...

Symulowanie roli falowników w sieci elektroenergetycznej

14 czerwca 2022
Symulowanie roli falowników w sieci elektroenergetycznej

Zarządzanie stabilnością systemów elektroenergetycznych opiera się na wieloletnim doświadczeniu z dużymi generatorami synchronicznymi. Dzisiejsze systemy elektroenergetyczne zawierają coraz więcej nietradycyjnych źródeł energii elektrycznej, pochodzących z energii wiatru i słońca, a także urządzeń magazynujących energię, takich jak baterie. Źródła odnawialne mają zmienny charakteru dostarczania energii, a wiele z nich jest podłączonych do systemu elektroenergetycznego za pomocą elektronicznych falowników mocy.

Działanie przyszłych systemów elektroenergetycznych musi opierać się na zintegrowanej współpracy tradycyjnych, dużych synchronicznych generatorów turbinowych oraz na zasobach OZE opartych na falownikach. Nie ma jednak ugruntowanego doświadczenia w obsłudze hybrydowych systemów zasilania ze znacznymi zasobami opartymi na falownikach w skali dzisiejszych dużych połączeń międzysystemowych. Aby można było obsługiwać takie systemy, założenia leżące u podstaw projektowania i sterowania generacją muszą zostać ponownie przeanalizowane i zmodyfikowane, a nawet przedefiniowane tak, aby uwzględniały wyzwania i możliwości związane z generacją inwerterową (falownik jako dostawca energii elektrycznej do sieci).

Większość dzisiejszych sterowników falownikowych jest zgodna z siecią i zbudowana przy założeniu, że napięcie i częstotliwość systemu są regulowane przez źródła bezwładnościowe. Takie podejście do sterowania nie może zagwarantować stabilności systemu w warunkach niskiej bezwładności i jest mało prawdopodobne, aby utrzymały infrastrukturę zdominowaną przez falowniki. To ograniczenie zainspirowało do zbadania metod sterowania formowaniem sieci dla falowników energoelektronicznych, które pełnią funkcje tradycyjnie obsługiwane przez maszyny synchroniczne.

Stabilna sieć oznacza, że ludzie mają niezawodne zasilanie i mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia awarii. Ponieważ coraz więcej odnawialnych źródeł energii zaczyna zmieniać miks energetyczny systemów elektroenergetycznych, operatorzy systemów elektroenergetycznych borykają się ze zrozumieniem, w jaki sposób falowniki wpływają na zachowanie systemu. Zasoby oparte na falownikach podłączonych do sieci elektroenergetycznej mają zasadnicze znaczenie dla jej wydajności. W przyszłości, gdy energia odnawialna stanie się większą częścią miksu energetycznego, sieć energetyczna będzie potrzebować więcej falowników odpowiednio ze sobą skonfigurowanych.

Zespół badawczy Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) opracował nowy model symulatora umożliwiającego pozorowanie pracy falowników odnawialnych źródeł energii pochodzącym z wiatru i słońca oraz zachowanie sieci elektrycznej po dodaniu do niej mocy inwerterowej. Model opracowany przez inżynierów PNNL ma na celu umożliwienie operatorom mediów przetestowanie bezpiecznego dodawania nowych źródeł zasilania do sieci w sposób zwiększający odporność i stabilność systemu elektroenergetycznego. Specyfikacja modelu została niedawno zatwierdzona przez Western Electricity Coordinating Council (WECC), korporację non-profit, która zapewnia niezawodne dostawy energii elektrycznej w 14 zachodnich stanach USA, dwóch kanadyjskich prowincjach i północnym stanie Baja California w Meksyku. Zatwierdzenie oznacza, że model można zintegrować z dostępnymi na rynku narzędziami do symulacji sieci, używanymi przez tysiące zakładów energetycznych w Ameryce Północnej i innych częściach świata.

Źródła: NREL, Pacific Northwest National Laboratory

Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika