Hvordan nøjagtigt kan problemet med overdreven kapacitiv reaktiv kraft i nye energikraftværker løses？

Drevet af de "dobbelte kulstof" -mål har Kinas installerede kapacitet af ny energikraftproduktion overskredet 700 millioner kilowatt, hvilket tegner sig for mere end 30% af landets samlede installerede kapacitet. Med den store integration af intermitterende kraftkilder såsom fotovoltaisk og vindkraft er der opstået en ny teknisk udfordring i kraftsystemet - overdreven kapacitiv reaktiv kraft. Dette problem truer ikke kun den sikre og stabile drift af elnettet, men påvirker også de økonomiske fordele ved nye energikraftværker direkte. Geyue Electric, som en producent, der er specialiseret i reaktiv effektkompensation i 15 år, i den følgende tekst, vil vi dybt udforske en systematisk løsning på dette stædige problem ud fra teknisk praksis.

Generationsmekanismen for kapacitiv reaktiv overskud

Nyt energikraftproduktionsudstyr har grundlæggende forskelle fra traditionelle synkrone generatorer. Fotovoltaiske invertere er forbundet til gitteret gennem elektroniske enheder til kraft, og deres arbejdsegenskaber bestemmer, at når man genererer aktiv effekt, vil induktiv reaktiv effekt uundgåeligt produceres. Gennem omfattende målinger har vi fundet, at en enkelt 2,5 MW fotovoltaisk inverter ved dets nominelle output naturligt genererer op til 600 Kvar af kapacitiv reaktiv effekt. For direkte-drev vindmøllegeneratorer, der bruger fuldkraftkonvertere, findes der også lignende reaktive effektegenskaber.

Denne egenskab er især fremtrædende i områder med koncentrerede nye energikraftværker. Sidste år viste testdata fra en bestemt fotovoltaisk base i Qinghai, som vi samarbejdede med, at i løbet af den stærkeste sollysperiode midt på dagen nåede den kapacitive reaktive effekt på hele kraftværket 28% af den samlede installerede kapacitet, hvilket fik gitterforbindelsesspændingen til at stige med 8,3% sammenlignet med den nominelle værdi. I den lave belastningsperiode om natten var problemet med overskydende reaktiv kraft i vindmølleparken endnu mere alvorlig. En bestemt 500 MW vindkraftbase registrerede en overtrædelsesbegivenhed for spændingsgrænse, der varede i 72 timer.

En systematisk analyse af farerne ved overskydende

Spændingsoverbegrænsning er den mest direkte manifestation af skade. Når busspændingen overstiger +7% øvre grænse, der er specificeret i Gb/T 12325, vil den fotovoltaiske inverter aktivere overspændingsbeskyttelse og afbryde forbindelsen fra gitteret. Vi har statistisk analyseret driftsdataene fra 20 fotovoltaiske kraftværker i den nordvestlige region og fandt, at det årlige gennemsnitlige kraftproduktionstab forårsaget af spændingsproblemer nåede 1,8%.

Den mere alvorlige skade ligger i den progressive skade på udstyrsisoleringen. Når en transformer fungerer kontinuerligt med 1,1 gange den nominelle spænding, er den hastighed, hvormed polymerisationsgraden af dens isoleringspapir falder, tre gange under normale forhold. En sådan latent skade opdages ofte kun, når udstyret pludselig mislykkes. For eksempel led et 200 MW fotovoltaisk kraftværk engang af nedbrydningen af hovedtransformatorviklingen på grund af langvarig overspænding, hvilket resulterede i direkte økonomiske tab på over 3 millioner yuan.

Resonant overspænding er en anden stor trussel. Når det kapacitive output fra det nye energitraftværk matcher de induktive parametre for transmissionslinjen, kan det forårsage farlige harmoniske amplifikationsfænomener. Vi observerede i et supplementært projekt i Xinjiang, at under en specifik driftstilstand steg forvrængningshastigheden for den 2,5. harmoniske spænding pludselig til 12%, hvilket resulterede i overophedning og skade på viklingerne af flere transformerkasser.

Teknologiske gennembrud i dynamisk kompensation

Statisk VAR -generator (SVG) er i øjeblikket den mest effektive løsning. Vores tredje generations intelligente SVG, udstyret med siliciumcarbidkraftkomponenter, opnår en ultra-hurtig responstid på mindre end 5 millisekunder. Det unikke modulære design muliggør fleksibel kapacitetsudvidelse med en enkelt enhed, der er i stand til at nå op til 10 mvar. Anvendelsen af SVG i en bestemt ultrahøj spænding, der understøtter vindmølleparken i det indre Mongoliet, har vist, at efter at have konfigureret en 60 mvar SVG, er spændingsudsving ved forbindelsespunktet reduceret fra 8% til inden for 2%.

