fotovoltaïsche (PV) energie heeft een groot potentieel om energie te leveren met een minimale impact op het milieu, omdat het schoon is en vrij van vervuiling. Een groot aantal in serie en parallel aangesloten zonnecellen zetten de fotovoltaïsche of zonnepanelen op. Een manier om fotovoltaïsche energie te gebruiken is in een gedistribueerd energiesysteem als een piekstroombron.
aan de andere kant zijn strenge voorschriften toegepast op de apparatuur die op de nutsleidingen is aangesloten. Sommige van deze voorschriften zijn gerelateerd aan harmonischen vervorming en vermogensfactor. Echter, met de ontwikkeling van de macht elektronica, veel apparatuur de neiging om de niveaus van harmonische vervorming te verhogen. De lijnstroom aan de ingang van de diode brug gelijkrichter wijkt aanzienlijk af van een sinusvormige golfvorm en deze vervormde stroom kan ook leiden tot vervorming in de lijnspanning. Bovendien maken veel moderne apparatuur gebruik van digitale regelaars, gebaseerd op microprocessoren die gevoelig zijn voor variaties in de spannings-en stroomgolfvormen. Om het gebruik van het PV-systeem te verhogen, kan de stroomconversie worden ontworpen om ook functies van een uniforme conditioner voor netvoedingskwaliteit te leveren.
door het gebruik van twee DC/AC-convertors met volledige regeling heeft het systeem de meest veelzijdige structuur van converters die als energieconditioner worden toegepast. In dit geval, afhankelijk van de controller, kunnen de converters verschillende functies van compensatie hebben. Ze kunnen bijvoorbeeld actieve series-en shuntfilters combineren om tegelijkertijd belastingstroom en harmonischen van de geleverde spanning te compenseren. Op deze manier wordt de apparatuur Unified Power Quality Conditioner (UPQC) genoemd. Een actief shuntfilter is een geschikt apparaat voor stroomgebaseerde compensatie. Deze configuratie omvat stroomharmonischen en reactieve vermogenscompensaties. Het actieve shuntfilter kan ook onbalancerende stromen in evenwicht brengen.
het filter van de actieve serie wordt gewoonlijk gebruikt voor spanningscompensatie. In dit geval worden spanningsharmonischen en spanningszagen en-dips gecompenseerd. Andere toepassingen zijn te vinden in de literatuur voor de compensatie van de fundamentele frequentie, zoals reactief vermogen compensatie, flux regeling van het actieve vermogen en spanningsregeling. In dit geval wordt het Unified Power Flow Controller (UPFC) genoemd.
conventioneel zijn op het net aangesloten fotovoltaïsche energieomzettingssystemen samengesteld uit een gelijkstroom-GELIJKSTROOMOMVORMER en een omvormer. De DC-DC-omzetter wordt gecontroleerd om het maximale vermogenspunt van de fotovoltaïsche array te volgen en de omvormer wordt gecontroleerd om stroom te produceren op een zodanige manier dat de systeemstroom een lage totale harmonische vervorming (THD) heeft en in fase is met de voedingsspanning. De efficiëntie van het conventionele systeem is laag omdat de DC-DC converter en de omvormer in serie zijn aangesloten. Het doel van dit artikel is het ontwerpen van een fotovoltaïsch opwekkingssysteem voor aansluiting in een driefasensysteem dat uitsluitend gebruik maakt van een DC/AC-omvormer.
het voorgestelde systeem verhoogt de omzettingsefficiëntie en biedt ook een nuttige functie op elk gewenst moment, als voeding en als harmonische en reactieve vermogenscompensator wanneer de zon beschikbaar is. Bij lage bestraling werkt het systeem alleen als harmonische en reactieve vermogenscompensator. Andere DC / DC converter wordt gebruikt om spanning harmonische compensatie. Kostenraming toont aan dat het gebruik van extra componenten de kosten met minder dan 12% verhoogt om een andere functie te hebben om de netvoedingskwaliteit te verbeteren. Ook verandert deze omzetter de efficiëntie van de PV-energieomzetting niet omdat de omzetters parallel zijn aangesloten.
de besturing werd uitgevoerd met de synchronous Reference Frame (SRF) methode. Het systeem en de controller werden ontworpen en gesimuleerd. Verschillende Pulse-Width-Modulation (PWM) technieken zijn vergeleken om een configuratie met optimale efficiëntie te suggereren. Het systeem levert ongeveer 2,8 kW aan fotovoltaïsche opwekking.
het gebruik van fotovoltaïsche (PV) systemen als een veilige en schone energiebron van de zon is snel toegenomen. De toepassing van PV-systemen in energiesystemen kan worden onderverdeeld in twee hoofdgebieden: off-grid of stand-alone toepassingen en on-grid of grid-connected toepassingen. Stand-alone PV-systemen kunnen worden gebruikt om stroom te leveren voor externe belastingen die geen toegang hebben tot elektriciteitsnetten, terwijl op het net aangesloten toepassingen worden gebruikt om energie te leveren voor lokale belastingen en voor de uitwisseling van stroom met nutsnetten.
de eerste grote PV-elektriciteitscentrale met een capaciteit van 1 MW werd geïnstalleerd in Lugo, Californië, VS. De tweede plant met 6.5 MW capaciteit werd geïnstalleerd in Carissa Plains, Californië, VS. Momenteel zijn er in verschillende landen veel grote op het elektriciteitsnet aangesloten PV-systemen met verschillende stroombereiken actief.
PV-systemen kunnen de werking van voedingssystemen verbeteren door het spanningsprofiel te verbeteren en door de energieverliezen van distributietoevoersystemen, de onderhoudskosten en het laden van transformatorkraanwisselaars tijdens piekuren te verminderen. In vergelijking met andere hernieuwbare technologieën worden PV-systemen echter nog steeds met grote problemen geconfronteerd en kunnen zij een aantal nadelige gevolgen voor het systeem hebben, zoals overbelasting van de feeders, harmonische vervuiling, hoge investeringskosten, lage efficiëntie en lage betrouwbaarheid, die het wijdverbreide gebruik ervan belemmeren. Bovendien kunnen variaties in zonnestraling vermogensfluctuaties en spanningsflikkeringen veroorzaken, wat resulteert in ongewenste effecten op hoog gepenetreerde PV-systemen in het voedingssysteem. Sommige besturingsmethoden, zoals Maximum Power Point Tracking (MPPT) kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van PV-systemen te verbeteren.
in dergelijke regelaars moeten zowel de geproduceerde spanning als de stroom van de PV-array worden geregeld. Dit kan de structuur van het PV-systeem compliceren met een verhoogde kans op storing bij het volgen van maximaal vermogen in onverwachte weersomstandigheden. Wat het systeembeschermingssysteem betreft, moeten de op het PV-systeem gebaseerde gedistribueerde generaties (DGs) de lokale belastingen van stroom voorzien nadat het systeem in slechte omstandigheden is losgekoppeld van het elektriciteitsnet.
in deze situaties kan elke onopzettelijke islanding het risico op veiligheidsproblemen of schade aan andere delen van de systeemcomponenten verhogen, wat de betrouwbaarheid van het systeem kan verminderen.
deze problemen betekenen dat een nauwkeurige analyse van de effecten van de installatie van grote PV-systemen op de prestaties van het elektriciteitsnet noodzakelijk is.
deze evaluatie is belangrijk omdat het haalbare oplossingen kan bieden voor mogelijke operationele problemen die met het netwerk verbonden PV-systemen kunnen veroorzaken voor andere componenten in distributiesystemen.
in de literatuur zijn veel werken gericht op steady-state modellering en analyse van PV-systemen. Er is echter nog geen poging gedaan om de effecten van op het net aangesloten PV-systemen op de dynamische werking en besturing van het systeem te bestuderen voordat het in realtime wordt geïmplementeerd.
