Qanday qilib quyosh energiyasidan foydalanadigan PV, batareya saqlash tizimi va tarqatish transformatorlarini mikrotarmoqqa integratsiya qilish mumkin

Mikrotarmoq ko'pincha o'z manbalariga — PV massivlari va batareyali stendlarga — asoslanib tavsiflanadi, lekin bu manbalar birgalikda qanday ishlashini aniqlaydigan jihozlar markazda joylashgan: transformator . Tarmoqqa ulangan rejimda u quvvat kanalidir. Oroli rejimida esa butun tizim uchun kuchlanish va chastota etalonining bir qismiga aylanadi. Shu sababli, PV–PCS–transformator–yuk munosabatini to'g'ri sozlash faqat sotib olish bo'yicha tafsilot emas; bu mikrotarmoqning barqarorligi, samaradorligi va uzoq muddatli ishlashi qaysi arxitektura qaroriga bog'liq.

Elektr zanjiri: PV, PCS, transformator, yuk

Odatda AC-uzunlikdagi mikrotarmoq aniq ketma-ketlikda ishlaydi. Fotovoltayk (PV) zanjirlari doimiy tokni quvvat o'zgartirish tizimiga (PCS) beradi, bu esa invertorni o'z ichiga oladi va o'rta kuchlanishli dizaynlarda yuqoriga ko'taruvchi transformatorni ham o'z ichiga oladi. PCS chiqishi o'rta kuchlanishga ko'tariladi, to'planadi va so'ngra taqsimot transformatorlari orqali yuk tomonida pastga tushiriladi. Akkumulyator saqlash tizimi ikki yo'nalishli PCS orqali bir xil AC avtobusga ulanadi, bu esa zaryadlash va razryadlash quvvatini ikkala yo'nalishda ham o'tkazish imkonini beradi.

Transformatorning vazifasi joylashuviga qarab farq qiladi. Kuchlanishni oshiruvchi transformatorlar generatsiya tomonida asosan energiya ishlab chiqarishga mo'ljallangan qurilmalar sifatida ishlatiladi va invertor darajasidagi kuchlanishlarni (480–600 V) to'plab o'tkazish va uzatish uchun 10 kV, 34,5 kV yoki undan yuqori darajaga ko'taradi. Distribution transformers yuk tomonida aksincha funksiya bajariladi: o'rta kuchlanish foydalanish darajasiga tushiriladi. Mikrotarmoqda ikkala funksiya bir vaqtda mavjud bo'lishi kerak va ko'pincha bir xil transformator PV elektr energiyasini tashqariga yetkazayotganda yoki akkumulyator zaryadlanayotganda quvvat oqimini *ikkala* yo'nalishda ham qo'llab-quvvatlashi kerak.

Invertorni chiqish quvvatiga mos transformator o'lchamini belgilash

Transformator quvvati invertorning nominal yozuvidagi qiymatni oddiy 1:1 nusxalash sifatida qabul qilinmasligi kerak. Sanoatda invertorning AC nominalsiz chiqish quvvatiga taxminan 1,10 dan 1,25 gacha ko'paytirish koeffitsienti qo'llaniladi; bu ko'paytirish atrof-muhit harorati va balandlikka moslashtirilgan. Mantiq oddiy: invertorlar qisqa muddatli ortiqcha yuklanishga uchraydi, garmonik toklar issiqlik yukini oshiradi va transformator oroli rejimida reaktiv quvvatni o'tkazishda to'yinganlikka uchramaslik kerak.

Bir vaqtda transformatorning nominalsiz kVA qiymati barcha unga ulangan invertorlarning umumiy nominalsiz chiqish quvvatiga teng yoki undan katta bo'lishi kerak — bu muvofiqlashtirilgan himoya va kuchlanishni tartibga solish uchun asosiy talab. 1 MW li FV bloki uchun 1250 kVA lik ko'taruvchi transformator odatda mos keladi; xarajatlarni tejash maqsadida transformatorning quvvatini kamaytirish — aynan quyosh energiyasi va batareyaning bir vaqtda razryad bo'lganda issiqlik to'sig'i hosil qiladi.

Garmoniklar, teskari quvvat oqimi va issiqlik kuchlanishi

PV invertorlari va batareya PCS birliklari chiziqli bo'lmagan manbalardir. Ularning ko'pi qandaydir transformator ustida bir vaqtda ishlaganda, garmonik toklar bir-biriga qo'shiladi va o'ramlar hamda yurakchada chastotaga bog'liq qo'shimcha yo'qotishlarga sabab bo'ladi. Muammo aksincha elektr oqimi : PV ulanish darajasi oshganda, transformator soatlar davomida quvvatni tarmoqqa yoki umumiy ulanish nuqtasiga qaytarib yuborishi mumkin, bu esa an'anaviy taqsimot transformatorlarining optimallashtirilmagan sharoiti.

