ระบบกักเก็บพลังงานมีบทบาทสำคัญในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพิ่มมากขึ้น การดำเนินการสี่ - ของการจัดเก็บพลังงานเป็นแนวคิดสำคัญที่อธิบายลักษณะการไหลของพลังงานระหว่างระบบกักเก็บพลังงานและโครงข่ายไฟฟ้า
ตาม GB/T 44026 - 2024 "ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับห้องโดยสารสำเร็จรูป - ประเภทระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียม - ไอออน" กำลังไฟฟ้าที่ส่งออกของระบบจัดเก็บพลังงานควรสามารถปรับได้ในสี่ควอแดรนท์1.
1.แนวคิดพื้นฐานของการจัดเก็บพลังงานสี่จตุภาค
1.1 การทำความเข้าใจตัวประกอบกำลัง
มี 4 quarant ที่ต้องพิจารณา
ในควอแดรนท์แรก ทั้งกำลังงานแอ็กทีฟ (P) และกำลังรีแอกทีฟ (Q) ของระบบกักเก็บพลังงานมีค่ามากกว่า 0 ระบบกักเก็บพลังงานอยู่ในสถานะคายประจุ โดยปล่อยกำลังงานแอคทีฟไปยังกริดและให้การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟในเวลาเดียวกัน โดยปกติจะเป็นกรณีที่กริดต้องการกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานเพิ่มเติมและการสนับสนุนกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในระหว่างช่วงโหลดสูงสุด -2.
ในจตุภาคที่สอง กำลังงานแอ็คทีฟของระบบกักเก็บพลังงานจะน้อยกว่า 0 และกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟมากกว่า 0 กริดจ่ายพลังงานแอคทีฟให้กับระบบกักเก็บพลังงาน ในขณะที่ระบบกักเก็บพลังงานจะชดเชยพลังงานรีแอกทีฟให้กับกริด สถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นเมื่อกริดมีปัจจัยด้านพลังงานชั้นนำและต้องการการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแบบเหนี่ยวนำ และระบบกักเก็บพลังงานสามารถดูดซับพลังงานแอคทีฟสำหรับการชาร์จในขณะที่ให้พลังงานรีแอกทีฟ2.
ในจตุภาคที่สาม ทั้งกำลังงานแอ็กทีฟและกำลังรีแอกทีฟของระบบกักเก็บพลังงานมีค่าน้อยกว่า 0 โครงข่ายจ่ายทั้งพลังงานแอคทีฟและพลังงานรีแอกทีฟให้กับระบบกักเก็บพลังงาน และระบบกักเก็บพลังงานอยู่ในสถานะชาร์จและดูดซับพลังงานรีแอกทีฟจากภายนอก นี่คือสถานะการชาร์จปกติของระบบกักเก็บพลังงานเมื่อโครงข่ายมีพลังงานเพียงพอและจำเป็นต้องชาร์จระบบกักเก็บพลังงาน2.
ในจตุภาคที่สี่ กำลังงานแอ็กทีฟของระบบกักเก็บพลังงานมากกว่า 0 และกำลังรีแอกทีฟน้อยกว่า 0 ระบบกักเก็บพลังงานจ่ายพลังงานแอคทีฟให้กับโครงข่ายและดูดซับพลังงานรีแอกทีฟจากภายนอก ซึ่งสามารถใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายในระหว่างสภาวะการทำงานบางอย่างได้ เช่น เมื่อแรงดันไฟฟ้าโครงข่ายสูงเกินไปและต้องการการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟ ระบบกักเก็บพลังงานสามารถปล่อยพลังงานที่ใช้งานอยู่ในขณะที่ดูดซับพลังงานปฏิกิริยา2.
1.2การคำนวณตัวประกอบกำลัง
การใช้ทฤษฎีบทของพีทาโกรัสเราสามารถคำนวณพารามิเตอร์ตัวที่ 3 จากพารามิเตอร์ 2 ตัวใดก็ได้ดังนี้3.
