Инверторный ресурс
Инверторный ресурс ( ИБР ) — это источник электроэнергии, асинхронно подключенный к электрической сети через электронный преобразователь энергии (« инвертор »). Устройства этой категории, также известные как генераторы с интерфейсом преобразователя ( CIG ), включают генераторы переменной возобновляемой энергии (ветряные, солнечные) и аккумуляторные электростанции . [1] Этим устройствам не хватает внутреннего поведения (например, инерционного отклика ) синхронного генератора , а их характеристики почти полностью определяются алгоритмами управления, что создает определенные проблемы для стабильности системы по мере увеличения их проникновения. [1] повлиять на все устройства определенного типа например, одна ошибка программного обеспечения может в случае непредвиденной ситуации (см. раздел о пожаре Blue Cut ниже). IBR иногда называют асинхронными генераторами . [2] Конструкция инверторов для IBR обычно соответствует стандартам IEEE 1547 и NERC PRC-024-2. [3]
Следование сетке и формирование сетки
[ редактировать ]Устройство слежения за сеткой ( GFL ) синхронизируется с напряжением местной сети и подает вектор электрического тока, согласованный с напряжением (другими словами, ведет себя как источник тока). [4] ). Инверторы GFL встроены в подавляющее большинство установленных устройств IBR. [1] Ввиду особенностей устройства GFL отключится при обнаружении сильного отклонения напряжения/частоты. [5] Устройства GFL не могут способствовать повышению прочности сети , гасить колебания активной мощности или обеспечивать инерцию . [6]
Устройство формирования сетки ( GFM ) частично имитирует поведение синхронного генератора: его напряжение контролируется автономным генератором, который замедляется, когда от устройства отбирается больше энергии. В отличие от обычного генератора, устройство GFM не имеет перегрузки по току и, следовательно, будет реагировать совсем по-другому в ситуации короткого замыкания . [1] Добавление функции GFM к устройству GFL не требует больших затрат с точки зрения компонентов, но влияет на доходы: чтобы поддерживать стабильность сети за счет обеспечения дополнительной мощности, когда это необходимо, необходимо увеличить размеры силовых полупроводников и добавить накопители энергии. Однако моделирование показывает, что можно запустить энергосистему, почти полностью основанную на устройствах GFL. [7] комбинация аккумуляторной электростанции GFM и синхронных конденсаторов ( SuperFACTS ). Исследуется [8]
Функции
[ редактировать ]Соответствие стандарту IEEE 1547 позволяет IBR поддерживать функции безопасности: [9]
- если измеренное линейное напряжение значительно отклоняется от номинального (обычно за пределами 0,9–1,1 о.е. ), IBR отключается после задержки (так называемое время прохождения ), задержка короче, если отклонение напряжения больше. После выключения инвертора он будет оставаться отключенным в течение значительного времени (минут);
- если величина напряжения неожиданная, инвертор перейдет в состояние мгновенного прекращения : пока он все еще подключен, он не будет подавать мощность в сеть. Это состояние имеет короткую продолжительность (менее секунды).
Как только IBR перестает обеспечивать мощность, он может восстанавливаться только постепенно, увеличивая свою выходную мощность с нуля до полной мощности. [10]
Электронная природа IBR ограничивает их перегрузочную способность: термическая нагрузка приводит к тому, что их компоненты даже временно могут работать с номинальной мощностью, не более чем в 1-2 раза превышающей паспортную , в то время как синхронные машины могут кратковременно выдерживать перегрузку до 5-6 раз. раз их номинальную мощность. [11]
Уязвимости
[ редактировать ]Новые проблемы стабильности системы возникли с ростом проникновения IBR. о случаях отключений во время аварийных ситуаций, когда прохождение неисправности ожидалось , а также о плохом демпфировании субсинхронных колебаний в слабых сетях . Сообщалось [1]
Одной из наиболее изученных крупных аварийных ситуаций в электроэнергетике, в которых были задействованы IBR, является пожар Blue Cut в 2016 году в Южной Калифорнии , который привел к временной потере более чем гигаватта фотоэлектрической энергии за очень короткое время. [10]
Синий вырезанный огонь
[ редактировать ]Пожар Blue Cut на перевале Кахон 16 августа 2016 г. затронул несколько высоковольтных (500 кВ и 287 кВ) линий электропередачи, проходящих через каньон. За сутки тринадцать повреждений линии 500 кВ и два повреждения линии 287 кВ. зафиксировано [12] Сами неисправности были временными и самоустранялись за короткое время (2-3,5 цикла , менее 60 миллисекунд ), но неожиданные особенности алгоритмов программного обеспечения фотоэлектрического инвертора вызвали многочисленные массовые потери мощности, самая большая из которых почти 1200 мегаватт [13] в 11:45:16, продолжаясь несколько минут. [14]
Анализ, проведенный Североамериканской корпорацией по надежности электроснабжения (NERC), показал, что:
- Потери в 700 МВт были вызваны плохо разработанным алгоритмом оценки частоты. Повреждения линии исказили форму сигнала переменного тока и заставили программное обеспечение неверно оценить падение частоты сети ниже 57 Гц, порога, при котором должно быть инициировано аварийное отключение. Однако фактическая частота во время мероприятия ни разу не опускалась ниже 59,867 Гц. [15] значительно выше нижнего предела нормального частотного диапазона (59,5 Гц для Western Interconnection ).
- Дополнительные 450 МВт были потеряны, когда из-за низкого напряжения в сети инверторы немедленно прекратили подавать ток с постепенным возвратом в рабочее состояние в течение 2 минут. По крайней мере, один производитель указал, что подача тока при уровне напряжения ниже 0,9 о.е. потребует серьезного изменения конструкции. [16]
В результате инцидента NERC выпустила множество рекомендаций, включая изменения в конструкции инверторов и поправки к стандартам. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Гу и Грин 2022 , с. 1.
- ^ Хан и Минай 2023 , с. 1.
- ^ Jump up to: а б НКРЭ 2017 , с. 10.
- ^ Хан и Минай 2023 , стр. 1–2.
- ^ Хан и Минай 2023 , с. 4.
- ^ АЭМО 2021 , с. 15.
- ^ Гу и Грин 2022 , с. 2.
- ^ Геворгян В.; Шах, С.; Ян, В. (2021). Гибридизация синхронных конденсаторов с батареями, формирующими сеть, для интеграции фотоэлектрических систем – решение для повышения надежности и отказоустойчивости сети . Институт техники и технологий. п. 85–108. дои : 10.1049/icp.2021.2488 . ISBN 978-1-83953-680-9 .
- ^ Попель 2020 , стр. 4–5.
- ^ Jump up to: а б Попель 2020 , стр. 5.
- ^ АЭМО 2021 , с. 16.
- ^ NERC 2017 , p. v.
- ^ НКРЭ 2017 , с. 2.
- ^ НКРЭ 2017 , с. 5.
- ^ НКРЭ 2017 , с. 8.
- ^ НКРЭ 2017 , с. 9.
Источники
[ редактировать ]- Гу, Юньцзе; Грин, Тимоти К. (2022). «Стабильность энергосистемы при высоком проникновении ресурсов инвертора» (PDF) . Труды IEEE : 1–22. дои : 10.1109/JPROC.2022.3179826 . eISSN 1558-2256 . ISSN 0018-9219 .
- Набиль Мохаммед; Хасан Хаес Алхелу; Бехруз Бахрани, ред. (28 февраля 2023 г.). Сетевые инверторы: управление и применение . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-00-083929-6 .
- Хан, Ахлаке Ахмад; Минай, Ахмад Фаиз (13 января 2023 г.). «Введение в сетевые инверторы». Сетевые силовые инверторы . ЦРК Пресс. стр. 1–14. дои : 10.1201/9781003302520-1 .
- Попель, Кэролайн Роуз (2020). Частота инцидентов с инверторами: понимание и количественная оценка вклада в риск в системах с большими объемами ресурсов на основе инверторов (MSc). Университет Вермонта .
- НКРЭ (июнь 2017 г.). Отчет о нарушении работы солнечных фотоэлектрических ресурсов мощностью 1200 МВт, вызванный сбоем (PDF) . Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения .
- АЭМО (август 2021 г.). Применение усовершенствованных сетевых инверторов в NEM (PDF) . Оператор энергетического рынка Австралии .
 | Эта статья, связанная с электричеством, незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |