Hur exakt kan problemet med överdriven kapacitiv reaktiv kraft i nya energimaktstationer lösas？

Drivet av "Dual Carbon" -målen har Kinas installerade kapacitet för ny energiproduktion överskridit 700 miljoner kilowatt och står för mer än 30% av landets totala installerade kapacitet. Med storskalig integration av intermittenta kraftkällor som fotovoltaisk och vindkraft har en ny teknisk utmaning dykt upp i kraftsystemet - överdriven kapacitiv reaktiv kraft. Detta problem hotar inte bara den säkra och stabila driften av kraftnätet, utan påverkar också direkt de ekonomiska fördelarna med nya energimaktstationer. Geyue Electric, som en tillverkare som specialiserat sig på reaktiv kraftkompensation i 15 år, i följande text kommer vi djupt att utforska en systematisk lösning på detta envisa problem ur teknisk praxis.

Generationsmekanismen för kapacitiv reaktiv kraftöverskott

Ny utrustning för energiproduktion har grundläggande skillnader från traditionella synkrona generatorer. Fotovoltaiska inverterare är anslutna till nätet genom kraftelektroniska enheter, och deras arbetsegenskaper bestämmer att när man genererar aktiv kraft kommer induktiv reaktiv kraft oundvikligen att produceras. Genom omfattande mätningar har vi funnit att en enda 2,5 MW fotovoltaisk inverterare, vid dess nominella utgång, naturligtvis genererar upp till 600 kvar kapacitiv reaktiv effekt. För direktdrivna vindkraftverk som använder full effektomvandlare finns också liknande reaktiva kraftegenskaper.

Denna egenskap är särskilt framträdande i områden med koncentrerade nya energimaktstationer. Förra året visade testdata från en viss fotovoltaisk bas i Qinghai som vi samarbetade med att under den starkaste solljusperioden mitt på dagen nådde den kapacitiva reaktiva effektutgången för hela kraftverket 28% av den totala installerade kapaciteten, vilket orsakade rutanslutningsspänningen till att öka med 8,3% jämfört med det rankade värdet. Under den låga belastningsperioden på natten var problemet med överskott av reaktiv kraft i vindkraftsklustret ännu allvarligare. En viss 500 MW vindkraftbas registrerade en spänningsgränsöverskridande händelse som varade i 72 timmar.

En systematisk analys av överskottsriskerna

Spänningsöverskridande är den mest direkta manifestationen av skada. När busspänningen överskrider den +7% övre gränsen som anges i GB/T 12325, kommer den fotovoltaiska inverteraren att aktivera överspänningsskydd och koppla bort från nätet. Vi har statistiskt analyserat driftsdata för 20 fotovoltaiska kraftstationer i nordvästra regionen och fann att den årliga genomsnittliga kraftproduktionsförlusten orsakad av spänningsfrågor nådde 1,8%.

Den allvarligare skadan ligger i den progressiva skadan på utrustningsisoleringen. När en transformator arbetar kontinuerligt vid 1,1 gånger den nominella spänningen är hastigheten med vilken polymerisationsgraden för dess isoleringsparkla minskar tre gånger som under normala förhållanden. Sådan latenta skada upptäcks ofta först när utrustningen plötsligt misslyckas. Till exempel drabbades en 200 MW fotovoltaisk kraftstation en gång av nedbrytningen av huvudtransformatorlindningen på grund av långsiktig överspänning, vilket resulterade i direkta ekonomiska förluster på över 3 miljoner yuan.

Resonantöverspänning är ett annat stort hot. När den kapacitiva utgången från den nya energimaktstationen matchar de induktiva parametrarna för överföringslinjen kan det orsaka farliga harmoniska amplifieringsfenomen. Vi observerade i ett vindsolärt kompletterande projekt i Xinjiang att under ett specifikt driftsläge ökade distorsionsgraden för den 2,5: e harmoniska spänningen till 12%, vilket resulterade i överhettning och skador på lindningarna för flera transformatorlådor.

Tekniska genombrott i dynamisk kompensation

Statisk vargenerator (SVG) är för närvarande den mest effektiva lösningen. Våra tredje generationens intelligenta SVG, utrustade med kiselkarbidkraftkomponenter, uppnår en ultrasnabb responstid på mindre än 5 millisekunder. Den unika modulära designen möjliggör flexibel kapacitetsutvidgning, med en enda enhet som kan nå upp till 10 MVAR. Tillämpningen av SVG i en viss ultrahög spänningsstödande vindkraftspark i inre Mongoliet har visat att spänningsfluktuationen vid anslutningspunkten efter att ha konfigurerat en 60 MVAR SVG.