ทฤษฎีบทของพีทาโกรัสระบุว่า A² + B²=C²
นอกจากนี้เรายังใช้กฎ SOHCAHTOA
ไซน์ ϕ=ด้านตรงข้าม/ด้านตรงข้ามมุมฉาก
Cos ϕ=ที่อยู่ติดกัน/ด้านตรงข้ามมุมฉาก
ตาล ϕ=ตรงข้าม/ติดกัน
1.3มุมตัวประกอบกำลัง
มุมตัวประกอบกำลังยังเรียกกันทั่วไปว่ามุมเฟส
คำว่า Power Factor (PF) เป็นเพียงอัตราส่วนระหว่างกำลังจริงหรือ "จริง" (P) และกำลังปรากฏ (S) ในขณะที่กำลังรีแอกทีฟ (Q) เป็นส่วนประกอบรีแอกทีฟ
ตัวประกอบกำลัง (PF)=กำลังจริง KW (P) / กำลังปรากฏ KVA (S)
ตัวอย่างเช่น สำหรับพลังงานจริง=80kW และพลังงานปฏิกิริยา=100kVA ที่เรามี
พีเอฟ=80/100=0.8
แสดงว่าขาดทุน 20%!!! และในหลายกรณีอาจแย่กว่านั้นมาก3.
2.ความสำคัญของการดำเนินการสี่ - Quadrant
การดำเนินการสี่ - ของระบบกักเก็บพลังงานมีความสำคัญที่สำคัญสำหรับการดำเนินงานที่มีเสถียรภาพและการจัดการระบบไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ
ประการแรก สามารถปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าของระบบส่งไฟฟ้าได้ ด้วยการปรับพลังงานแอคทีฟและรีแอกทีฟในควอแดรนท์ที่แตกต่างกัน ระบบกักเก็บพลังงานสามารถชดเชยความผันผวนของพลังงานและความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น เมื่อเอาต์พุตพลังงานลมลดลงอย่างกะทันหัน ระบบกักเก็บพลังงานในควอดรันต์ที่ 1 จะสามารถปล่อยพลังงานที่ใช้งานอยู่ได้อย่างรวดเร็วเพื่อรักษาเสถียรภาพของความถี่และแรงดันไฟฟ้าของกริด4.
ประการที่สอง สามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าได้ ในกรณีที่กริดขัดข้องหรือเกิดเหตุฉุกเฉิน ระบบกักเก็บพลังงานสามารถทำงานในควอแดรนท์ที่แตกต่างกันเพื่อให้การสนับสนุนพลังงานฉุกเฉินและการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างข้อผิดพลาดของวงจรกริดไฟฟ้าสั้น - ระบบกักเก็บพลังงานรวมกับเครื่องชดเชยซิงโครนัสแบบคงที่ (StatCom) สามารถฉีดหรือดูดซับพลังงานแบบแอคทีฟและรีแอกทีฟในลักษณะต่อต้านด้วยการไหลของเส้นเพื่อลดการสั่นและทำให้ระบบไฟฟ้ามีเสถียรภาพ4.
ในที่สุดก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์ของอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานได้ การดำเนินการสี่ - ช่วยให้ระบบกักเก็บพลังงานสามารถชาร์จและคายประจุในเวลาที่ต่างกันและภายใต้สภาวะตัวประกอบกำลังที่แตกต่างกัน ทำให้ใช้ความจุของแบตเตอรี่และสื่อกักเก็บพลังงานอื่นๆ ได้อย่างเต็มที่4.
3.เทคโนโลยีการรับรู้ของการดำเนินการ Quadrant สี่ -
การดำเนินการสี่ - ของระบบกักเก็บพลังงานส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระบบการแปลงพลังงาน (PCS) และกลยุทธ์การควบคุม
สำหรับ PCS นั้น โดยปกติจะใช้โทโพโลยีตัวแปลงระดับหลาย - เช่น ตัวแปลง H - บริดจ์ (CHB) แบบเรียงซ้อน ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ที่ใช้ตัวแปลง CHB - สามารถรับรู้การดำเนินการควอแดรนท์สี่ - โดยการควบคุมการไหลของพลังงานระหว่างแบตเตอรี่และกริด5- ตามที่เสนอในรายงาน "การควบคุมการทำงานของสี่ Quadrants ของแรงดันไฟฟ้าสูง - ที่ไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้า ความจุขนาดใหญ่ - ระบบบูรณาการการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่และการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา" โดยการสลายตัวแบบเวกเตอร์ของลูปปิด - ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าเฟสการมอดูเลต ทำให้สามารถรักษาตัวประกอบกำลังด้านข้างของกริด - ได้และโมดูลย่อย - ทั้งหมด ตัวประกอบกำลังสามารถชดเชยได้โดยไม่เกินขอบเขตไมโคร - รอบ6.
