Come può essere risolto esattamente il problema dell'eccessiva potenza reattiva capacitiva nelle nuove centrali elettriche？

Spinto dagli obiettivi "Dual Carbon", la capacità installata in Cina di nuova generazione di energia di energia ha superato i 700 milioni di kilowatt, rappresentando oltre il 30% della capacità installata totale del paese. Con l'integrazione su larga scala di fonti di potenza intermittente come fotovoltaico e energia eolica, è emersa una nuova sfida tecnica nel sistema di alimentazione: eccessiva potenza reattiva capacitiva. Questo problema non solo minaccia il funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica, ma influisce anche direttamente sui benefici economici delle nuove centrali elettriche energetiche. Geyue Electric, come produttore specializzato nella compensazione della potenza reattiva per 15 anni, nel seguente testo, esploreremo profondamente una soluzione sistematica a questo problema testardo dal punto di vista della pratica ingegneristica.

Il meccanismo di generazione dell'eccesso di potenza reattiva capacitiva

Le nuove attrezzature per la generazione di energia energetica hanno differenze fondamentali rispetto ai tradizionali generatori sincroni. Gli inverter fotovoltaici sono collegati alla rete attraverso i dispositivi elettronici di potenza e le loro caratteristiche di lavoro determinano che quando si generano energia attiva, verrà inevitabilmente prodotta una potenza reattiva induttiva. Attraverso ampie misurazioni, abbiamo scoperto che un singolo inverter fotovoltaico da 2,5 MW, alla sua uscita nominale, genera naturalmente fino a 600 kvar di potenza reattiva capacitiva. Per i generatori di turbine eoliche a guida diretta che utilizzano convertitori a pieno potere, esistono anche caratteristiche di potenza reattiva simile.

Questa caratteristica è particolarmente importante nelle aree con nuove centrali elettriche di energia. L'anno scorso, i dati di test di una certa base fotovoltaica a Qinghai con cui abbiamo collaborato hanno mostrato che durante il periodo di luce solare più forte a metà del giorno, la potenza reattiva capacitiva dell'intera centrale elettrica ha raggiunto il 28% della capacità totale installata, causando la tensione di connessione della griglia per aumentare dell'8,3% rispetto al valore valutato. Durante il periodo di carico basso di notte, il problema dell'eccesso di energia reattiva nel cluster del parco eolico era ancora più grave. Una certa base di potenza eolica da 500 MW ha registrato un evento di violazione del limite di tensione che è durato per 72 ore.

Un'analisi sistematica dei pericoli dell'eccesso

La tensione eccessiva è la manifestazione più diretta del danno. Quando la tensione del bus supera il limite superiore +7% specificato in GB/T 12325, l'inverter fotovoltaico attiverà la protezione da sovratensione e si disconnetterà dalla griglia. Abbiamo analizzato statisticamente i dati operativi di 20 centrali elettriche fotovoltaiche nella regione nord -occidentale e abbiamo scoperto che la perdita media annuale di generazione di energia causata dai problemi di tensione ha raggiunto l'1,8%.

Il danno più grave risiede nel danno progressivo all'isolamento dell'attrezzatura. Quando un trasformatore opera continuamente a 1,1 volte la tensione nominale, la velocità con cui diminuisce il grado di polimerizzazione del suo cartone isolante è tre volte che in condizioni normali. Tale danno latente viene spesso scoperto solo quando l'attrezzatura fallisce improvvisamente. Ad esempio, una centrale fotovoltaica da 200 MW una volta soffriva della rottura dell'avvolgimento del trasformatore principale a causa della sovratensione a lungo termine, con conseguenti perdite economiche dirette di oltre 3 milioni di yuan.

La sovratensione risonante è un'altra grande minaccia. Quando la produzione capacitiva della nuova centrale elettrica di energia corrisponde ai parametri induttivi della linea di trasmissione, può causare pericolosi fenomeni di amplificazione armonica. Abbiamo osservato in un progetto complementare-solare del vento nello Xinjiang che in modalità operativa specifica, il tasso di distorsione della 2,5 ° tensione armonica è aumentata improvvisamente al 12%, con conseguente surriscaldamento e danni agli avvolgimenti di più scatole di trasformatori.

Scoppite tecnologiche in compensazione dinamica

Static Var Generator (SVG) è attualmente la soluzione più efficace. La nostra SVG intelligente di terza generazione, dotata di componenti di potenza in carburo di silicio, raggiunge un tempo di risposta ultra veloce di meno di 5 millisecondi. L'esclusivo design modulare consente un'espansione della capacità flessibile, con una singola unità in grado di raggiungere fino a 10 mvar. L'applicazione di SVG in un determinato parco eolico a supporto di tensione altissima nella Mongolia interna ha dimostrato che dopo aver configurato un SVG da 60 mVAR, la fluttuazione della tensione nel punto di connessione è stata ridotta dall'8% al 2%.