PV-Systeemmodellering
PV-systemen met hoge penetratie door het net, die bekend staan als een type DG in het megawatt-bereik, worden snel ontwikkeld. Deze omvatten het grootste deel van de PV-markt in verschillende landen wereldwijd.
de belangrijkste componenten van een op het net aangesloten PV-systeem omvatten een Serie/parallel mengsel van PV-arrays om zonlicht direct om te zetten in gelijkstroom en een conditioneringseenheid die gelijkstroom in wisselstroom omzet; deze eenheid houdt ook de PVs op een maximaal rendement. Figuur 1 toont het algemene schema van op het net aangesloten PV-systemen.
met name worden in veel gevallen energieopslagsystemen zoals batterijen en supercondensatoren ook beschouwd als de derde component van op het elektriciteitsnet aangesloten PV-systemen.
deze apparaten verbeteren de prestaties van PV-systemen, zoals stroomopwekking ‘ s nachts, regeling van het reactief vermogen over de PV-systemen, verschuiving van de piekbelasting en stabilisering van de spanning van netten.
om een goede interface te bieden tussen op het net aangesloten PV-systemen en het nutsnet, moet aan bepaalde voorwaarden worden voldaan, zoals fasevolgorde, frequentie en spanningsniveau-matching. Het leveren van deze voorwaarden is sterk afhankelijk van de toegepaste vermogenselektronica-technologie van PV-omvormers.
figuur 1: Vereenvoudigd schema van het op het net aangesloten PV-systeem…
Figuur 2: equivalente schakeling van de PV-module …
de elektrische kenmerken van een PV-eenheid kunnen in het algemeen worden uitgedrukt in termen van de stroom-spanning of de vermogens-spanningsverhoudingen van de cel.
de variaties in deze kenmerken hangen rechtstreeks af van de bestralingssterkte die de cel ontvangt en de celtemperatuur.Om de dynamische prestaties van PV-systemen onder verschillende weersomstandigheden te analyseren, is daarom een goed model nodig om het effect van bestralingssterkte en temperatuur op de geproduceerde stroom en spanning van de PV-arrays om te zetten.
Figuur 2 toont het equivalente elektrische circuit van een PV-module van kristallijn silicium. In dit model is I de uitgangsstroom, IL is de lichtgegenereerde stroom, Id is de diodestroom, Ish is de shuntlekkagestroom, Rs is de interne weerstand en Rsh is de shuntweerstand.
in de praktijk hangt de waarde van Rs sterk af van de kwaliteit van de gebruikte halfgeleider. Daarom kan elke kleine variatie in Rs-waarde de PV-uitgang drastisch veranderen.
mogelijk Effect van op het elektriciteitsnet aangesloten PV-systemen op distributiesystemen
hernieuwbare energiebronnen, met name PV-systemen, zijn belangrijke energiebronnen geworden, waarvoor aanzienlijke commerciële belangstelling bestaat. Niettemin kan de aansluiting van grote PV-systemen op nutsnetten verschillende operationele problemen voor distributienetwerken veroorzaken.
de ernst van deze problemen hangt rechtstreeks af van het percentage PV-penetratie en de geografie van de installatie. Daarom kan het kennen van de mogelijke impact van grote netgekoppelde PV-systemen op distributienetwerken haalbare oplossingen bieden voordat realtime en praktische implementaties plaatsvinden.
het doel van deze paragraaf is het introduceren van mogelijke effecten die PV-systemen kunnen opleggen aan distributiesystemen. Inschakelstroom. Het kleine onvermijdelijke verschil tussen PV-systemen en netspanningen kan een inschakelstroom introduceren die op verbindingstijd tussen het PV-systeem en het nutsnet stroomt en met een exponentiële snelheid tot nul vervalt. De geproduceerde inschakelstroom kan overlast, thermische stress en andere problemen veroorzaken.
netgekoppeld fotovoltaïsch systeem
het voorgestelde fotovoltaïsch energieomzettingssysteem (PV) heeft een hoog rendement, lage kosten en een hoge functionaliteit. Figuur 3 toont het blokschema van het voorgestelde systeem. De omzetter 1 (PV-omzetter) in Figuur 3 is verantwoordelijk voor het omzetten van de PV-energie naar het net en voor het compenseren van stroomharmonischen en reactief vermogen. De converter 2 (Dynamic Voltage Restorer-DVR converter) in Figuur 3 is verantwoordelijk voor het compenseren van spanningsharmonischen of spanningszagen.
Figuur 3: PV-generatie met UPQC-functie…
Figuur 4: Conventionele belasting met een minimumspanning aan het einde van de lijn …
door het gebruik van twee gecontroleerde omzetters heeft het systeem de meest veelzijdige structuur die als energieconditioner wordt toegepast. In dit geval, afhankelijk van de controller, kunnen de converters verschillende functies van compensatie hebben.
zo kunnen zij bijvoorbeeld actieve series-en shuntfilters combineren om de belastingstroom en de harmonischen van de geleverde spanning gelijktijdig te compenseren.
veiligheid
veiligheid is een van de belangrijkste problemen in PV-systemen als gevolg van onbedoelde islanding op het moment van fout optreden aan de netzijde. Hier blijven PV-systemen de lading voeden, zelfs nadat het netwerk is losgekoppeld van het elektriciteitsnet, wat kan leiden tot een elektrische schok van de werknemers.
overspanning
PV-systemen zijn meestal ontworpen om te werken in de buurt van eenheid vermogensfactor om volledig gebruik te maken van zonne-energie. In dit geval injecteert het PV-systeem alleen actief vermogen in het nutsnet, wat de stroom van het reactieve vermogen van het systeem kan veranderen.
daarom kunnen de spanningen van nabijgelegen bussen worden verhoogd door het gebrek aan blindvermogen. De geproduceerde overspanning kan negatieve gevolgen hebben voor de werking van zowel het nut als de klantzijde. Uitgangsvermogen fluctuatie, de fluctuatie van het uitgangsvermogen van PV-systemen is een van de belangrijkste factoren die ernstige operationele problemen kunnen veroorzaken voor het nutsnetwerk. Vermogensfluctuatie treedt op als gevolg van variaties in zonnestraling veroorzaakt door de beweging van wolken en kan gedurende minuten of uren aanhouden, afhankelijk van de windsnelheid, het type en de grootte van de passerende wolken, het gebied dat door het PV-systeem wordt bestreken en de topologie van het PV-systeem. Stroomfluctuaties kunnen leiden tot stroomschommelingen in lijnen, over-en onderbelasting, onaanvaardbare spanningsschommelingen en spanningsflikkeringen.
fluctuatie van het uitgangsvermogen
de fluctuatie van het uitgangsvermogen van PV-systemen is een van de belangrijkste factoren die ernstige operationele problemen voor het nutsbedrijf kunnen veroorzaken. Vermogensfluctuatie treedt op als gevolg van variaties in zonnestraling veroorzaakt door de beweging van wolken en kan gedurende minuten of uren aanhouden, afhankelijk van de windsnelheid, het type en de grootte van de passerende wolken, het gebied dat door het PV-systeem wordt bestreken en de topologie van het PV-systeem. Stroomfluctuaties kunnen leiden tot stroomschommelingen in lijnen, over-en onderbelasting, onaanvaardbare spanningsschommelingen en spanningsflikkeringen.
harmonische
harmonische vervorming is een ernstig probleem met de vermogenskwaliteit dat kan optreden als gevolg van het gebruik van omvormers die gelijkstroom omzetten in wisselstroom in PV-systemen. De geproduceerde harmonischen kunnen leiden tot parallelle en serie resonanties, oververhitting in condensatorbanken en transformatoren, en valse werking van beveiligingsapparaten die de betrouwbaarheid van voedingssystemen kunnen verminderen.
