Mikroşəbəkədə Günəş PV, Akku Saxlama və Paylayıcı Transformatorların İnteqrasiyası Üsulları

Mikroşəbəkə adətən öz mənbələri ilə — fotovoltaik (PV) massivləri və akkumulyator qurğuları ilə təsvir olunur, lakin bu mənbələrin birlikdə necə davranacağını müəyyən edən avadanlıq ortada yerləşir: transformator . Şəbəkəyə qoşulmuş rejimdə o, enerji kanalıdır. Adalar rejimində isə bütün sistemin gərginlik və tezlik istinad nöqtəsinin bir hissəsi olur. Beləliklə, PV–PCS–transformator–yük əlaqəsinin düzgün qurulması yalnız alım-satım detali deyil; bu, mikroşəbəkənin sabit, səmərəli və uzunömürlü olub-olmamasına qərar verən memarlıq qərarıdır.

Elektrik zənciri: PV, PCS, transformator, yük

Tipik AC-əlaqəli mikroşəbəkə müəyyən bir ardıcıllıqla işləyir. Fotovoltaik (PV) zəncirləri DC enerjisini gücləndirici çevirmə sisteminə (PCS) verir; bu sistem invertoru və orta gərginlikli dizaynlarda yüksəldici transformatoru əhatə edir. PCS çıxışı orta gərginliyə yüksəldilir, toplanır və sonra yüklər tərəfində paylayıcı transformatorlar vasitəsilə istifadə səviyyəsinə endirilir. Batareya saxlama sistemi iki istiqamətli PCS vasitəsilə eyni AC şinə qoşulur; beləliklə, yüklənmə və boşalma gücü hər iki istiqamətdə axa bilir.

Transformatorun rolu yerindən asılı olaraq fərqlənir. Gərginliyi artırıcı transformatorlar generasiya tərəfində transformatorlar əsasən enerji hasil edən tətbiqlər üçün nəzərdə tutulmuşdur və invertor səviyyəsində gərginlikləri (480–600 V) toplama və ötürmə üçün 10 kV, 34,5 kV və ya daha yüksək səviyyəyə qaldırır. Paylanma transformatorları yüklər tərəfində transformatorlar əks funksiyanı yerinə yetirir: orta gərginliyi istifadə səviyyəsinə endirir. Mikroşəbəkədə hər iki funksiya eyni zamanda mövcud olmalıdır və çox vaxt eyni transformator PV-nin enerjini ixrac etdiyi və ya batareyanın yükləndiyi zaman güc axınının *hər iki* istiqamətdə keçməsini təmin etməlidir.

Transformatorun İnvertor Çıxışına Uyğunlaşdırılması

Transformatorun gücü, invertorun adi plaqasındakı gücün sadə 1:1 nüsxəsi kimi qəbul edilməməlidir. Sənayedə invertorun AC nominal çıxış gücü üzərində təxminən 1,10 ilə 1,25 artım əmsalı tətbiq olunur; bu, ətraf mühit temperaturu və dəniz səviyyəsindən hündürlüyə görə düzəldilir. Məntiq sadədir: invertorlar qısa müddətlik yüklənməyə icazə verir, harmonik cərəyanlar istilik yükünü artırır və transformator adi iş rejimində reaktiv gücü daşımalı, lakin doymamalıdır.

Eyni zamanda, transformatorun nominal kVA dəyəri bütün ona qoşulmuş invertorların ümumi nominal çıxış gücünə bərabər və ya ondan böyük olmalıdır — bu, koordinasiyalı qoruma və gərginlik tənzimlənməsi üçün əsas tələbdir. 1 MW-lıq PV bloku üçün 1250 kVA-lıq yüksəldici transformator ümumiyyətlə uyğundur; xərcləri azaltmaq məqsədilə transformatorun gücünün aşağı qiymətləndirilməsi tez-tez PV və akkumulyatorun eyni zamanda boşalması halında tam olaraq istilik darboğazına səbəb olur.

Harmoniklər, Ters Güc Axını və İstilik Gərginliyi

PV invertorları və batareya PCS vahidləri xətti olmayan mənbələrdir. Onlardan bir neçəsi eyni transformator üzərində işlədikdə, harmonik cərəyanlar üst-üstə düşür və sarğılarda və nüvələrdə əlavə tezlik asılı itkiyə səbəb olur. Problemi daha da pisləşdirən faktor ters enerji axını : PV penetrasiyası artıqca transformator saatlarla şəbəkəyə və ya ümumi qoşulma nöqtəsinə güc geri göndərə bilər; bu isə ənənəvi paylayıcı transformatorların optimallaşdırılmadığı şəraitdir.

Təcrübi və modelləşdirmə işləri istilik təsirini göstərir. Tam yüklənmə şəraitində tərs güclü axınla birləşdirilmiş harmonik distorsiyada transformatorun ömrü təxminən 8.3%, və isti nöqtələr izolyasiyanın yaşlanmasını sürətləndirən şəkildə yer dəyişdirir. Tez-tez idxal və ixrac arasında keçid edən mikroşəbəkələrdə dövri iş rejimi orta yüklənmədən daha vacibdir: istilik yaşlanması maksimum temperatur və dövr sayı əsasında yığılır, düzgün gündəlik orta əsasında deyil.

Mikroşəbəkə xidməti üçün göstərilən transformatorlar K-faktoru və ya harmoniklərə davamlı dizayna, kifayət qədər soyutma sistemlərinə və təkrar istilik dövrülərinə davam gətirə biləcək izolyasiya sistemlərinə ehtiyac duyur—sadəcə daha yüksək kVA etiketli standart paylayıcı birim deyil.

Şəbəkəyə qoşulmuş və adi şəkildə işləyən: Bir çərçivədə iki fərqli maşın

Şəbəkəyə qoşulmuş rejimdə elektrik təchizatı şirkəti gərginlik və tezliyi müəyyən edir; transformator əsasən enerji keçirir və galvanik izolyasiya təmin edir. Ümumi bağlantı nöqtəsi açıldığı an dinamika dəyişir. Transformator BESS və PV invertorları ilə birlikdə işləyə bilər və gərginlik və tezliyi sabitləşdirə bilər , maqnitləşdirmə impulsunu udur və əvvəllər baş şəbəkə tərəfindən təmin olunan mühərrik başlatma cərəyanlarına davam gətirə bilər.

Qoşulma ən çox nəzərə alınmayan fərqdir. Mikroşəbəkə adi rejimdə işləyəndə elektrik təchizatı şirkətinin neytral qoşulma istinadı itirilir. Qoşulma olmadan qoşulma transformatoru bir fazdan torpağa qısa qapanma halında aşağı impendanslı qayıtma yolu yoxdur; qoruma sistemi bu qısa qapanmanı aşkar edə bilməyə bilər və artmış gərginlik izolyasiyanı yükləyə bilər. Impedans seçimi də eyni dərəcədə əhəmiyyətlidir: aşağı impedanslı transformator gərginlik tənzimlənməsini daha dəqiq edir, lakin qısa qapanma cərəyanını artırır və bu da hər bir aşağı səviyyəli avtomatik açar və açar cihazının nominal qiymətinin yenidən qiymətləndirilməsini tələb edir. Beləliklə, mikroşəbəkə transformatoru yalnız bir deyil, iki fərqli iş rejimi üçün — normal şəbəkəyə qoşulmuş yüklənmə və adalar rejimində qısa qapanma/gərginlik dəstəyi — müəyyənləşdirilməlidir.

İnterfeyslərin və məsuliyyət sərhədlərinin planlaşdırılması

Məsuliyyət sərhədləri qeyri-müəyyən olduqda texniki inteqrasiya ticarət baxımından uğursuz olur. ümumi qoşulma nöqtəsi (PCC) bu, təbii fiziki və müqaviləvi ayrılıqdır: paylayıcı sistem operatoru şəbəkəni PCC-ə qədər idarə edir və mikroşəbəkə operatoru ondan sonra gələn hər şeyi idarə edir. Praktikada isə birləşdirici xəttin, yüksəldici stansiyasının və paylayıcı aktivlərin mülkiyyəti tez-tez qeyri-müəyyən olur və mikroşəbəkənin səbəb olduğu şəbəkə gücləndirilməsi üçün investisiya məsuliyyəti tez-tez mübahisəli olur.

İcra oluna bilən bir interfeys planı dörd şeyi açıq-aşkar təyin edir: avadanlıqların mülkiyyəti (transformator, açar aparatı və qoruma relelərinin sahibi kimdir), quraşdırma yetkisi (PCC-də qoruma və idarəetməni kim konfiqurasiya edir), sınaq məsuliyyəti (kim izolyasiya aşkarlamasını və torpaqlanma performansını qəbul edir) və məlumat və idarəetmə sərhədləri (mikroşəbəkə idarəetmə qurğusunun əmr verə biləcəyi və enerji təchizatı şirkətinin nəzarətində saxladığı sahələr). Fiziki ayırma xəttini aydın şəkildə göstərən avadanlıq — kompartimentli açar aparatları, xüsusi torpaqlama transformatoru bölmələri və müəyyən qoruma interfeysləri ilə təchiz edilmiş transformator paketləri — quraşdırma və adalar rejimində sınaq zamanı baş verən problemləri azaldır.

