Pagtulong sa Bagong Koneksyon ng Grid ng Enerhiya

 

Ang bagong henerasyon ng kuryente, na kinakatawan ng hangin at solar power, ay nagpapakita ng mga makabuluhang pagbabago sa output ng kuryente at kawalan ng katiyakan. Ang mga output ng hangin at solar power ay direktang apektado ng lokal na kondisyon ng panahon, madaling kapitan ng pagtaas o pagbaba ng power output, na nagdudulot ng mga hamon sa grid connection frequency ng power system.

Dahil sa mga pagbabago-bago ng kuryente at medyo kumplikadong mga katangian ng impedance ng grid, sa ilalim ng normal na mga kundisyon ng malaki-scale na sentralisadong koneksyon sa grid o random na power output, malamang na mangyari ang mga power oscillations, na humahantong sa mga isyu sa stability ng power system. Naaapektuhan nito ang pagkarga at ang pagganap ng mga nakaplanong bagong sistema ng produksyon ng enerhiya sa isang malawak na lugar, na nangangailangan ng sapat na kapasidad ng reserba sa system upang maiwasang maapektuhan ang kakayahang pagsamahin ang mga bagong mapagkukunan ng enerhiya, na napakahalaga para sa pagkamit ng parehong pagpaplano at kahusayan sa ekonomiya.

Ang pagsasama-sama ng pag-iimbak ng enerhiya at mga bagong pinagmumulan ng enerhiya ay pangunahing nakatuon sa tatlong aspeto: Una, sa pamamagitan ng pagpapakawala ng mga grid-level load sa mga maikling yugto ng panahon, binibigyang-daan nito ang 10-minuto-level na regulasyon ng kuryente ng power grid, na nagpapagaan ng panandaliang-pagbabago at ganap na paggamit ng mga kasalukuyang pinagmumulan ng enerhiya upang kumonekta sa bagong kapasidad ng grid. Pangalawa, sa pamamagitan ng pagbuo ng minutong-mga plano sa antas na kinabibilangan ng mga bagong pagtataya sa output ng enerhiya, at batay sa maikling-araw-mga hula sa pagbuo ng kuryente, epektibo nitong isinasama ang mga bagong mapagkukunan ng enerhiya sa ultra-maikling-mga pagtataya ng kuryente. Pinapabuti nito ang makatwirang operasyon at pag-iskedyul ng iba't ibang bumubuo ng mga unit sa loob ng grid, binabawasan ang pangangailangan para sa mabilis na mga mapagkukunan ng regulasyon ng dalas, pinahuhusay ang katumpakan at katatagan ng mga pagtataya ng grid, at pinapakinis ang mga minutong-level na real-time na pagbabago-bago sa mga bagong pinagmumulan ng enerhiya, na pinapaliit ang epekto sa normal na operasyon ng mga conventional generating unit.

Peak Shaving at Valley Filling

Kung ikukumpara sa conventional power generation, ang renewable energy generation ay medyo mababa ang utilization rate ng mga equipment o units nito. Kung isinasaalang-alang ang rehiyon ng "Three Norths" ng aking bansa bilang isang halimbawa, ayon sa mga istatistika ng mapagkukunan ng hangin, ang posibilidad ng kabuuang output ng isang wind farm na lumampas sa 60% ng kabuuang kapasidad na naka-install ay karaniwang mas mababa sa 5%. Upang mapabuti ang paggamit ng linya, ang pagpaplano ng kapasidad ng linya ay karaniwang naglalayong matugunan ang 95% ng mga pangangailangan sa paghahatid ng lakas ng hangin o 60% ng kabuuang naka-install na kapasidad ng mga wind farm. Ang sitwasyon ay mas malala pa para sa photovoltaics. Samakatuwid, ang isang tiyak na porsyento ng lakas ng hangin ay mababawasan dahil sa hindi sapat na kapasidad ng paghahatid, at ang solar power ay mababawasan dahil sa hindi pagkakatugma ng load (anti-peak-na mga katangian ng pag-ahit).