frequentieschommeling
frequentie is een van de belangrijkste factoren voor de netvoedingskwaliteit. Elke onbalans tussen het geproduceerde en het opgenomen vermogen kan leiden tot frequentieschommelingen. De geringe omvang van PV-systemen zorgt ervoor dat de frequentieschommeling verwaarloosbaar is in vergelijking met andere bronnen op basis van hernieuwbare energie. Dit probleem kan echter ernstiger worden door de penetratieniveaus van PV-systemen te verhogen. Frequentieschommeling kan de wikkelsnelheid in elektromotoren veranderen en kan generatoren beschadigen.
grenzen van de transmissiecapaciteit van het net
bij het conventionele ontwerp van een elektriciteitsnet wordt rekening gehouden met een ladingsstroom die van de transformator op de lading wordt gericht. Voor de beoordeling van transformatoren en distributielijnen is uitgegaan van passieve belastingen met sinusoïdale stromen. Figuur 4 toont de spanning die afneemt met de afstand tot de transformator.
daarom is het ontwerp meestal gemaakt om de spanning bij de transformator boven de nominale spanning te houden om een spanningsdaling te bereiken die onder de gespecificeerde minimumwaarde ligt. In de afgelopen jaren is het gebruik van distributienetten sterk veranderd omdat veel apparaten ongecontroleerde bruggelijkrichters aan de netingangzijde gebruiken. In veel plattelandsgebieden is grote decentrale stroomopwekking (bv. fotovoltaïsche energie, windenergie, microturbines en gecombineerde opwekking) geïnstalleerd. In sommige gebieden is het geïnstalleerde opwekkingsvermogen aanzienlijk hoger dan het verbruik en bereikt het vaak het nominale netvermogen. Door het hoge niveau van het opgewekte vermogen van decentrale centrales kan de belastingsstroom van richting veranderen. Met name in perioden met hoge zonne-energiewinst, wanneer zonnecentrales hun hoogste energieniveaus in het net voeden, terwijl het stroomverbruik vrij laag kan zijn, kan een omgekeerde stroomstroom optreden. Daarom wordt zonne-energie via de transformator van die tak naar het middenspanningsnet gevoerd. Als het vermogen binnen het bereik van het nominale vermogen van de tak ligt, kan de spanning op het aansluitpunt van de opwekkingsinstallatie aanzienlijk toenemen. Als de spanning de tolerantie van meestal 10% boven de nominale spanning overschrijdt, kunnen andere apparaten en apparatuur worden beschadigd.
Figuur 5: Maximale of minimale spanning aan het einde van de lijn…
Figuur 6: gegevensverzameling en controlestructuur …
Figuur 5 toont de mogelijke spanningsvariatie met de afstand tot de transformator voor verschillende belasting-en generatieomstandigheden. Daarom is het ontwerp meestal gemaakt om de spanning bij de transformator boven de nominale spanning te houden om spanningsdalingen onder de minimale gespecificeerde waarde te verminderen.
bij decentrale opwekking kan de spanning op het aansluitpunt toenemen, zoals aangegeven in Figuur 5. Wanneer de spanning bij de transformator boven de nominale waarde wordt ingesteld, is het zeer waarschijnlijk dat de opgegeven maximale spanning wordt overschreden. In Duitsland wordt een maximale spanningsverhoging van 2 of 3% in de toekomst aanbevolen door gedistribueerde elektriciteitscentrales in laagspanningsnetten. In geval van omgekeerde stroom wordt de maximaal toegestane spanning bereikt, zelfs onder het nominale vermogen van de nettak.
daarom moet het net worden verbeterd om nieuwe diensten en nieuwe functionaliteit aan te bieden om aan de nieuwe vereisten te voldoen. Het vermijden van hoge installatie-of bedrijfskosten bevordert de verdere groei van decentrale elektriciteitsopwekking. In het verleden was uitbreiding van het net nodig om de transmissiecapaciteit te verhogen, wat resulteerde in extra bekabeling en hogere investeringskosten, zelfs als de extra capaciteit slechts voor een paar bedrijfsuren per jaar wordt gebruikt, meestal op zonne-energiedagen, wanneer extra netcapaciteit daadwerkelijk nodig is. Op korte termijn kan een aanvullende aansluiting van zonne-energiesystemen vaak pas worden toegestaan nadat het net is uitgebreid.
