Coraz częstsze wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii powinno sprawić, że sieć będzie przypominać starego psa, a osiągnięcie tego wymaga pewnych sztuczek. Jedną z kluczowych ról w tym odgrywa falowniki sieciowe, szczególnie gdy są używane w połączeniu z systemami magazynowania energii akumulatorowej (BESS). Takie zaawansowane inwertery są w stanie zapewnić pewne podstawowe usługi stabilności sieci, które kiedyś były świadczone przez klasyczne generatory synchroniczne.
Omówimy dalej, jak Falowniki sieciowe BESS poprawić stabilność sieci, wydajność techniczną i przydatność na dzisiejszych rynkach energii.
Zrozumienie inwerterów formujących sieć
Czym są inwertery sieciowe?
W przeciwieństwie do konwencjonalnego falowniki sieciowe, nowa generacja falowników może niezależnie regulować napięcie i częstotliwość. Ta funkcja jest szczególnie ważna dla wsparcia integracji zielonej energii, tak aby moc mogła być przesyłana w stabilny sposób, zwłaszcza w systemach, w których większość źródeł energii to zmienna zielona energia, w szczególności wiatrowa i słoneczna.
Główne funkcje inwerterów formujących sieć
Regulacja napięcia i częstotliwości: Stabilizacja sieci poprzez kontrolę napięcia i częstotliwości.
Bezwładność syntetyczna: Pomaga w chwilowym spadku mocy spowodowanym nagłymi zmianami obciążenia lub generacji.
Dostarczanie prądu zwarciowego: Wzmocnienie sieci poprzez dostarczenie prądu zwarciowego.
Wyspiarstwo i resynchronizacja: Umożliwia płynną pracę w trybie sieciowym i wyspowym.
Klasyczne cechy inwerterów łączących się z siecią sprawiły, że odgrywają one istotną rolę we współczesnych systemach energetycznych, zwłaszcza w obliczu rozwijającej się branży wytwarzania energii odnawialnej.
Rola inwerterów sieciowych w BESS
Zwiększanie stabilności systemu dzięki inwerterom sieciowym BESS
Znany ze swojej roli w stabilizacji sieci energetycznych tak niezawodnie jak Mount Tai, BESS - Battery Energy Storage System - z inwerterami podłączonymi do sieci, - pojawia się w momencie przełomowym. Takim jak:
Bezwładność syntetyczna: Przedtem sygnały mocy potrzebne do utrzymania stabilności sieci były dostarczane przez generatory synchroniczne. Teraz jednak, za pomocą inwerterów podłączonych do sieci, ten efekt stabilizujący można odtworzyć, minimalizując wahania częstotliwości sieci energetycznej.
Poprawa regulacji napięcia: Falowniki podłączone do sieci może być również użyteczny do podtrzymywania poziomów napięcia w sieci energetycznej i w ten sposób stać się częścią mocy czyniąc zasilanie bardziej niezawodnym.
Promowanie energii odnawialnej: Technologia ta mogłaby znacznie efektywniej wykorzystywać energię nieciągłą, np. słoneczną i wiatrową, co pozwoliłoby ograniczyć ilość odpadów i zwiększyć ogólną wydajność.
Możliwość czarnego startu: Określa ona możliwość zasilania sieci bez zewnętrznego źródła napięcia podczas przerwy w dostawie prądu.
Taki falowniki podłączone do sieci zyskałoby wówczas możliwość stabilizacji i zapewnienia bezpieczeństwa sieciom energetycznym z jeszcze większym udziałem zielonej energii.
Porównanie: Falowniki formujące siatkę i podążające za siatką
| Cecha | Falownik formujący siatkę | Inwerter podążający za siecią |
| Kontrola napięcia i częstotliwości | Tak | Nie |
| Wsparcie bezwładnościowe | Tak (syntetyczny) | Nie |
| Działa bez podłączenia do sieci | Tak | Nie |
| Nadaje się do sieci w 100% odnawialnych | Tak | Nie |
Wdrożenie w świecie rzeczywistym: brytyjski pionier stabilności
Rozwiązywanie problemów związanych ze stabilnością sieci
Program UK Stability Pathfinder pokazuje, jak falowniki sieciowe są wdrażane w celu zwiększenia stabilności systemu. W Szkocji, gdzie wysoki poziom penetracji energii odnawialnej doprowadził do wyzwań związanych z bezwładnością systemu, National Grid ESO zidentyfikowało potrzebę dodatkowej bezwładności i pojemności zwarciowej.
Najważniejsze wnioski z programu Stability Pathfinder
Aby zapewnić stabilną pracę sieci w Szkocji, konieczne jest początkowe wymaganie 6.7 GW bezwładności. Pięć projektów BESS zostało przyznanych tej usłudze stabilności, która może dostarczyć 65% bezwładności wymaganej przez te pięć projektów BESS, co czyni ją bardziej wydajną niż używanie kondensatorów synchronicznych do tej samej funkcjonalności. Po drugie, dlaczego BESS staje się drogą naprzód: jest to w rzeczywistości tańsze w zapewnianiu środka usługi stabilności niż obecna wersja, więc wszyscy są teraz chętni, aby przejść na BESS.
Przyszłość falowników sieciowych w sieciach energii odnawialnej
Rozwój rynku i trendy
Jako popyt na Sieci w 100% odnawialne wzrasta, przyjęcie falowniki sieciowe ma wzrosnąć. Kluczowe trendy obejmują:
Inwestycja Mores BESS: Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i rządy inwestują masowo w programy BESS.
Zmiany w kodach sieciowych: Całe otoczenie regulacyjne jest dostosowywane do nowych naruszeń funkcjonalności sieci.
Postęp technologiczny: Aby zwiększyć wydajność inwerterów, trwają prace nad zmianami w sprzęcie i konkretnych algorytmach.
Hybrydowe systemy energetyczne: Instalacja BESS w farmach słonecznych i wiatrowych zwiększy elastyczność i odporność sieci.
Wyzwania i rozwiązania
| Opis projektu | Rozwiązanie |
| Wysokie koszty początkowe | Kontrakty długoterminowe i zachęty rynkowe |
| Zgodność z kodem siatki | Standaryzacja funkcjonalności tworzenia siatki |
| Skalowanie dla dużych siatek | Wdrożenie wielu jednostek BESS w strategicznych lokalizacjach |
Coraz ważniejsze staje się uzupełnianie systemów magazynowania energii w akumulatorach, falowniki sieciowe niedawno zostały uznane za kluczowe w całkowitej transformacji infrastruktury, aby cała energia była dostarczana w 100% ze źródeł ekologicznych. Bardziej zaawansowane inwertery zapewniłyby bezwładność i wsparcie napięciowe, a także prąd zwarciowy, aby ustabilizować sieć, a końcowym rezultatem byłaby czystsza, bardziej odporna sieć.
Taki inwestycje w tworzenie siatki technologia przyczynia się do naszej przyszłości, która staje się zielona i realna, a zasilanie w całości pochodzi ze źródeł odnawialnych, w miarę jak rynki energii stają się coraz bardziej gorące.
