Enerģijas uzglabāšanas sistēmām ir izšķiroša loma mūsdienu enerģijas sistēmās, jo īpaši ar pieaugošo atjaunojamo enerģijas avotu iekļūšanu. Četras - enerģijas uzglabāšanas kvadranta darbība ir svarīgs jēdziens, kas apraksta jaudas plūsmas raksturlielumus starp enerģijas uzkrāšanas sistēmu un jaudas režģi.
Saskaņā ar GB/T 44026 - 2024 "Prefabricētās salona tehniskā specifikācija - TIPE lithium - jonu akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēmai" enerģijas uzkrāšanas sistēmas jaudai jābūt pielāgojamai četrās kvadrantās.1.
1.
1.1. Jaudas koeficients
Ir jāņem vērā 4 karianti, kas jāņem vērā.
Pirmajā kvadrantā gan enerģijas uzkrāšanas sistēmas aktīvā jauda (P), gan reaktīvā jauda (q) ir lielāka par 0. Enerģijas uzkrāšanas sistēma ir izlādēšanas stāvoklī, izdalot aktīvo jaudu režģim un vienlaikus nodrošinot reaktīvās jaudas kompensāciju. Parasti tas notiek, kad režģim ir nepieciešama papildu aktīvā jauda un reaktīvās jaudas atbalsts pīķa laikā - ielādes periodos2.
Otrajā kvadrantā enerģijas uzkrāšanas sistēmas aktīvā jauda ir mazāka par 0, un reaktīvā jauda ir lielāka par 0. Režģis nodrošina aktīvo enerģijas enerģijas uzkrāšanas sistēmai, savukārt enerģijas uzkrāšanas sistēma nodrošina reaktīvās jaudas kompensāciju tīklam. Šī situācija var rasties, ja režģim ir vadošais jaudas koeficients un nepieciešama induktīvā reaktīvā jaudas kompensācija, un enerģijas uzkrāšanas sistēma var absorbēt aktīvo jaudu uzlādēšanai, vienlaikus nodrošinot reaktīvo jaudu2.
Trešajā kvadrantā gan enerģijas uzkrāšanas sistēmas aktīvā jauda, gan reaktīvā jauda ir mazāka par 0. Režģis piegādā gan enerģijas uzkrāšanas sistēmai gan aktīvo jaudu, gan reaktīvo jaudu, un enerģijas uzkrāšanas sistēma ir uzlādes stāvoklī un absorbē reaktīvo jaudu no ārpuses. Šis ir parastais enerģijas uzkrāšanas sistēmas uzlādes stāvoklis, kad režģim ir pietiekama jauda un jāmaksā enerģijas uzkrāšanas sistēma2.
Ceturtajā kvadrantā enerģijas uzkrāšanas sistēmas aktīvā jauda ir lielāka par 0, un reaktīvā jauda ir mazāka par 0. Enerģijas uzkrāšanas sistēma piegādā aktīvo jaudu režģim un absorbē reaktīvo jaudu no ārpuses. To var izmantot, lai regulētu režģa spriegumu noteiktos darba apstākļos, piemēram, ja režģa spriegums ir pārāk augsts un ir nepieciešams kapacitīvs reaktīvās jaudas kompensācija, enerģijas uzkrāšanas sistēma var izlādēt aktīvo jaudu, vienlaikus absorbējot reaktīvo jaudu2.
1.2 Acculating jaudas koeficients
Izmantojot Pitagoras teorēmu, mēs varam aprēķināt 3. parametru no visiem 2 no šiem parametriem šādi3.
Pitagoras teorēma norāda A² + B²=C²
Turklāt mēs izmantojam noteikumu Sohcahtoa
Sine ϕ=pretī/hipotenuse
Cos ϕ=blakus/hipotenūza
Tan ϕ=pretī/blakus
1.3
Jaudas koeficienta leņķi parasti sauc arī par fāzes leņķi.
Termins jaudas koeficients (PF) ir vienkārši attiecība starp reālo vai "patieso" jaudu (P) un šķietamo jaudu (-ām). Savukārt reaktīvā jauda (q) ir reaktīvā sastāvdaļa.
Jaudas koeficients (PF)=Real Power KW (P) / Accompent Power KVA (S)
Piemēram
Pf=80/100=0.8
Tas ir 20%zaudējums !!! un vai daudzos gadījumos var būt daudz sliktāk3.
2. Četru - kvadranta darbība
Četrām - enerģijas uzglabāšanas sistēmas kvadranta darbībai ir liela nozīme stabilā darbībā un efektīvai energosistēmas pārvaldībai.
Pirmkārt, tas var uzlabot enerģijas tīkla jaudas kvalitāti. Pielāgojot aktīvo un reaktīvo jaudu dažādos kvadrantos, enerģijas uzkrāšanas sistēma var kompensēt jaudas svārstības un sprieguma nestabilitāti, ko izraisa atjaunojamie enerģijas avoti, piemēram, vēja un saules enerģija. Piemēram, kad pēkšņi samazinās vēja enerģijas jauda, enerģijas uzkrāšanas sistēma pirmajā kvadrantā var ātri atbrīvot aktīvo jaudu, lai saglabātu režģa frekvences un sprieguma stabilitāti4.
Otrkārt, tas var uzlabot energosistēmas uzticamību. Režģa kļūdu vai ārkārtas situāciju gadījumā enerģijas uzkrāšanas sistēma var darboties dažādos kvadrantos, lai nodrošinātu avārijas enerģijas atbalstu un reaktīvās jaudas kompensāciju. Piemēram, strāvas režģa īsā - shēmas kļūda laikā enerģijas uzkrāšanas sistēma apvienojumā ar statisku sinhrono kompensatoru (StatCom) var injicēt vai absorbēt aktīvo un reaktīvo jaudu antipātijā ar līniju plūsmu, lai slāpētu svārstības un stabilizētu enerģijas sistēmu4.