Ang pagbuo ng nababagong enerhiya, na may medyo matagal na-pagbabago nito sa bawat oras na batayan sa buong araw, at ang pagdating ng pinakamataas na pangangailangan ng kuryente sa gabi (karaniwan ay 7-10 PM), ay tataas ang mga kinakailangan sa pataas at pababang kapasidad ng system. Ang lakas ng hangin, sa kabilang banda, ay madalas na umabot sa buong output bandang hatinggabi, kapag ang load ay nasa pinakamababang punto ng araw. Samakatuwid, upang maalis ang kawalan ng katiyakan sa pagtataya ng renewable energy generation, ang parehong power grid at conventional generating units ay dapat magkaroon ng malalaking panganib na nauugnay sa deep peak shaving.

Ang peak shaving at valley filling ay gumagamit ng oras-paglilipat ng mga katangian ng imbakan ng enerhiya upang i-maximize ang kapasidad ng paghahatid ng linya, bawasan ang pangangailangang tumugma sa mga trend ng pagkarga, at bawasan ang pangangailangan para sa tumaas at bumabang kapasidad mula sa mga nakasanayang generating unit.

Sa pamamagitan ng pagsusuma ng ibinigay na pang-araw-araw na load curve P_l sa renewable energy generation output curve P_{NE}, makukuha natin ang final system equivalent load curve ∑P_i, ibig sabihin, ∑P_i=P_l - P_{NE}. Gayunpaman, kung isasaalang-alang ang hanay ng regulasyon ng output ng mga conventional power plant at peak-shaving power plants, at ang maximum power P_L na maaaring ipadala o makuha ng regional interconnection line sa external grid, ang maximum effective power P_{max} ng grid-connected units ay:

P_{max}=μ(P_f + P_b + P_L) (3-3)

saan:

ang tanging lugar na makikita mo sa labas ng bahay

 

 

• P_f-Maximum na output power ng peak-shaving units;
• P_b-Minimum na output ng mga unit na hindi maaaring lumahok sa peak shaving;
• μ-Pagpapadala ng grid at kahusayan sa pagpapatakbo.

Sa formula, kinakatawan ng C ang output power regulation coefficient ng peak-shaving unit. Ang mga ugnayan ng kapangyarihan ay ipinapakita sa figure.

Ang pinakamababang epektibong kapangyarihan P_{min} ng grid-mga nakakonektang unit ay:

Sa pinakamababang panahon ng pagkarga t₁–t₂, ang pababang kapasidad ng regulasyon na nakalaan sa pamamagitan ng conventional peak-shaving units ay ang pinakamataas na renewable energy power P'_{NE} na matatanggap ng grid sa panahong ito, ibig sabihin, P'{NE}=P{max} - P_{min} (min) na may pinakamababang enerhiya na na-renew (3-5) kung saan ang minimum na output ay P_{min} (3-5}) ang pagbuo ng enerhiya sa panahon ng t₁–t₂ ay maaari lamang makamit sa pamamagitan ng wind/solar curtailment).

Makikita na kung walang pag-iimbak ng enerhiya, ang renewable energy output sa panahon ng t₁–t₂ ay maaari lamang maging limitado; gayunpaman, sa pag-iimbak ng enerhiya, pagsingil sa panahon ng t₁–t₂ at pagdiskarga sa panahon ng t₃–t₄ ay inililipat ang epektibong katumbas na load curve ∑P_i sa loob ng hanay ng P_{min} at P_{max}, pag-iwas sa mga limitasyon sa output ng renewable na enerhiya at wind/solar curtailment, pagpapabuti ng renewable energy na kapasidad, pagpapahusay ng renewable energy na kapasidad, at pagpapahusay ng renewable energy na kapasidad sa kabuuang grid. kahusayan ng sistema. Ang kapangyarihan P_{BESS} ng isang BESS (Battery Energy Storage System) ay:
P_{BESS}=max( P_{min} - ∑P_{min}, ∑P_{max} - ∑P_{max} ) (3-6)
Ang enerhiya E_{BESS} ng isang BESS ay:

E_{BESS}=max{ μ_c ∫{t₁}^{t₂} (P{min} - ∑P_i) dt , 1/μ_d ∫{t₃}^{t₄} (∑P_i -) ​​P{} (}) dt

saan:

 

• μ_c -- Kahusayan sa pag-charge ng sistema ng pag-iimbak ng enerhiya;
• μ_d -- Kahusayan sa pagdiskarga ng sistema ng pag-iimbak ng enerhiya.

Ang karagdagang pananaliksik sa mas malawak na kahulugan ay nagpapakita na para sa mga load peak at lambak na kadalasang pinahaba, ang pag-configure ng isang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya sa isang partikular na kapasidad ay maaaring epektibong mabawasan ang peak-iba sa lambak, tulad ng ipinapakita sa figure.

Ang antas ng pagpapabuti ng load peak-iba sa lambak ay:

• Kung saan si P_imaxay ang pinakamataas na inaasahang pagkarga;
• P_imaxay ang pinakamababang inaasahang pagkarga.

Ang paraan ng pagsasaayos ng sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ay katulad ng nauna at hindi na mauulit.

Pagbutihin ang katumpakan ng hula

Ayon sa NBT32011-2013 "Mga Teknikal na Kinakailangan para sa Power Prediction System ng Photovoltaic Power Station", ang root mean square error ng maikling-matagalang hula sa panahon ng pagbuo ng kuryente ng isang photovoltaic power station (hindi kasama ang mga panahon na may limitadong output) ay dapat na mas mababa sa 0.15, at ang buwanang pass rate ay dapat na mas mataas sa 80% ang root mean square error ng ikaapat na oras ng ultra-short-term prediction ay dapat na mas mababa sa 0.1, at ang buwanang pass rate ay dapat na mas mataas sa 85%.

Ayon sa "Mga Pansamantalang Panukala para sa Pangangasiwa ng Wind Farm Power Forecasting at Early Warning", ang maximum na error ng daily forecast curve ng wind farm ay hindi lalampas sa 25%, ang totoong-time forecast error ay hindi lalampas sa 15%, at ang root mean square error ng forecast para sa buong araw ay hindi bababa sa 20%.

 

Ang parehong panandaliang-at ultra-maikling-mga pagtataya ay nagbibigay ng data ng pagtataya sa 15 minutong pagitan. Samakatuwid, ang output ng mga bagong pinagmumulan ng enerhiya ay maaaring hatiin at kontrolin sa 15 minutong pagitan, na may 96 na bahagi ng kontrol sa buong araw. Ang pinapayagang control error bandwidth ΔP ay itinatag batay sa maximum na pinapayagang error sa mga nauugnay na teknikal na detalye ng pagtataya. Tulad ng ipinapakita sa Figure 3-8, ang P(1) at Pe(2) ay ang mga hinulaang halaga ng kuryente para sa una at pangalawang 15 minutong agwat, ayon sa pagkakabanggit, habang ang AP ay ang pinahihintulutang error bandwidth, na nakatakda sa 15% ng naka-install na kapasidad ng bagong henerasyon ng kuryente.

Panandaliang-pagpapakinis ng variation ng bagong pagbuo ng kuryente

Ang maikling-oras na rate ng pagbabago ng bagong pagbuo ng kuryente ay dapat ding matugunan ang mga kinakailangan ng katatagan ng power system. Ang kasalukuyang mga limitasyon ng power grid para sa aktibong power variation ng bagong energy grid-nakakonektang power generation ay ipinapakita sa talahanayan sa ibaba.

Sa renewable energy smoothing applications, ang BESS (Power Equipped Element System) ay ginagamit upang mag-imbak at magpalabas ng renewable energy power generation, na pinipigilan ang minutong-level na pagbabago-bago ng power sa renewable energy grid-connected system. Tinitiyak nito na ang pinagsamang output P fluctuation ng energy storage PBEss (Power Element System) at ang renewable energy Pv (Power V) ay nakakatugon sa mga nabanggit na teknikal na kinakailangan, na ang control time interval ay kadalasang nakatakda sa 1 minuto. Gayunpaman, hindi tulad ng mga algorithm na nagpapabuti sa katumpakan ng hula, ang diskarte na ito ay pangunahing nakatuon sa mga pagbabago sa kapangyarihan ng nababagong enerhiya na output. Samakatuwid, sa pagpili ng partikular na na-rate na kapangyarihan ng BESS, ang data sample source para sa statistical analysis at probability analysis ay ang minutong-level at 10-minutong antas ng aktibong pagbabago sa kapangyarihan ng renewable energy na output.

Ang disenyo ng kapangyarihan at kapasidad ng BESS ay maaari pa ring batay sa mga istatistika ng posibilidad ng mga nakaraang pagbabago sa kuryente at ang pinagsama-samang mga pagbabago sa paggamit ng kuryente, na naglalayong matugunan ang mga kinakailangan sa pagpapakinis sa 80% hanggang 90% ng mga kaso. Hindi na ito mauulit dito. Upang matiyak na ang saklaw ng pagbabagu-bago ng kuryente ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa itaas, dalawang pangunahing BESS power control algorithm ang ginagamit:

• Ang isa ay ang point-by-point limiting method;
• Ang isa pa ay ang mababang-paraan ng pag-filter.

Point-by-point limit method

 

Ang pagkuha ng figure bilang isang halimbawa, ang figure ay nagpapakita ng isang malaking paghahambing sa pagitan ng bagong enerhiya output P_hindi(j) sa oras na j at ang pinagsamang output na P(J-n) sa nakalipas na 10 minuto. Makikita na sa oras (j-3), iyon ay, ang pagbabago sa pagitan ng P(j-3) at P_hindi(j) ang pinakamalaki, at lumampas ito sa maximum na 10 minuto. Ang paghahambing ay nagpapakita na ang △P₁₀.

Samakatuwid, para maabot ang 10 minutong limitasyon sa pagbabagu-bago ng kuryente, ang hanay ng output ng BESS (positibo para sa pagsingil, negatibo para sa pagdiskarga) ay:

Mababang-paraan ng pag-filter

 

Batay sa prinsipyo ng pag-filter sa pagpoproseso ng signal, tulad ng ipinapakita sa figure, ang low-pass filter ay ginagawang mas smooth ang output signal sa pamamagitan ng pagdaragdag o pagbabawas sa amplitude ng input signal. Katulad nito, ang pag-access ng BESS ay makakamit din ng pagpapakinis ng pagbabagu-bago ng lakas ng output ng bagong istasyon ng kuryente sa pamamagitan ng kontrol nito sa pag-charge at pagdiskarga, upang matugunan ang mga nauugnay na teknikal na kinakailangan.

Ang inaasahang halaga ng kabuuang grid-nakakonektang kapangyarihan ∑P\\sum P∑P ay ibinibigay ng:

I-discretize ang data, kung saan ang t ay ang control period, at tumatagal kami ng 1 minuto:

∑P(j)=(τ / (τ + t)) * ∑P(j-1) + (t / (τ + t)) * P_ne(j)

Ibinigay ∑P(j)=P_ne(j) - P_bess(j)

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (P_ne(j) - ∑P(j-1))

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (∑P(j) - ∑P(j-1))

Ayon sa grid-mga teknikal na kinakailangan sa pagbabagu-bago ng konektadong kapangyarihan, ang minutong-pagbabago ng antas ng hanay ng ∑P(j) ay dapat matugunan:

|∑P(j) - ∑P(j-1)| Mas mababa sa o katumbas ng min(ΔP_i, 0.1 P_0)

Ang pagpapalit sa formula ng pagkalkula para sa P_bess(j) nakukuha namin: