エネルギー貯蔵システムは、特に再生可能エネルギー源の普及が進む現代の電力システムにおいて重要な役割を果たしています。エネルギー貯蔵の 4 つの - 象限動作は、エネルギー貯蔵システムと電力網の間の電力潮流特性を説明する重要な概念です。
GB/T 44026 - 2024「プレハブキャビン - 型リチウム - イオン電池エネルギー貯蔵システムの技術仕様」によると、エネルギー貯蔵システムの出力は 4 つの象限で調整可能である必要があります1.
1.エネルギー貯蔵4象限の基本概念
1.1力率について
考慮する必要がある 4 つの象限があります。
第 1 象限では、エネルギー貯蔵システムの有効電力 (P) と無効電力 (Q) の両方が 0 より大きくなります。エネルギー貯蔵システムは放電状態にあり、有効電力を系統に放出すると同時に無効電力の補償を提供します。これは通常、ピーク - 負荷期間中にグリッドが追加の有効電力と無効電力のサポートを必要とする場合に当てはまります。2.
第 2 象限では、エネルギー貯蔵システムの有効電力は 0 未満で、無効電力は 0 より大きくなります。グリッドはエネルギー貯蔵システムに有効電力を供給し、エネルギー貯蔵システムはグリッドに無効電力の補償を提供します。この状況は、グリッドの力率が高く、誘導性無効電力補償が必要であり、エネルギー貯蔵システムが無効電力を供給しながら充電用の有効電力を吸収できる場合に発生する可能性があります。2.
第 3 象限では、エネルギー貯蔵システムの有効電力と無効電力の両方が 0 未満です。グリッドは有効電力と無効電力の両方をエネルギー貯蔵システムに供給し、エネルギー貯蔵システムは充電状態にあり、無効電力を外部から吸収します。これは、グリッドに十分な電力があり、エネルギー貯蔵システムを充電する必要がある場合のエネルギー貯蔵システムの通常の充電状態です。2.
第 4 象限では、エネルギー貯蔵システムの有効電力は 0 より大きく、無効電力は 0 未満です。エネルギー貯蔵システムは有効電力を系統に供給し、無効電力を外部から吸収します。これは、特定の動作条件中にグリッドの電圧を調整するために使用できます。たとえば、グリッド電圧が高すぎて容量性無効電力補償が必要な場合、エネルギー貯蔵システムは無効電力を吸収しながら有効電力を放電できます。2.
1.2力率の計算
ピタゴラスの定理を使用すると、これらのパラメータのいずれか 2 つから 3 番目のパラメータを次のように計算できます。3.
ピタゴラスの定理では、A² + B²=C² となります。
さらに、SOHCAHTOA ルールを使用します
正弦 ϕ=反対側/斜辺
Cos ϕ=隣接/斜辺
タン ϕ=向かい側/隣接
1.3力率角
力率角は一般に位相角とも呼ばれます。
力率 (PF) という用語は、単に実際の電力 (P) と皮相電力 (S) の比率を指します。一方、無効電力 (Q) は無効成分です。
力率 (PF)=実電力 KW (P) / 皮相電力 KVA (S)
たとえば、有効電力=80kW と無効電力=100kVA の場合、
PF=80/100=0.8
これは 20% の損失を意味します。そして多くの場合、さらに悪化する可能性があります3.
2.4つの-象限操作の重要性
エネルギー貯蔵システムの 4 象限動作は、電力システムの安定した動作と効率的な管理にとって重要な意味を持ちます。
まず第一に、電力網の電力品質を向上させることができます。エネルギー貯蔵システムは、異なる象限で有効電力と無効電力を調整することで、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源によって引き起こされる電力変動と電圧の不安定性を補償できます。たとえば、風力発電の出力が突然低下した場合、第 1 象限のエネルギー貯蔵システムは有効電力を迅速に放出して、系統周波数と電圧の安定性を維持できます。4.
第二に、電力システムの信頼性を高めることができます。系統障害または緊急事態が発生した場合、エネルギー貯蔵システムはさまざまな象限で動作し、緊急電力サポートと無効電力補償を提供できます。たとえば、電力網の短絡 - 回路障害の際、静的同期補償装置 (StatCom) と組み合わせたエネルギー貯蔵システムは、送電線の流れに反して有効電力と無効電力を注入または吸収して、振動を減衰させ、電力システムを安定化させることができます。4.