ในแง่ของกลยุทธ์การควบคุม จำเป็นต้องมีกลยุทธ์การควบคุมที่ครอบคลุม ตัวอย่างเช่น กลยุทธ์การควบคุมที่เสนอสำหรับ BESS ที่ใช้ CHB - รวมถึงการสลายตัวเชิงปริมาณของส่วนประกอบกระแสไฟของแบตเตอรี่ด้วยตัวกรอง LC การได้รับช่วงที่เป็นไปได้ของการหลีกเลี่ยงรอบไมโคร - ภายใต้การดำเนินการสี่ - ควอแดรนท์ และการวิเคราะห์กลยุทธ์การปรับแบบรวมศูนย์โดยพิจารณากำจัดรอบไมโคร - และภายใน - สถานะเฟสของการปรับประจุให้เท่ากัน7.
อีกตัวอย่างหนึ่งคือระบบควบคุมกำลังไฟฟ้า - ควอแดรนท์สี่ตัวที่เสนอโดยภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าของมหาวิทยาลัยซิงหัวและหน่วยงานอื่นๆ ระบบนี้รวมการจัดเก็บพลังงานและ StatCom และสามารถให้การชดเชยพลังงาน การควบคุม และฟังก์ชั่นสนับสนุนสำหรับการสุ่ม รูปคลื่น และความไม่แน่นอนของพลังงานใหม่ สามารถตอบสนองต่อการส่งกริดได้ภายใน 5 มิลลิวินาที และตระหนักถึงการปรับกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่อย่างรวดเร็วตั้งแต่ 0 ถึง 100% ภายใน 150 มิลลิวินาที8.
4.กรณีการสมัครของการดำเนินการ Four - Quadrant
ในโรงไฟฟ้าพลังงานลมขนาดใหญ่ - ขนาด - พลังงานแสงอาทิตย์ - ระบบกักเก็บพลังงานสามารถทำงานในควอแดรนท์ที่แตกต่างกันตามผลผลิตของพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ และความต้องการของโครงข่ายไฟฟ้า เมื่อพลังงานลมและแสงอาทิตย์มีเพียงพอ ระบบกักเก็บพลังงานสามารถทำงานในควอแดรนท์ที่สามเพื่อชาร์จและกักเก็บพลังงาน เมื่อพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ ก็สามารถทำงานในควอดรันต์แรกเพื่อระบายและจ่ายพลังงานให้กับโครงข่ายได้
ในเครือข่ายการกระจายพลังงาน ระบบกักเก็บพลังงานยังสามารถใช้สำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟได้อีกด้วย โดยการทำงานในจตุภาคที่ 2 และ 4 จะสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายการกระจายและปรับปรุงตัวประกอบกำลังของฝั่งผู้ใช้ได้9.
การดำเนินการสี่ - ของระบบกักเก็บพลังงานเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ โดยสามารถปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์ของอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีพลังงานใหม่ และความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับความเสถียรของระบบไฟฟ้า การดำเนินการสี่ - ของระบบกักเก็บพลังงานจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในระบบไฟฟ้าในอนาคต
[1]GB/T 44026 - 2024 ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบห้องโดยสารสำเร็จรูป - ชนิด -
[2]คณะกรรมการพิเศษด้านเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน ข้อกำหนดทางเทคนิคเบื้องต้นสำหรับการควบคุมพลังงานของระบบจัดเก็บพลังงาน
[3]Fastron Electronics วิธีการทำงานของการแก้ไขตัวประกอบกำลัง
[4]Douding.com วิธีการวางแผนการจัดเก็บพลังงานสี่-ควอแดรนท์สำหรับการเพิ่มความสามารถในการใช้ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และความปลอดภัยของเครือข่ายการกระจาย
[5]IEEE, การควบคุมการทำงานสี่-ควอแดรนท์ของคาสเคด H- บริดจ์คอนเวอร์เตอร์ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่
[6]การดำเนินการของ CSEE เทคโนโลยีการควบคุมการทำงานสี่-ควอแดรนท์สำหรับระบบความจุสูง-โดยตรง-ที่ใช้พลังงานสูง- พร้อมระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่และการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ
[7]AEPS ซึ่งเป็นกลยุทธ์การกำหนดค่าที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการจัดเก็บพลังงานในเครือข่ายการกระจายโดยพิจารณาเอาต์พุตกำลังสี่- ควอแดรนท์
[8]ข่าวมหาวิทยาลัย Tsinghua, ระบบควบคุมกำลังไฟฟ้าสี่-ควอแดรนท์
[9]Douding.com การวิจัยเกี่ยวกับพลังงานโดยตรง + กลยุทธ์การควบคุมของระบบ BESS