Enligt olika scenarier har vi utvecklat en serie produkter. För distribuerade fotovoltaiska kraftstationer kan de kompakta väggmonterade SVG spara 60% av installationsutrymmet; För stora markkraftsstationer förenklar den containeriserade integrerade lösningen i hög grad byggprocessen. Ett kustnära flat fotovoltaiskt projekt antog vårt antikorrosion SVG, och det fungerade kontinuerligt i tre år utan några fel i en saltspraymiljö.

Systemsamarbetsstrategi

Kompensationseffekten av en enda enhet är begränsad, en systemnivålösning måste upprättas. Det "centraliserade distribuerade" kontrollsystemet Vi utvecklade samordnar driften av flera SVG: er genom ett höghastighetskommunikationsnätverk. I Hebei Zhangbei -demonstrationsbasen för förnybar energi uppnådde detta system reaktiv kraftkoordination för 7 nya energimaktstationer, vilket höjde den regionala spänningskvalificeringshastigheten till 99,9%.

Införandet av konstgjord intelligensteknik har avsevärt förbättrat kontrollnoggrannheten. Den prediktiva algoritmen baserad på djup inlärning kan förutsäga trenden med reaktiv effektkapacitet förändras 30 minuter i förväg. Efter att ha introducerat den konstgjorda intelligensalgoritmen till en viss fotovoltaisk kraftstation i Ningxia minskade reservkapacitetskravet för SVG med 35%och utrustningsförlusten sjönk med 25%. Tillämpningen av digital tvillingteknologi har uppnått virtuell felsökning, vilket minskat felsökningstiden på plats med 70%.

Typisk fallanalys

Renoveringsprojektet för en 200 MW fotovoltaisk kraftstation i Qinghai har betydande demonstrationsvärde. Detta projekt antog vår "Svg + Reaktor"Hybridlösning, med en total investering på 8,9 miljoner yuan. Efter sin verksamhet ökade den årlig kraftproduktion med 46 miljoner kWh, och investeringsåterbetalningsperioden var bara 2,3 år. Ännu viktigare var att det löste spänningsgränsproblemet som länge plågade kraftverket och inga strömavbrott som orsakades av spänningsproblem inträffade igen.

Ett visst fotovoltaiskt Fish Farming Complementary Project i Shandong-provinsen har skapat en ny applikationsmodell. Genom att integrera kylsystemet för SVG med cirkulationen av fiskodlingsområdet löste det inte bara värmeavledningsproblemet för utrustningen utan bibehöll också den stabila vattentemperaturen och bildade en "elreglering + fiskodling" sammansatt inkomstmodell. Denna design ökade projektets interna avkastning med 2,3 procentenheter.

Future Technology Outlook

Den djupa integrationen av konstgjord intelligens och kraftelektronik är en tydlig riktning. Det autonoma beslutssystemet vi utvecklar kan automatiskt optimera kontrollparametrarna genom realtidsdataanalys. Laboratorietester har visat att detta system kan öka hastigheten för spänningsreglering med tre gånger.

Kombinationen av breda bandgap -halvledare och superledande teknik kan leda till ett revolutionärt genombrott. Den lågtemperatur SIC-SVG som utvecklats i samarbete med Massachusetts Institute of Technology uppnår en krafttäthet tre gånger den för konventionell utrustning vid en arbetstemperatur på 77K. Denna teknik förväntas lösa problemet med kraftöverföring för offshore vindkraft i djupa vatten.

Att lösa problemet med överdriven reaktiv kraftkapacitet kräver en kombination av teknisk innovation och systematiskt tänkande. Geyue Electric föreslår att nya energimaktstationer helt bör överväga reaktiva kraftbalanskrav under planerings- och designstadiet och välja utrustningsleverantörer med omfattande lösningsfunktioner. Vi tror att genom att etablera ett reaktivt kraftkompensationssystem med "exakt förutsägelse, snabb respons och pålitlig drift" kommer det att ge ett fast stöd för högförnybara energimaktsystem. Om ovanstående artikel inte har besvarat dina tvivel om att lösa problemet med överdriven reaktiv effektkapacitet, vänligen kontakta en av de elektriska ingenjörerna i Geyue Electric påinfo@gyele.com.cn, vi är alltid villiga att göra vårt bästa för dig.