最後に、エネルギー貯蔵デバイスの利用効率を向上させることができます。 - の 4 象限動作により、エネルギー貯蔵システムは、異なる時間および異なる力率条件下で充電および放電でき、バッテリーやその他のエネルギー貯蔵媒体の容量を最大限に活用できます。4.
3.-の4象限運用の実現技術
エネルギー貯蔵システムの 4 つの - 象限動作の実現は、主に電力変換システム (PCS) と制御戦略に依存します。
PCS の場合、通常、カスケード H - ブリッジ (CHB) コンバータなどのマルチ - レベル コンバータ トポロジが採用されます。 CHB コンバータ - ベースのバッテリー エネルギー貯蔵システム (BESS) は、バッテリーとグリッド間の電力の流れを制御することで、- の 4 象限動作を実現できます。5。論文「電池エネルギー貯蔵と無効電力補償を統合した高-電圧トランスレス大容量-システムの4象限動作制御」で提案されているように、閉ループ-生成変調相電圧のベクトル分解により、系統-側の力率を維持し、すべてのサブ-を維持できます。 モジュールの力率は、マイクロ - サイクル境界を超えることなく補償できます6.
制御戦略に関しては、包括的な制御戦略が必要です。たとえば、CHB - ベースの BESS 用に提案された制御戦略には、LC フィルターを使用したバッテリー電流成分の定量的分解、4 つの - 象限動作でのマイクロ - サイクルの回避の実現可能範囲の取得、およびマイクロ - サイクルと内部のマイクロ - サイクルの排除を考慮した統合変調戦略の分析が含まれます。 - 相の充電状態の均等化7.
もう 1 つの例は、清華大学電気工学部およびその他の部門によって提案された 4 象限電力調整システムです。このシステムは、エネルギー貯蔵とStatComを組み合わせており、電力補償、調整、新エネルギーのランダム性、波形、不確実性に対するサポート機能を提供できます。 5ミリ秒で系統派遣に応答し、150ミリ秒以内に有効電力を0から100%まで迅速に調整することが可能です。8.
4.4つの-象限オペレーションの適用例
一部の大規模な - 規模の風力 - 太陽光 - 貯蔵発電所では、エネルギー貯蔵システムは風力と太陽光の出力と送電網の需要に応じて異なる象限で動作できます。風力発電と太陽光発電が豊富な場合、エネルギー貯蔵システムは第 3 象限で動作してエネルギーを充電および貯蔵できます。風力と太陽光発電が不十分な場合は、第 1 象限で動作して送電網に電力を供給します。
配電ネットワークでは、エネルギー貯蔵システムを電圧調整や無効電力補償にも使用できます。第 2 象限と第 4 象限で動作することで、配電網の電圧を調整し、ユーザー側の力率を改善できます。9.
エネルギー貯蔵システムの 4 象限動作は、現代の電力システムにおける重要な技術です。電力品質を向上させ、システムの信頼性を高め、エネルギー貯蔵デバイスの利用効率を高めることができます。新しいエネルギー技術の継続的な開発と電力システムの安定性に対する需要の増大に伴い、エネルギー貯蔵システムの 4 象限運用は将来の電力システムにおいてますます重要な役割を果たすことになります。
[1]GB/T 44026 - 2024、プレハブキャビン - タイプのリチウム - イオン電池エネルギー貯蔵システムの技術仕様。
[2]エネルギー貯蔵技術に関する特別委員会、エネルギー貯蔵システムの電力制御のための技術要件の紹介。
[3] ファストロン エレクトロニクス、力率改善の仕組み。
[4]Douding.com、太陽光発電の消費容量と配電ネットワークの安全性を強化するための 4 象限エネルギー貯蔵計画法。-
[5]IEEE、カスケード H ブリッジ コンバーター電池エネルギー貯蔵システムの四象限動作制御-。-。
[6] CSEE の議事録、バッテリ エネルギー貯蔵および無効電力補償を備えた高-直接-吊り下げ大容量システムのための 4 象限動作制御技術-。{4}}
[7] AEPS、4 象限の電力出力を考慮した配電網におけるエネルギー貯蔵のための最適化された構成戦略。-
[8]清華大学ニュース、四象限電力規制システム。-
[9]Douding.com、BESS システムの直接電力 + 制御戦略に関する研究。
