technologische doorbraken in dynamische compensatie

Static Var Generator (SVG) is momenteel de meest effectieve oplossing. Onze intelligente SVG van de derde generatie, uitgerust met siliciumcarbidecomponenten, bereikt een ultrasnelle responstijd van minder dan 5 milliseconden. Het unieke modulaire ontwerp maakt uitbreiding van flexibele capaciteit mogelijk, met een enkele eenheid die tot 10 mVar kan bereiken. De toepassing van SVG in een bepaalde ultrahoge spanning die windpark in het binnenste Mongolië ondersteunt, heeft aangetoond dat na het configureren van een SVG van 60 mVAR, de spanningsschommelingen op het verbindingspunt is verlaagd van 8% tot binnen 2%.

Volgens verschillende scenario's hebben we een reeks producten ontwikkeld. Voor gedistribueerde fotovoltaïsche stroomstations kan de compacte muur gemonteerde SVG 60% van de installatieruimte besparen; Voor grote grondstations vereenvoudigt de containeroplossing het bouwproces aanzienlijk. Een flat-flat fotovoltaïsch project uit de kust heeft onze anti-corrosie SVG overgenomen en het werkte gedurende drie jaar continu zonder fouten in een zoutsprayomgeving.

System Collaborative Control Strategy

Het compensatie-effect van een enkel apparaat is beperkt, een oplossing op systeemniveau moet worden vastgesteld. Het "gecentraliseerd gedistribueerde" controlesysteem dat we hebben ontwikkeld, coördineert de werking van meerdere SVG's via een snelle communicatienetwerk. In de Hebei Zhangbei Demonstration Base Renewable Energy bereikte dit systeem reactieve vermogenscoördinatie voor 7 nieuwe energievermogen, waardoor de regionale spanningskwalificatiegraad werd verhoogd tot 99,9%.

De introductie van kunstmatige intelligentietechnologie heeft de nauwkeurigheid van de controle aanzienlijk verbeterd. Het voorspellende algoritme op basis van diep leren kan de trend van reactieve vermogenscapaciteit 30 minuten van tevoren voorspellen. Na de introductie van het kunstmatige intelligentie -algoritme in een bepaalde fotovoltaïsche krachtcentrale in Ningxia, daalde de vereiste van de reservecapaciteit van SVG met 35%en daalde het verlies van apparatuur met 25%. De toepassing van Digital Twin Technology heeft virtueel debuggen bereikt, waardoor de on-site foutopsporingstijd met 70%wordt verkort.

Typische casusanalyse

Het renovatieproject van een fotovoltaïsche krachtcentrale van 200 MW in Qinghai heeft een aanzienlijke demonstratiewaarde. Dit project heeft onze "SVG + Reactor"Hybride oplossing, met een totale investering van 8,9 miljoen yuan. Na zijn werking verhoogde het de jaarlijkse stroomopwekking met 46 miljoen kWh, en de terugverdientijd van investeringen was slechts 2,3 jaar. Wat nog belangrijker is, het loste het spanningslimietprobleem op dat de elektriciteitscentrale al lang had geplaagd, en geen stroomuitvalincidenten veroorzaakt door spanningskwesties die opnieuw optraden.

Een bepaald fotovoltaïsche landbouwcomplementair project in de provincie Shandong heeft een nieuw applicatiemodel gecreëerd. Door het koelsysteem van SVG te integreren met de circulatie van het viskwekerijgebied, loste het niet alleen het warmtedissipatieprobleem van de apparatuur op, maar handhaafde het ook de stabiele watertemperatuur, waardoor een "elektriciteitsregulering + viskwekerij" composietinkomsten werd gevormd. Dit ontwerp verhoogde het interne rendement van het project met 2,3 procentpunten.

Toekomstige technologische vooruitzichten

De diepe integratie van kunstmatige intelligentie en krachtelektronica is een duidelijke richting. Het autonome besluitvormingssysteem dat we ontwikkelen, kan de besturingsparameters automatisch optimaliseren via realtime gegevensanalyse. Laboratoriumtests hebben aangetoond dat dit systeem de snelheid van spanningsregulering met drie keer kan verhogen.

De combinatie van brede bandgap -halfgeleiders en supergeleidende technologie kan leiden tot een revolutionaire doorbraak. De SIC-SVG met lage temperatuur ontwikkeld in samenwerking met het Massachusetts Institute of Technology bereikt een vermogensdichtheid drie keer die van conventionele apparatuur bij een werktemperatuur van 77K. Verwacht wordt dat deze technologie het probleem van stroomoverdracht oplost voor offshore windenergie in diep water.

Het oplossen van het probleem van overmatige reactieve vermogenscapaciteit vereist een combinatie van technologische innovatie en systematisch denken. Geyue Electric suggereert dat nieuwe energievermogen stations volledig rekening moeten houden met reactieve stroombalansvereisten tijdens de planning- en ontwerpfase en leveranciers van apparatuur selecteren met uitgebreide oplossingsmogelijkheden. Wij zijn van mening dat door een reactief vermogenscompensatiesysteem op te zetten met "precieze voorspelling, snelle respons en betrouwbare werking", het solide ondersteuning zal bieden voor hoog-hernieuwbare energiesystemen. Als het bovenstaande artikel niet uw twijfels heeft beantwoord over het oplossen van het probleem van overmatige reactieve stroomcapaciteit, raadpleeg dan verder een van de elektriciteitsingenieurs van Geyue Electric bijinfo@gyele.com.cn, we zijn altijd bereid om ons best voor u te doen.