verhoging van de spanningskwaliteit en de Netcapaciteit
terwijl de netcapaciteit en de netkwaliteit tot nu toe voornamelijk werden geleverd door de uitbreiding van het netwerk, is dit project erop gericht de installaties die op de netten worden gedistribueerd, effectief te gebruiken. Dit gebeurt door het gebruik van gedistribueerde meettechnologie, intelligente besturing van vermogenselektronica, nieuwe informatie-en communicatietechnologie en de mogelijkheden van de netbesturing. Het concept wordt ontwikkeld en getest aan de hand van gedistribueerde PV-systemen. Het gebruik is echter niet beperkt tot deze toepassing. In alle netwerken met controleerbare feed-in installaties en belastingen kan de netwerkefficiëntie worden verhoogd door gedistribueerde netwerkdiensten.
de operationele status van het net moet continu worden gemeten op aansluitpunten met grote belastingen en decentrale opwekking. Zonne-omvormers zijn uitgerust met data-acquisitiemogelijkheden omdat ze hun spanning en frequentie moeten synchroniseren met de netspanning. Voor laadaansluitpunten moet meettechniek worden geïnstalleerd. Zoals blijkt uit Figuur 6 is een hoofdcomputer verbonden met een aantal gegevensverzamelingsapparaten en zonne-omvormers. Data-acquisitie-apparaten en zonne-omvormers bewaken de spanning, stroom en stroomstroom op hun locaties op het net. Data-acquisitie-apparaten bevinden zich op grote ladingen (bijv. industriële installaties) en rasterknooppunten. De hoofdcomputer ontvangt de statusgegevens van het raster en berekent vervolgens de waarden voor het vereiste reactieve vermogen voor de individuele zonne-omvormers die via het datanetwerk naar de omvormers worden verzonden.
de controlestructuur bestaat uit drie verschillende controles. Het eerste deel is de beperking van de netspanning door de reactieve vermogensabsorptie van de omvormers. Om onnodige verliezen te voorkomen hoeven slechts zoveel omvormers als nodig te absorberen slechts zoveel reactief vermogen als nodig is om de netspanning te beperken. De hoofdcomputer activeert dus alleen de omvormers met de hoogste spanningsniveaus in het net. Daarnaast kunnen spanningsschommelingen als gevolg van snelle belasting en generatieveranderingen, zoals bewegende wolken, worden gecompenseerd en gladgestreken door het injecteren en absorberen van reactief vermogen via de zonne-omvormers. De omvormers kunnen ook worden gebruikt voor lokale compensatie van het reactief vermogen dat nodig is door andere belastingen om stroomverliezen in het net te minimaliseren.
Figuur 7: spanningsdaling aan een lijn bij het voeden van actief (links) en actief en reactief vermogen (rechts)…
Spanningsbegrenzing
zonne-omvormers van meer dan 8 tot 10 kW worden gewoonlijk in drie fasen met het net verbonden. Ze kunnen in alle vier kwadranten werken, waardoor ze reactief vermogen kunnen injecteren of absorberen terwijl actief vermogen in het net wordt ingevoerd. Figuur 7 toont op kwalitatieve wijze de spanningsdaling aan een transmissielijn. Terwijl de spanning aan het einde van de lijn U2 lager is dan de spanning U1 aan het begin (transformatorzijde) in geval van normale belastingomstandigheden, verandert dit wanneer het actieve vermogen wordt ingevoerd aan het einde van de lijn (linkerdeel van Figuur 7).
de spanning kan aan het einde van de leiding aanzienlijk hoger zijn dan aan de transformator. Door extra absorptievermogen (of stroom) kan de overspanning worden verminderd (rechterkant van Figuur 7). Dit is ook het geval bij laagspanningsdistributienetten met een relatief hoge R/X-verhouding, vooral wanneer rekening wordt gehouden met de impedantie van de transformator.
