Pelaksanaan Teknikal Peleburan Aruhan Berkuasa Solar: Pelicinan Kuasa dan Integrasi Grid
Peleburan induksi berkuasa solar secara teknikalnya boleh dilaksanakan kerana relau induksi boleh menerima input kuasa berubah-ubah, tetapi pelaksanaannya memerlukan perhatian yang teliti terhadap elektronik kuasa, sistem kawalan dan integrasi grid. Output PV solar berbeza-beza mengikut kedudukan matahari, litupan awan dan suhu, dan beban relau induksi berbeza-beza mengikut peringkat peleburan. Elektronik kuasa dan sistem kawalan mesti sepadan dengan dua sumber dan beban berubah-ubah ini dalam masa nyata. Artikel ini menerangkan pelaksanaan teknikal dan keputusan reka bentuk utama.
Senibina Elektronik Kuasa
Seni bina elektronik kuasa untuk sistem peleburan aruhan berkuasa solar mempunyai tiga komponen utama: penyongsang PV, penyongsang dwiarah BESS dan penyongsang relau aruhan. Setiap penyongsang mempunyai peranan khusus dan koordinasi antara kedua-duanya adalah penting.
Inverter PV: menukar output DC bagi tatasusunan PV kepada AC pada frekuensi grid. Inverter PV moden mempunyai penjejakan titik kuasa maksimum (MPPT) yang melaraskan titik operasi DC untuk memaksimumkan penuaian tenaga. Inverter PV biasanya merupakan reka bentuk berpusat dengan MPPT tunggal untuk keseluruhan tatasusunan, atau reka bentuk rentetan dengan berbilang MPPT untuk sub-tatasusunan yang berbeza.
Inverter dwiarah BESS: menukar output DC bateri kepada AC pada frekuensi grid, dan menukar AC daripada grid atau inverter PV kepada DC untuk mengecas bateri. Inverter dwiarah mengurus keadaan cas bateri, kadar cas dan nyahcas, dan pengimbangan sel. Inverter BESS juga menyediakan perkhidmatan grid (respons frekuensi, sokongan voltan) apabila sistem disambungkan ke grid.
Inverter relau induksi: menukar kuasa grid AC kepada frekuensi sederhana (150 Hz hingga 10 kHz) untuk gegelung induksi. Inverter relau ialah reka bentuk keadaan pepejal standard dengan suis IGBT atau thyristor. Output kuasa dikawal oleh sistem kawalan relau berdasarkan titik set suhu dan peringkat leburan.
Tiga penyongsang disambungkan ke bas AC biasa pada frekuensi grid, dan voltan serta frekuensi bas diuruskan oleh pengawal mikrogrid. Pengawal memantau aliran kuasa pada bas, keadaan cas bateri dan permintaan relau, dan ia melaraskan titik set penyongsang PV, titik set penyongsang BESS dan (jika berkenaan) import/eksport grid untuk mengimbangi sistem.
Pelicinan Kuasa dan Kawalan Kadar Ramp
Output PV solar boleh berubah dengan cepat disebabkan oleh litupan awan. Awan yang lalu boleh mengurangkan output PV sebanyak 50 hingga 80 peratus dalam beberapa saat, dan output boleh pulih dalam masa yang sama apabila awan berlalu. Relau induksi tidak boleh bertolak ansur dengan perubahan pantas sedemikian, dan BESS mesti melancarkan output PV untuk memastikan kuasa relau stabil.
Algoritma pelicinan BESS berjalan pada skala masa 1 saat. Algoritma ini membandingkan output PV sebenar dengan sasaran (biasanya purata gulungan selama 30 hingga 60 saat), dan ia memodulasi cas atau nyahcas BESS untuk memastikan gabungan output PV ditambah BESS dekat dengan sasaran. Pelicinan ini mengurangkan kadar tanjakan daripada 10 kepada 30 peratus sesaat (PV mentah) kepada 1 hingga 3 peratus sesaat (dilicinkan).
Untuk awan yang lebih besar, algoritma pelicinan menggunakan purata gulungan yang lebih panjang (5 hingga 15 minit), dan BESS bersaiz untuk menyediakan kuasa beban penuh selama 15 hingga 30 minit. Ini adalah saiz standard untuk sistem solar-plus-storan yang disambungkan ke grid, dan ia memberikan BESS tenaga yang mencukupi untuk mengharungi kebanyakan peristiwa awan.
Pengubahsuaian Kawalan Relau Induksi
Sistem kawalan relau induksi standard mengandaikan input kuasa yang stabil daripada grid. Untuk operasi berkuasa solar, sistem kawalan mesti diubah suai untuk menerima titik set kuasa boleh ubah berdasarkan kuasa solar-tambah-storan yang tersedia.
Pengubahsuaian ini merupakan perubahan perisian dalam PLC relau. PLC menerima titik tetap kuasa daripada pengawal mikrogrid dan ia melaraskan kadar pembakaran agar sepadan dengan titik tetap tersebut. PLC juga melaporkan penggunaan kuasa sebenar kepada pengawal mikrogrid dan pengawal menggunakan maklumat ini untuk mengemas kini penghantaran BESS dan titik tetap penyongsang PV.