Secondo diversi scenari, abbiamo sviluppato una serie di prodotti. Per le centrali elettriche fotovoltaiche distribuite, l'SVG compatto montato a parete può risparmiare il 60% dello spazio di installazione; Per le grandi centrali elettriche a terra, la soluzione integrata containerizzata semplifica notevolmente il processo di costruzione. Un progetto fotovoltaico piatto di marea costiero ha adottato il nostro SVG anticorrosivo e ha funzionato continuamente per tre anni senza guasti in un ambiente di spruzzo salino.

Strategia di controllo collaborativo del sistema

L'effetto di compensazione di un singolo dispositivo è limitato, è necessario stabilire una soluzione a livello di sistema. Il sistema di controllo "distribuito centralizzato" abbiamo sviluppato coordina il funzionamento di più SVG attraverso una rete di comunicazione ad alta velocità. Nella base di dimostrazione di energia rinnovabile di Hebei Zhangbei, questo sistema ha raggiunto il coordinamento della potenza reattiva per 7 nuove stazioni di energia energetica, aumentando il tasso di qualificazione della tensione regionale al 99,9%.

L'introduzione della tecnologia di intelligenza artificiale ha migliorato significativamente l'accuratezza del controllo. L'algoritmo predittivo basato sull'apprendimento profondo può prevedere la tendenza dei cambiamenti di capacità di potenza reattiva con 30 minuti di anticipo. Dopo aver introdotto l'algoritmo di intelligenza artificiale a una determinata centrale elettrica fotovoltaica a Ningxia, il requisito di capacità di riserva di SVG è diminuito del 35%e la perdita di attrezzature è diminuita del 25%. L'applicazione della tecnologia gemella digitale ha raggiunto il debug virtuale, riducendo il tempo di debug in loco del 70%.

Analisi tipica dei casi

Il progetto di ristrutturazione di una centrale fotovoltaica da 200 MW a Qinghai ha un valore dimostrativo significativo. Questo progetto ha adottato il nostro "Svg + Reattore"Soluzione ibrida, con un investimento totale di 8,9 milioni di yuan. Dopo il suo funzionamento, ha aumentato la generazione annuale di energia di 46 milioni di kWh, e il periodo di rimborso degli investimenti è stato di soli 2,3 anni. Ancora più importante, ha risolto il problema del limite di tensione che aveva afflitto a lungo la centrale elettrica e non si verificarono nuovamente incidenti di interruzione di energia causati da problemi di tensione.

Un determinato progetto complementare per agricoltura fotovoltaica nella provincia di Shandong ha creato un nuovo modello di applicazione. Integrando il sistema di raffreddamento di SVG con la circolazione dell'area agricola dei pesci, non solo ha risolto il problema della dissipazione del calore dell'attrezzatura, ma ha anche mantenuto la temperatura dell'acqua stabile, formando un modello di reddito composito "Regolamento elettrico + allevamento di pesci". Questo progetto ha aumentato il tasso interno di rendimento del progetto di 2,3 punti percentuali.

Future Technology Outlook

La profonda integrazione dell'intelligenza artificiale e dell'elettronica di potenza è una direzione chiara. Il sistema decisionale autonomo che stiamo sviluppando può ottimizzare automaticamente i parametri di controllo attraverso l'analisi dei dati in tempo reale. I test di laboratorio hanno dimostrato che questo sistema può aumentare di tre volte la velocità di regolazione della tensione.

La combinazione di semiconduttori a banda e tecnologia superconduttiva può portare a una svolta rivoluzionaria. Il SIC-SVG a bassa temperatura sviluppata in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology raggiunge una densità di potenza tre volte quella delle apparecchiature convenzionali a una temperatura di lavoro di 77k. Questa tecnologia dovrebbe risolvere il problema della trasmissione di potenza per l'energia eolica offshore in acque profonde.

Risolvere il problema dell'eccessiva capacità di potenza reattiva richiede una combinazione di innovazione tecnologica e pensiero sistematico. Geyue Electric suggerisce che le nuove centrali elettriche energetiche dovrebbero considerare pienamente i requisiti di bilancio di alimentazione reattivo durante la fase di pianificazione e progettazione e selezionare i fornitori di apparecchiature con capacità di soluzione completa. Riteniamo che stabilendo un sistema di compensazione di potenza reattiva con "previsione precisa, risposta rapida e funzionamento affidabile", fornirà un solido supporto per i sistemi di energia ad alta rinnovabile energia. Se l'articolo di cui sopra non ha risposto ai tuoi dubbi sulla risoluzione del problema dell'eccessiva capacità di alimentazione reattiva, consulta ulteriormente uno degli ingegneri elettrici di Geyue Electricinfo@gyele.com.cn, Siamo sempre disposti a fare del nostro meglio per te.