Visbeidzot, tas var uzlabot enerģijas uzkrāšanas ierīču izmantošanas efektivitāti. Četras - kvadranta darbība ļauj enerģijas uzkrāšanas sistēmai uzlādēt un izlādēt dažādos laikos un dažādos jaudas koeficienta apstākļos, pilnībā izmantojot akumulatora un citu enerģijas uzkrāšanas līdzekļu ietilpību4.
3. Četru - kvadranta operācijas realizācijas tehnoloģijas
Četru - kvadranta darbības realizācija enerģijas uzkrāšanas sistēmas galvenokārt ir atkarīga no jaudas pārveidošanas sistēmas (PCS) un vadības stratēģijas.
Personālajiem datoriem tas parasti izmanto vairāku - līmeņa pārveidotāju topoloģiju, piemēram, kaskādes h - tilta (CHB) pārveidotāju. CHB pārveidotājs - bāzes akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma (BESS) var realizēt četru - kvadranta darbību, kontrolējot strāvas plūsmu starp akumulatoru un režģi5Apvidū As proposed in the paper "Four Quadrants Operation Control of High - voltage Transformerless Large - capacity System Integrating Battery Energy Storage and Reactive Power Compensation", by vector decomposition of the closed - loop generated modulation phase voltage, the grid - side power factor can be maintained and all sub - Moduļi Jaudas koeficientu var kompensēt, nepārsniedzot mikro - ciklu robežu6.
Kontroles stratēģijas ziņā nepieciešama visaptveroša kontroles stratēģija. For example, the control strategy proposed for the CHB - based BESS includes quantitative decomposition of battery current components with LC filter, obtaining the feasible range of avoiding micro - cycles under four - quadrant operation, and analyzing the unified modulation strategy considering eliminating micro - cycles and inner - lādiņa izlīdzināšanas fāzes līmenis7.
Vēl viens piemērs ir četras - kvadranta enerģijas regulēšanas sistēma, ko ierosinājusi Tsinghua Universitātes elektrotehnikas nodaļa un citas vienības. Šī sistēma apvieno enerģijas uzglabāšanu un StatCom, kā arī var nodrošināt jaudas kompensācijas, regulēšanas un atbalsta funkcijas jaunas enerģijas nejaušībai, viļņu formai un nenoteiktībai. Tas var reaģēt uz režģa nosūtīšanu 5 milisekundēs un realizēt aktīvās jaudas ātru pielāgošanu no 0 līdz 100% 150 milisekundēs8.
4. Četru - kvadranta operācijas gadījumi
Dažos lielos - mērogā vēja - Solar - uzglabāšanas elektrības iekārtas enerģijas uzkrāšanas sistēma var darboties dažādos kvadrantos atbilstoši vēja un saules enerģijas jaudai un tīkla pieprasījumam. Ja vēja un saules enerģijas ir daudz, enerģijas uzkrāšanas sistēma var darboties trešajā kvadrantā, lai uzlādētu un uzglabātu enerģiju; Ja vēja un saules enerģija nav pietiekama, tā var darboties pirmajā kvadrantā, lai izlādētu un piegādātu strāvas padevi.
Jaudas sadales tīklā enerģijas uzglabāšanas sistēmu var izmantot arī sprieguma regulēšanai un reaktīvās jaudas kompensācijai. Darbojoties otrajā un ceturtajā kvadrantā, tas var pielāgot izplatīšanas tīkla spriegumu un uzlabot lietotāja puses jaudas koeficientu9.
Četri - enerģijas uzkrāšanas sistēmu kvadranta darbība ir svarīga tehnoloģija mūsdienu enerģijas sistēmās. Tas var uzlabot enerģijas kvalitāti, uzlabot sistēmas uzticamību un palielināt enerģijas uzkrāšanas ierīču izmantošanas efektivitāti. Nepārtraukti attīstot jaunas enerģijas tehnoloģijas un pieaugošo pieprasījumu pēc enerģijas sistēmas stabilitātes, četrām - enerģijas uzglabāšanas sistēmu kvadranta darbībai būs arvien nozīmīgāka loma nākotnē.
[1] GB/T 44026 - 2024, saliekamās kabīnes tehniskā specifikācija - TIPE lithium - jonu akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma.
[2] Īpaša enerģijas uzglabāšanas tehnoloģijas komiteja, ieviešana tehniskajās prasībās enerģijas uzkrāšanas sistēmu enerģijas kontrolei.
[3] Fastron elektronika, kā darbojas jaudas koeficienta korekcija.
[4] Doosing.com, četras - kvadranta enerģijas uzglabāšanas plānošanas metode fotoelektriskās patēriņa jaudas un izplatīšanas tīklu drošības uzlabošanai.
[5] IEEE, četras {- Cascade H - tilta pārveidotāja akumulatora enerģijas uzglabāšanas sistēmas kvadranta darbības vadība.
[6] CSEE, četri - kvadranta darbības vadības tehnoloģija augstai - sprieguma tieša - pakaramā lielā - jaudas sistēmas ar akumulatora enerģijas uzkrāšanu un reaktīvo jaudas kompensāciju.
[7] AEPS, optimizēta enerģijas uzglabāšanas konfigurācijas stratēģija izplatīšanas tīklos, ņemot vērā četrus - kvadranta jaudas izvadi.
[8] Tsinghua University News, četras - kvadranta enerģijas regulēšanas sistēma.
[9] Doosing.com, BESS sistēmas tiešās jaudas + vadības stratēģijas pētījumi.