het blindvermogensdebiet resulteert in een extra stroom die uit de omvormer moet worden aangedreven. Studies over het blindvermogen hebben aangetoond dat een minimale vermogensfactor van cos y = 0,9 in typische laagspanningsnetten voldoende is om de spanning binnen de toegestane grenzen te houden. Een vermogensfactor cos y = 0.9 levert een reactief vermogen van 43% van het actieve vermogen. Dit veroorzaakt een 10% hogere stroom van de omvormer. Als het reactieve vermogen alleen bij verhoogde spanningsniveaus wordt geabsorbeerd, kan het hogere vermogen van de zonne-omvormer lager zijn of zelfs niet nodig zijn. Als het reactief vermogen wordt gebruikt om de netspanning te beperken, worden door de hogere netstroom extra vermogensverliezen gegenereerd in de omvormer en in de netlijnen. Maar het voordeel is dat hoger actief vermogen kan worden overgedragen en de overtollige door zonne-energie opgewekte elektrische energie kan worden ingevoerd in het net. Daarom is het passend om het blindvermogen niet te leveren door een statische eigenschap van de omvormers, maar om de absorptie van het blindvermogen tot een minimum te beperken door de omvormers die het meest significante effect op de netspanning hebben, afzonderlijk te activeren. De communicatie van elke omvormer met een centrale computer zorgt voor de optimalisatie van de reactieve vermogensabsorptie.
Figuur 8: Spanningsverhoging als gevolg van PV-centrales…
afvlakking van spanningsfluctuaties
fluctuerende stroomtoevoer naar PV-systemen als gevolg van passerende wolken of sterk fluctuerende belastingen veroorzaakt spanningsfluctuaties in het laagspanningsnet. Reactief stroomverbruik (capacitief) bij negatieve spanningspieken en reactief vermogen absorptie (inductief) bij positieve spanningspieken door de gedistribueerde zonne-omvormers kunnen spanningsschommelingen in het net glad. Het risico op flikkering kan worden verminderd door een dergelijke extra controle die lokaal wordt geïmplementeerd in de omvormers. De smoothing heeft geen communicatie van de omvormers met een centrale computer nodig.
compensatie van het blindvermogen
compensatie van het blindvermogen vereist tot op heden aanvullende apparatuur en bijbehorende installatie-en inbedrijfstellingskosten die door een grotere efficiëntie moeten worden terugverdiend. Tot nu toe wordt de compensatie voornamelijk gebruikt in grote industriële installaties. Het genereren van gedecentraliseerd reactief vermogen ter compensatie verlaagt daarom de vermogensverliezen als gevolg van korte transmissieafstanden van het reactief vermogen aanzienlijk. Voor de opwekking van reactief vermogen is energieopslag op korte termijn vereist. Dit kan met condensatoren of smoorspoelen. Voltage link gebaseerde zonne-omvormers hebben meestal condensatoren, zodat de reeds geïnstalleerde capaciteit kan worden gebruikt voor reactief vermogen. De bestaande blindvermogensreserves die inherent aanwezig zijn door de gedistribueerde omvormers kunnen worden gebruikt om het overdekte middenspanningsnet reactief vermogen te leveren of om het blindvermogensverbruik van het laagspanningsnet te verminderen om de verliezen tot een minimum te beperken.
veldtest
de veldtest wordt uitgevoerd in een echt laagspanningsnet met een hoge penetratie van PV-centrales.
overzicht van het Testrooster
Figuur 8 toont de structuur van het testrooster. Het net wordt gevoed door twee transformatoren (nominaal vermogen 630 kVA) en bediend mazen. De geïnstalleerde capaciteit van het PV-systeem is 400 kWp en is al hoger dan de gemiddelde Netbelasting. Op zonnige dagen wordt het actieve vermogen regelmatig teruggekoppeld in het middenspanningsnet. Er zijn talrijke relatief grote PV-centrales in het net vanwege het grote aantal landbouwgebouwen met grote dakoppervlakken.