Tajriba va modellashtirish ishlari issiqlik oqibatlarini ko'rsatadi. To'liq yuklanganda teskari quvvat oqimi hamda garmonik buzilishlar kombinatsiyasida transformatorning foydali ishlash muddati taxminan 8.3%, va issiq joylar izolyatsiya yoshlanishini tezlashtiruvchi yo'nalishda siljidi. Tez-tez import va export o'rtasida o'tadigan mikrotarmoqlarda siklik ish rejimi o'rtacha yuklanishdan ko'ra muhimroq: issiqlik yoshlanishi maksimal harorat va sikl soniga, kunlik o'rtacha qiymatga emas, bog'liq.

Mikrotarmoq xizmati uchun belgilangan transformatorlarga K-faktorli yoki garmonikalarga chidamli dizayn, yetarli sovutish tizimi va takroriy termal sikllarga mos izolyatsiya tizimlari kerak — oddiy tarqatish birligiga faqat kVA qiymati yuqori etib belgilangan birligi emas.

Tarmoqqa ulangan va oroli rejim: Bir xil korpusdagi ikkita turli xil apparat

Tarmoqqa ulangan holda foydalanuvchi tarmog'i kuchlanish va chastotani belgilaydi; transformator asosan quvvatni o'tkazadi va galvanik izolyatsiya beradi. Umumiy ulanish nuqtasi ochilganda dinamika o'zgaradi. Transformator BESS va PV invertorlari bilan birga ishlashga ehtiyoj sezishi mumkin, shunda u kuchlanish va chastotani barqarorlashtiradi , magnitlanishning qisqa vaqtli oshib ketishini yutadi va asosiy tarmoq avval ta'minlagan dvigatelni ishga tushirish toklarini o'tkazib yuboradi.

Erlash — eng ko'p e'tibor berilmaydigan farqdir. Mikrotarmoq oroli rejimiga o'tganda, foydalanuvchi tarmog'ining neytral erlash referensiyasi yo'qoladi. Erlishsiz yer qoplamali transformator , bir fazali yer qo‘shilish xatosi past qarshilikli qaytish yo‘liga ega emas; shu sababli himoya tizimi xatoni aniqlamay qolishi va izolyatsiya yuqori kuchlanish ta’sirida buzilishi mumkin. Qarshilik tanlovi ham shunday muhim: past qarshilikli transformator kuchlanishni boshqarishni aniqroq qiladi, lekin xato tokini oshiradi va bu har bir quyi darajadagi avtomatik uzlatgich va elektr jihozlari reytinglarini qayta ko‘rib chiqishni talab qiladi. Shu sababli mikrotarmoq transformatori faqat bitta ish rejimiga emas, balki ikkita ish sharoitiga — oddiy tarmoqqa ulangan holatdagi yuklanish va oroli rejimida xato/kuchlanishni qo‘llab-quvvatlashga mos keladigan tarzda belgilanishi kerak.

Interfeyslarni va mas’uliyat chegaralarini rejalashtirish

Mas’uliyat chegaralari noaniq bo‘lganda texnik integratsiya tijorat jihatidan muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. umumiy ulanish nuqtasi (PCC) bu — tabiiy jismoniy va shartnoma asosidagi ajratish: tarqatish tizimi operatori PCC gacha bo'lgan tarmoqni boshqaradi, mikrotarmoq operatori esa undan keyingi barcha narsalarni boshqaradi. Amaliyotda esa ulanish liniyasi, kuchaytirish stansiyasi va tarqatish aktivlariga ega bo'lish huquqi ko'pincha noaniq bo'ladi va mikrotarmoq tufayli talab qilinadigan tarmoq kuchaytirishiga investitsiya qilish mas'uliyati tez-tez bahslashiladi.

Amal qiladigan interfeys rejasi to'rtta narsani aniq belgilaydi: jihozlar egasligi (transformator, elektr uzatish apparatlari va himoya relelari kimniki), sozlash huquqi (PCC da himoya va boshqaruvni kim sozlaydi), sinov mas'uliyati (kim orolga ajralishni aniqlash va erga ulanish samaradorligini sinovdan o'tkazadi) va ma'lumotlar va boshqaruv chegaralari (mikrotarmoq boshqaruvchisi buyurut oladigan narsa va foydalanuvchi saqlab turadigan narsa). Aniq jismoniy chegaralashni qo'llab-quvvatlaydigan jihozlar — bo'linib ketadigan elektr tarmog'i uskunalari, alohida yerlangan transformator maydonchalari va aniqlangan himoya interfeyslari bilan jihozlangan transformator paketlari — ishga tushirish va orol rejimida sinov o'tkazish paytida boshqa holda yuzaga keladigan qiyinchiliklarni kamaytiradi.