I henhold til forskellige scenarier har vi udviklet en række produkter. For distribuerede fotovoltaiske kraftværker kan de kompakte vægmonterede SVG spare 60% af installationsrummet; For store jordkraftværker forenkler den containeriserede integrerede løsning i høj grad byggeprocessen. Et kyst-tidevands fladt fotovoltaisk projekt vedtog vores anti-korrosion SVG, og det opererede kontinuerligt i tre år uden fejl i et saltspray-miljø.

System Collaborative Control Strategy

Kompensationseffekten af en enkelt enhed er begrænset, en løsning på systemniveau skal fastlægges. Det "centraliserede distribuerede" kontrolsystem, vi udviklede, koordinerer driften af flere SVG'er gennem et højhastighedskommunikationsnetværk. I Hebei Zhangbei -demonstrationsbasen for vedvarende energi opnåede dette system reaktiv effektkoordinering for 7 nye energikraftværker og hævede den regionale spændingskvalifikation til 99,9%.

Indførelsen af kunstig intelligensteknologi har forbedret kontrolnøjagtigheden markant. Den forudsigelige algoritme baseret på dyb læring kan forudsige tendensen med reaktiv effektkapacitet ændres 30 minutter i forvejen. Efter at have introduceret den kunstige intelligensalgoritme til et bestemt fotovoltaisk kraftværk i Ningxia, faldt reservekapacitetskravet for SVG med 35%, og tab af udstyr faldt med 25%. Anvendelsen af digital tvillingteknologi har opnået virtuel debugging, hvilket reducerer fejlfindingstiden på stedet med 70%.

Typisk sagsanalyse

Renoveringsprojektet for et 200 MW fotovoltaisk kraftværk i Qinghai har betydelig demonstrationsværdi. Dette projekt vedtog vores "Svg + Reaktor"Hybrid -løsning, med en samlet investering på 8,9 millioner yuan. Efter dens drift øgede den årlig kraftproduktion med 46 millioner kWh, og investeringsbestemmelsesperioden var kun 2,3 år. Mere vigtigt var det, at det løste spændingsgrænseproblemet, der længe havde plaget kraftværket, og ingen strømafbrydelsesfrekvenser forårsaget af spændingsproblemer opstod igen.

Et bestemt fotovoltaisk-fisk-landbrugsskomplementært projekt i Shandong-provinsen har skabt en ny applikationsmodel. Ved at integrere kølesystemet for SVG med cirkulationen af fiskeopdrættet, løste det ikke kun udstyrets spredningsproblem, men opretholdt også den stabile vandtemperatur og dannede en "elregulering + fiskeopdræt" sammensat indkomstmodel. Dette design øgede den interne afkast af projektet med 2,3 procentpoint.

Fremtidige teknologiske udsigter

Den dybe integration af kunstig intelligens og kraftelektronik er en klar retning. Det autonome beslutningssystem, vi udvikler, kan automatisk optimere kontrolparametre gennem realtidsdataanalyse. Laboratorieundersøgelser har vist, at dette system kan øge spændselsreguleringens hastighed med tre gange.

Kombinationen af brede bandgap -halvledere og superledende teknologi kan føre til et revolutionerende gennembrud. Den lavtemperatur SIC-SVG udviklet i samarbejde med Massachusetts Institute of Technology opnår en effekttæthed tre gange for konventionelt udstyr ved en arbejdstemperatur på 77K. Denne teknologi forventes at løse problemet med kraftoverførsel til offshore vindkraft i dybe farvande.

Løsning af problemet med overdreven reaktiv effektkapacitet kræver en kombination af teknologisk innovation og systematisk tænkning. Geyue Electric antyder, at nye energikraftværker fuldt ud skal overveje reaktive effektbalancekrav i planlægnings- og designfasen og udvalgte udstyrsleverandører med omfattende løsningskapaciteter. Vi mener, at ved at etablere et reaktivt effektkompensationssystem med "præcis forudsigelse, hurtig respons og pålidelig drift", vil det give solid støtte til høj-vedvarende energikraftsystemer. Hvis ovenstående artikel ikke har besvaret din tvivl om at løse problemet med overdreven reaktiv strømkapacitet, bedes du yderligere konsultere en af de elektriske ingeniører i Geyue Electric påinfo@gyele.com.cn, vi er altid villige til at gøre vores bedste for dig.