figuur 9: Aantal gemiddelden van 10 minuten, afhankelijk van de stroom van het actieve vermogen van het testrooster…
de spanningsverdeling en de belasting van kabels en transformatoren werden berekend met behulp van een commerciële analysesoftware voor het elektriciteitssysteem. Figuur 8 toont ook de spanningsverdeling in het netgebied als gevolg van PV-centrales. Volgens de vdew-aanbevelingen worden de spanningen berekend zonder belastingen en met de omvormers die hun nominale vermogen voeden. Het is duidelijk dat in dit net alleen bij de transformatoren een spanningsverhoging < 2% wordt waargenomen. De stijging is meer dan 2% tussen de transformatoren en meer dan 3 of 4% bij de kritieke netwerkuitbreidingen. Ondanks de spanningsverhoging zijn de transformatoren en kabels in het net belast met 40%.
Figuur 10: PV feed-in en spanning …
Premetingen
gegevens van beide transformatoren zijn beschikbaar in gemiddelden van 10 minuten over een periode van een jaar. Figuur 9 toont het aantal gemeten gemiddelden van 10 minuten, afhankelijk van de stroom van het blindvermogen van het net. Op zonnige dagen overschrijdt de stroom die door de PV-centrales in het net wordt opgewekt de belasting. Er is dus een actieve stroom van het testrooster naar het overdekte middenspanningsnet.
twee meetpunten bij de omvormers van PV-centrales waren beschikbaar om de toestand van het testrooster vooraf te evalueren. De ene bevindt zich in een PV-Centrale aan het einde van een kritische lange lijn en de andere bevindt zich tussen de transformatoren.
de bovenste grafiek van Figuur 10 toont de ontwikkeling van de PV-feed-in in p.E. gebaseerd op het nominale vermogen van de omvormer, die een zonnige zomerdag was. Het nominale vermogen wordt niet bereikt door de sterke verwarming van de PV-modules. De onderste grafiek van Figuur 10 toont ook de corresponderende spanningen op beide meetpunten (groen: meetpunt bij de kritische rasteruitbreiding, rood: meetpunt tussen de twee transformatoren). De nulwaarden van spanning en vermogen zijn het resultaat van kortstondige transmissiefouten in de meting. Het spanningsprofiel volgt de PV feed-in zeer goed. De linker transformator was buiten gebruik vanwege onderhoud op deze dag. Dat is de reden waarom er hoogspanningsverhogingen zijn. Deze waarden komen goed overeen met de resultaten van de rasterberekening. Figuur 11 toont een close-up van de PV-feed-in en de bijbehorende spanningen, een onrustige dag (groen: meetpunt bij de kritieke netwerkuitbreidingen, rood: meetpunt tussen de twee transformatoren).
Figuur 11: Detail van PV-invoer en spanning …
op deze dag was de linker transformator ook buiten bedrijf vanwege onderhoud. De gradiënten van de spanningspieken of-druppels zijn meestal kleiner dan de gradiënten van vermogenspieken of-druppels. Dit komt door de verdeling van de PV-systemen in het testrooster. Zo worden de stroomdalingen veroorzaakt door passerende wolken Gespreid. Deze gespreide stroomdalingen veroorzaken gespreide spanningsdalingen.
de grootste vermogensgradiënt tot nu toe is 0,07 p.E./s ten opzichte van het nominale vermogen. De grootste gemeten spanningsgradiënt is tot nu toe 0,002 p. E. / s ten opzichte van de nominale spanning. Het in dit document beschreven concept zorgt voor een verbeterde spanningskwaliteit en hogere transmissiecapaciteiten in laagspanningsnetten met een hoge penetratie van PV-centrales. De hierboven beschreven technologie wordt momenteel ontwikkeld en getest met zonne-omvormers op het laagspanningsnet. In het algemeen kan de technologie worden toegepast op elke elektrische omvormer die permanent of Tijdelijk op het net is aangesloten. Door de ingebouwde datacommunicatie en data-acquisitie faciliteiten kan het systeem automatisch worden geconfigureerd na het aansluiten van een nieuwe omvormer op het net.