Gelung kawalan mempunyai beberapa kes khas. Semasa cas sejuk, relau hampir mencapai 100 peratus kuasa undian dan pengawal mikrogrid mesti memastikan BESS mempunyai tenaga yang mencukupi untuk membekalkan beban penuh. Semasa rendaman, relau menggunakan 50 hingga 70 peratus kuasa undian dan pengawal boleh mengecas BESS daripada output PV berlebihan. Semasa melahu, relau menggunakan 20 hingga 30 peratus kuasa undian (hanya untuk mengekalkan rendaman), dan pengawal boleh mengecas BESS sepenuhnya.
PLC juga mempunyai titik set kuasa minimum di mana relau akan dimatikan. Minimum biasanya 30 hingga 40 peratus daripada kuasa yang dinilai, dan pengawal mikrogrid mesti mematuhi had ini. Jika output PV jatuh di bawah minimum, BESS dinyahcas pada kadar maksimum untuk memastikan relau berjalan, dan jika BESS kehabisan, relau akan dimatikan dan beban dibekalkan daripada grid (jika disambungkan).
Integrasi Grid
Kebanyakan pemasangan peleburan aruhan berkuasa solar mempunyai sambungan grid untuk sandaran. Sambungan grid membekalkan kuasa apabila sumber solar tidak mencukupi (hari mendung, waktu malam, musim sejuk), dan ia menyediakan laluan untuk BESS mengeluarkan tenaga berlebihan jika relau tidak berjalan.
Sambungan grid mempunyai beberapa konfigurasi standard. Yang paling biasa ialah konfigurasi terikat grid di mana sistem solar-plus-storan dan grid kedua-duanya membekalkan bas relau, dan pengawal mikrogrid menguruskan aliran kuasa. Dalam konfigurasi ini, grid bertindak sebagai sandaran, dan sistem boleh menjual kuasa berlebihan kembali ke grid jika utiliti tempatan membenarkannya.
Konfigurasi kedua ialah konfigurasi pembentukan grid di mana sistem solar-tambah-storan membentuk grid tempatan, dan grid utiliti adalah sandaran. Dalam konfigurasi ini, sistem boleh beroperasi di luar grid selama-lamanya, dan grid utiliti hanya digunakan apabila BESS berkurangan dan output PV tidak mencukupi. Konfigurasi pembentukan grid lebih kompleks dan lebih mahal, tetapi ia diperlukan untuk tapak yang memerlukan 100 peratus ketersediaan kuasa.
Konfigurasi ketiga ialah konfigurasi hibrid dengan pelbagai sumber penjanaan: solar, angin, diesel dan grid. Pengawal mikrogrid menghantar sumber berkos terendah terlebih dahulu, dan sumber berkos lebih tinggi hanya digunakan apabila sumber berkos lebih rendah tidak mencukupi. Konfigurasi hibrid adalah perkara biasa di tapak perlombongan dan minyak dan gas terpencil, di mana kos peluasan grid adalah terlalu tinggi dan kos bahan api diesel adalah tinggi.
Keselamatan dan Perlindungan
Peleburan aruhan berkuasa solar mempunyai keperluan keselamatan yang sama seperti peleburan aruhan berkuasa grid, serta beberapa pertimbangan tambahan. Yang paling penting ialah:
Perlindungan arka DC: susunan PV beroperasi pada voltan DC yang tinggi (600 hingga 1500 V), dan kerosakan arka boleh menyalakan kabel PV atau inverter. Sistem perlindungan menggunakan pemisah litar kerosakan arka (AFCI) pada setiap rentetan, dan inverter mempunyai fungsi penutupan pantas yang menurunkan voltan DC kepada di bawah 30 V dalam masa 30 saat selepas kerosakan.
Perlindungan kebakaran BESS: Bateri LFP kurang terdedah kepada larian haba berbanding bateri NMC, tetapi risikonya tidak sifar. Sistem perlindungan menggunakan pengesanan gas, pengesanan asap dan pemantauan haba untuk mengesan kejadian larian haba dan sistem pemadaman kebakaran menggunakan agen bersih (Novec 1230 atau FM-200) untuk memadamkan api tanpa merosakkan bateri.
Anti-kepulauan: apabila sistem beroperasi di luar grid, sambungan grid mesti diputuskan sambungannya untuk mengelakkan bekalan elektrik tersumbat ke grid utiliti. Perlindungan anti-kepulauan memantau voltan dan frekuensi grid, dan ia memutuskan sambungan grid dalam masa 2 saat selepas gangguan grid. Perlindungan ini diperlukan oleh kebanyakan kod grid dan penting untuk keselamatan pekerja utiliti.
Pembumian: susunan PV, BESS dan relau semuanya dibumikan pada bas pembumian sepunya, dan bas pembumian disambungkan ke pembumian kemudahan. Pembumian adalah penting untuk keselamatan pengendali dan perlindungan peralatan.
Bercakap dengan MONTE INTELLIGENCE Mengenai Pelaksanaan Teknikal
Bagi pembeli yang mempertimbangkan pemasangan peleburan induksi berkuasa solar, MONTE INTELLIGENCE engineering boleh mereka bentuk seni bina elektronik kuasa, sistem kawalan dan sistem keselamatan untuk tapak dan profil operasi tertentu. Reka bentuk ini merangkumi saiz penyongsang PV, saiz BESS, pengubahsuaian kawalan relau dan integrasi grid. Lawatiwww.cnlymonte.com/products-solar-induction-furnace.html untuk spesifikasi produk. Untuk perbincangan teknikal, emel helenxu@cnlymonte.com dengan baris subjek teknikal induksi solar dan butiran tentang saiz relau, waktu operasi dan sambungan grid anda.