Jihoz tanlovi integratsiya strategiyasiga aylanadigan joy

Yuqoridagi texnik talablarning barchasi cheklangan jihoz tanlovi to'plamiga kelib qo'yadi. FV (quyosh energiyasi) kuchaytiruvchi transformatorlar va siqilgan elektr stansiyalari garmoniklarga chidamlilik, teskari quvvatdan issiqlik chegaralari va K-faktor asosida loyihalangan dizaynga ega bo'lishlari kerak. Distribution transformers yuk tomonida orol rejimida xavfli holatlarga mos impedans va yerlashish konfiguratsiyalari talab qilinadi. O'chirish uskunalari foydalanuvchi va orol rejimidagi avtonom energiya manbalarining ikkala manba rejimi bo'ylab himoyani muvofiqlashtirishlari kerak; bunda har bir rejim o'zgarishidan keyin qayta baholash talab qilinmaydi.

Ushbu funksiyalarni mustaqil komponentlar sifatida sotib olish o'rniga muhandislik paketlariga integratsiya qilish — PV, energiya saqlash va yuklarni bitta tizim sifatida, emas, balki alohida qismlar to'plami sifatida ishlashini ta'minlaydigan mikrotarmoqni ishga tushirish va ishonchli izolyatsiya qilish imkonini beruvchi texnik xususiyatlarga yetishish yo'lini qisqartiradi. Transformator mikrotarmoqdagi eng ko'rinadigan aktiv emas, lekin uning texnik xususiyatlari PV, energiya saqlash va yuklarning bitta tizim sifatida yoki alohida qismlar to'plami sifatida ishlashini sirpanib boshqaradi.

Qo'llanish vaziyatlari

Tez-tez beriladigan savollar

PV invertori chiqishiga mos transformator tanlashda qanday ortiqcha o'lcham omili qo'llanilishi kerak?

Sanoat amaliyoti invertorning o'zgaruvchan tokdagi nominal chiqish quvvatini atrof-muhit harorati va balandlikka qarab 1,10 dan 1,25 gacha kengaytirishni tavsiya qiladi. Bu invertorning qisqa muddatli ortiqcha yuklanishlarini, garmonik isitish ta'sirini va oroli rejimida reaktiv quvvat talablarini hisobga oladi.

Fotovoltayk va akkumulyator invertorlaridan keladigan garmoniklar transformatorning xizmat ko'rsatish muddatiga qanday ta'sir qiladi?

Chiziqli bo'lmagan manbalardan keladigan garmonik toklar transformator ustiga qo'shiladi va shu tufayli o'ramlar hamda yurakchada chastotaga bog'liq qo'shimcha yo'qotishlar vujudga keladi. To'liq yuklanganda teskari quvvat oqimi garmonik shovqin bilan birlashganda transformatorning xizmat ko'rsatish muddati taxminan 8,3% ga qisqarishi mumkin. Mikrotarmoq ilovalari uchun K-koeffitsientli yoki garmonikalarga chidamli dizaynlar zarur.

Tarmoqqa ulangan va oroli rejimida ishlaydigan transformatorlarning asosiy farqi nima?

Tarmoqqa ulangan rejimda foydalanuvchi kuchlanish va chastotani o'rnatadi, transformator esa quvvatni o'tkazadi va izolyatsiyani ta'minlaydi. Oroli rejimida transformator BESS va PV invertorlari bilan birgalikda kuchlanish va chastotani barqarorlashtirish, magnitlanishning boshlang'ich oqimini yutish va avval asosiy tarmoq tomonidan ta'minlangan dvigatelni ishga tushirish oqimlarini qo'llab-quvvatlash uchun ishlashi kerak.

Nima uchun oroli mikrotarmoqda yerlangan transformator kerak?

Mikrotarmoq oroli rejimiga o'tganda, foydalanuvchining neytral yerlangan manbai yo'qoladi. Yerlangan transformatorsiz bir fazali yerlangan xatolik uchun past qarshilikli qaytish yo'li mavjud bo'lmasa, himoya xatolikni aniqlamaydi va ortiqcha kuchlanish tizimdagi izolyatsiyaga zarar yetkazishi mumkin.

Mikrotarmoq operatori va foydalanuvchi o'rtasidagi mas'uliyat chegaralari qanday belgilanishi kerak?

Umumiy ulanish nuqtasi (PCC) tabiiy ajratish vazifasini bajaradi. Amalga oshiriladigan reja aniq qiladi: jihozlar egalligini, himoya sozlamalari huquqini, orolni aniqlash va yerlash uchun sinov javobgarligini hamda mikrotarmoq boshqaruvchisi bilan foydalanuvchi o'rtasidagi ma'lumotlar/boshqaruv chegaralarini.

123