Harada Avadanlıq Seçimi İnteqrasiya Strategiyasına Çevrilir

Yuxarıda qeyd olunan texniki tələblər məhdud sayda avadanlıq qərarlarına gətirib çıxarır. PV yüksəldici transformatorları və kompakt elektrik paylayıcı stansiyaları harmonik tolerantlıq, tərs gücün termal marjlarını və K-faktoru əsasında hazırlanmış dizaynı tələb edir. Paylanma transformatorları yüklərin tərəfində yerləşən avadanlıq adalar rejimindəki qısa qapanma səviyyələri ilə uyğun olan impedans və torpaqlama konfiqurasiyalarını tələb edir. Qurğuların açar söndürməsi enerji təchizatı şirkəti və adalar rejimində işləyən generasiya olmaq üzərə iki mənbə rejimi üzrə qoruma sistemini koordinasiya etməlidir; hər bir rejim dəyişikliyindən sonra yenidən qiymətləndirmə tələb etmədən.

Bu funksiyaları müstəqil komponentlər kimi satın almaq əvəzinə, mühəndislik paketlərinə inteqrasiya etmək, spesifikasiyadan etibarən, həqiqətən adalanan və etibarlı şəkildə yenidən qoşula bilən mikroşəbəkəyə çatma yolu qısaltır. Transformator mikroşəbəkədə ən görünən aktiv deyil, lakin onun spesifikasiyası günəş enerjisi (PV), enerji saxlama sistemi və yüklerin sistem kimi yoxsa ayrı-ayrı hissələr kimi işləməsini sükutla tənzimləyir.

Tətbiq Sahələri

Tez-tez Verilən Suallar

PV inversiyasının çıxışına transformator seçərkən hansı böyütmə əmsalı tətbiq olunmalıdır?

Sənaye praktikası, ətraf mühit temperaturu və hündürlük nəzərə alınmaqla, inversiyanın AC nominal çıxışında 1,10–1,25 aralığında böyütmə əmsalı tətbiq etməyi tövsiyə edir. Bu, qısa müddətli inversiya yükünün artması, harmoniklərin yaratdığı istiləşmə yükü və adalar rejimində reaktiv güc tələblərini nəzərə alır.

PV və akkumulyator inversiyalarından gələn harmoniklər transformatorun ömrünə necə təsir edir?

Xətti olmayan mənbələrdən gələn harmonik cərəyanlar transformator üzərinə superpozisiya olunur və sarım və nüvədə tezlikdən asılı əlavə itkiyə səbəb olur. Tam yüklü tərs enerji axını ilə birlikdə harmonik distorsiyaya məruz qalan transformatorun gözlənilən ömrü təxminən 8,3% azala bilər. Mikroşəbəkə tətbiqləri üçün K-əmsalı və ya harmoniklərə davamlı dizaynlar vacibdir.

Şəbəkəyə qoşulmuş və adalar rejimində işləyən transformatorların əsas fərqi nədir?

Şəbəkəyə qoşulmuş rejimdə, elektrik şəbəkəsi gərginlik və tezliyi təyin edir, transformator isə enerji ötürür və izolyasiya təmin edir. Adi rejimdə transformator BESS və PV invertorları ilə birlikdə gərginlik və tezliyi sabitləşdirməli, maqnitləşmə zirvə cərəyanlarını udmalı və əvvəllər əsas elektrik şəbəkəsi tərəfindən təmin olunan mühərrik işə salma cərəyanlarına davam etməlidir.

Niyə adi mikroşəbəkədə torpaqlama transformatoru lazımdır?

Mikroşəbəkə adi rejimə keçdikdə elektrik şəbəkəsinin neytral torpaqlama istinadı itir. Torpaqlama transformatoru olmadan, birfazlı torpaqlama qısa qapanması üçün aşağı impendanslı qayıtma yolu mövcud olmur; qoruma sistemi bu qısa qapanmanı aşkar edə bilməz və sistem üzrə izolyasiyaya yüklənmə yaradan artıq gərginlik meydana gələ bilər.

Mikroşəbəkə operatoru ilə elektrik şəbəkəsi arasında məsuliyyət sərhədləri necə müəyyən edilməlidir?

Ortak birləşmə nöqtəsi (PCC) təbii ayırıcı rolunu oynayır. İşlənə bilən plan mikroşəbəkə idarəetmə qurğusu ilə enerji təchizatı şirkəti arasındakı avadanlıq mülkiyyətini, qorunma parametrlərinin təyin edilməsi səlahiyyətini, adaların aşkar edilməsi və torpaqlanma üzrə sınaq məsuliyyətini və məlumat/idarəetmə sərhədlərini aydın şəkildə müəyyən edir.

123