În val de accelerare a transformării structurii energetice globale către energie regenerabilă, invertoarele conectate la rețea, ca echipament cheie pentru realizarea conversiei energetice și a conexiunii la rețea, afectează în mod direct eficiența și stabilitatea conexiunii rețelei energetice prin dezvoltarea tehnologică și modernizarea aplicațiilor. De la noi surse de energie, cum ar fi fotovoltaica și energia eoliană până la sistemele de microgrid, invertoarele conectate la rețea inovează constant tehnologia lor pentru a conduce integrarea rețelei electrice la noi înălțimi.
Tehnologie eficientă de conversie a energiei: cheia pentru îmbunătățirea eficienței conexiunii la rețea
Funcția de bază a invertoarelor conectate la rețea este de a converti curentul direct în curent alternativ care îndeplinește cerințele rețelei de energie, iar eficiența conversiei energetice a acestora este un indicator important pentru măsurarea performanței. Invertoarele conectate de rețea timpurie au folosit adesea structuri tradiționale de topologie la două niveluri, care, deși simple în structură, au avut probleme precum conținutul armonic ridicat și eficiența limitată de conversie. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, structurile de topologie la trei niveluri și pe mai multe niveluri au devenit treptat mainstream. Luând ca exemplu topologia NPC la trei niveluri (clemă cu punct neutru), crește numărul de niveluri pentru a face forma de undă de tensiune de ieșire mai aproape de o undă sinusoidală, reducând efectiv conținutul armonic și reducând stresul de tensiune asupra dispozitivelor de comutare, îmbunătățind astfel eficiența invertorului. Într-o centrală fotovoltaică mare, un invertor conectat la rețea cu o topologie pe trei niveluri a obținut o eficiență de conversie de 98,5%, care este 2-3 puncte procentuale mai mari decât invertoarele tradiționale cu două niveluri și îmbunătățește semnificativ veniturile de generare a energiei electrice ale stației.
Între timp, aplicarea de noi dispozitive cu semiconductor de putere oferă, de asemenea, suport pentru îmbunătățirea eficienței conversiei. În comparație cu dispozitivele tradiționale pe bază de siliciu, dispozitivele de carbură de siliciu (SIC) și de nitrură de galiu (GAN) au o rezistență mai mică la rezistență și o frecvență de comutare mai mare. Invertoarele conectate la rețea folosind dispozitive SIC pot funcționa la frecvențe mari, pot reduce pierderile de comutare și pot îmbunătăți în continuare eficiența conversiei energetice. În unele proiecte conectate la rețeaua eoliană de înaltă performanță, invertoarele conectate la rețea bazate pe dispozitivele SIC au crescut eficiența generală a sistemului la 99%, reducând efectiv costurile de generare
Tehnologia de control inteligentă: realizarea unei conexiuni precise a grilei și a funcționării stabile
Invertoarele conectate de rețea modernă adoptă pe scară largă tehnologie de control inteligentă pentru a obține o potrivire precisă și o funcționare stabilă cu rețeaua electrică. Prin introducerea procesoarelor de semnal digital (DSP) și a microcontrolerelor (MCU), invertoarele conectate la rețea pot colecta parametri în timp real, cum ar fi tensiunea, frecvența și faza rețelei electrice și pot regla caracteristicile lor de ieșire pe baza acestor parametri. De exemplu, atunci când tensiunea rețelei de alimentare fluctuează, algoritmii de control inteligenți pot regla rapid amplitudinea și faza tensiunii de ieșire a invertorului pentru a asigura o conexiune stabilă între energia electrică de ieșire și rețeaua electrică, evitând eșecul conexiunii la rețea sau impactul asupra rețelei de putere cauzate de greșirea tensiunii.
Aplicarea algoritmilor inteligenți în controlul maxim de urmărire a punctelor de putere (MPPT) este de asemenea modernizată constant. Algoritmii tradiționali MPPT, cum ar fi metoda de observare a perturbațiilor și metoda de creștere a conductanței suferă de viteză de răspuns lent și sensibilitate la Optima locală. Noul algoritm inteligent MPPT, combinat cu inteligența artificială și tehnologia de învățare automată, poate găsi rapid și precis punctul maxim de putere al modulelor fotovoltaice bazate pe modificări ale factorilor de mediu, cum ar fi intensitatea luminii și temperatura, îmbunătățind eficiența generarii de energie a sistemelor fotovoltaice. În condiții complexe de iluminare, invertoarele conectate la rețea folosind algoritmi MPPT inteligenți pot crește generarea de energie electrică a centralelor fotovoltaice de 5-10%, îmbunătățind eficient eficiența utilizării energiei.
În plus, invertoarele conectate la rețea au, de asemenea, capacitatea de a parcurge defectele grilei electrice. Atunci când defecțiuni, cum ar fi picăturile de tensiune și fluctuațiile de frecvență apar în rețeaua electrică, tehnologia de control inteligentă poate menține invertorul care funcționează pentru o anumită perioadă de timp și poate injecta o putere reactivă în rețea, contribuind la restabilirea stabilității și la îmbunătățirea capacității și stabilității anti-interferențe a rețelei.
Extinderea scenariului de aplicații: de la generarea de energie nouă la sisteme microgrid
Aplicații de bază în domeniul generarii de energie fotovoltaică
În sistemele fotovoltaice de generare a energiei electrice, invertoarele conectate la rețea sunt echipamente cheie pentru realizarea conexiunii la rețea a energiei electrice. Ambele centrale fotovoltaice centralizate pe scară largă, cât și proiecte distribuite de generare a energiei fotovoltaice se bazează pe sprijinul invertoarelor conectate la rețea. În centralele fotovoltaice la scară largă, invertoarele conectate la nivel de nivel Megawatt transformă curentul direct generat de un număr mare de module fotovoltaice în curent alternativ și conectează-l la grilă prin transformatoare în pas pentru a realiza transmisia de putere pe scară largă. În scenariile distribuite de generare a energiei fotovoltaice, cum ar fi fotovoltaica industrială și comercială pe acoperiș, fotovoltaica rezidențială etc. Odată cu creșterea continuă a capacității instalate de generare de energie fotovoltaică, cerințele pentru performanța, fiabilitatea și inteligența invertoarelor conectate la rețea cresc, promovând inovația continuă și dezvoltarea invertoarelor conectate la rețea în domeniul generarii de energie fotovoltaică.
Sprijin important pentru sistemul de generare a energiei eoliene
În sistemele de generare a energiei eoliene, invertoarele conectate la rețea joacă, de asemenea, un rol important. Puterea de curent alternativ generată de turbinele eoliene trebuie, de obicei, să fie rectificată și transformată în energie curent continuu, apoi transformată în putere de curent alternativ care îndeplinește cerințele rețelei prin intermediul invertoarelor conectate la rețea pentru a obține transmisia de electricitate conectată la rețea. Datorită naturii intermitente și fluctuante a generarii de energie eoliană, sunt plasate cerințe mai mari pe adaptabilitate și stabilitatea invertoarelor conectate la rețea. Invertoarele conectate la rețea trebuie să poată răspunde rapid la modificările vitezei vântului, să regleze puterea de ieșire și să asigure conexiunea stabilă între generarea energiei eoliene și rețea. În același timp, în condiții de muncă extreme, cum ar fi viteze mici sau mari ale vântului, invertoarele conectate la rețea trebuie să aibă capacități de funcționare fiabile pentru a asigura generarea normală a energiei electrice a sistemului de generare a energiei eoliene. În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a energiei eoliene offshore, cererea de invertoare conectate la rețea de fiabilitate ridicată, care se pot adapta la medii marine dure a crescut semnificativ, promovând în continuare modernizarea tehnologică a invertoarelor conectate la rețea în domeniul generarii energiei eoliene.
Componente de bază ale sistemului microgrid
Ca sistem de putere miniaturizat și inteligent, microgridurile pot obține o utilizare cuprinzătoare și un control autonom al mai multor surse de energie. Invertoarele conectate la rețea joacă un rol de componentă de bază în sistemele microgrid. Aceștia nu sunt responsabili doar de transformarea energiei electrice generate de surse de energie distribuite (cum ar fi fotovoltaica, energia eoliană, stocarea de energie etc.) în microgrid și conectarea acesteia la rețeaua principală, dar și pentru realizarea funcționării insulare a microgridului în cazul unei defecțiuni principale a rețelei, asigurând o alimentare continuă pentru încărcături importante în cadrul microgridului. În sistemele microgrid, invertoarele conectate la rețea trebuie să funcționeze în coordonare cu alte dispozitive, cum ar fi sisteme de stocare a energiei, sisteme de gestionare a energiei etc., pentru a obține o planificare optimizată și alocarea rezonabilă a energiei în cadrul microgridului printr -un control inteligent, îmbunătățind astfel stabilitatea și fiabilitatea microgridului. De exemplu, într-un proiect microgrid dintr-un parc industrial, invertoarele conectate la rețea sunt combinate cu sisteme de stocare a energiei cu baterii de litiu pentru a elibera energia stocată în timpul consumului maxim de energie electrică și pentru a stoca energia în timpul generarii excesive de energie, obținând autosuficiență și utilizarea eficientă a energiei în parc și reducând dependența principală de energie electrică.