اینورترهای آواز، هارمونی الکتریکی را برای سیستم های قدرت تجدیدپذیر نشان می دهند


اینورترهای آواز، هارمونی الکتریکی را برای سیستم های قدرت تجدیدپذیر نشان می دهند

مانند موسیقی، شبکه الکتریکی به زبان ارتعاشات و فرکانس ها صحبت می کند. مهندسان NREL با برنامه نویسی اینورترها برای خواندن آهنگ های معروف، این قیاس را یک قدم جلوتر برده اند. اعتبار: بریتنی کنراد، NREL

در میان آرایه‌های خورشیدی و تجهیزات شبکه برق در آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL)، ممکن است ملودی ضعیف و تحریف شده‌ای را بشنوید که از جایی وزوز می‌کند. شما دچار توهم نیستید – آن جعبه خاکستری واقعاً در حال خواندن تم جنگ ستارگان، یا آهنگ کامیون بستنی یا والس شوپن در مینور است. مهندسان سیستم قدرت فقط با قابلیت NREL که از مشکلات پایداری در شبکه برق جلوگیری می کند سرگرم می شوند.

معمولاً مهندسان نوع دیگری از شکل موج را از طریق اینورترها و بانک های بار ارسال می کنند: مگاوات توان و ارتعاشات ولتاژ در فرکانس های مختلف. هدف از تحقیق آنها این است که ببینند دستگاه‌های انرژی و شبکه چگونه با هم تعامل دارند – برای اینکه آنها را “هم آهنگ” کنند و از نوسانات الکتریکی خطرناکی که مانند بازخورد جیغ یا یک زیر باس پررونق ظاهر می‌شوند، جلوگیری کنند.

مهندسان می توانند این تحلیل را با دقت بالا با سخت افزار NREL با استفاده از پیشرفته های آزمایشگاه انجام دهند سیستم اندازه گیری امپدانسو آنها همچنین یک نرم افزار تجاری در دسترس به نام Grid Impedance Scan Tool یا GIST تولید کرده اند که می تواند همین کار را با قدرت شبیه سازی شده در مدل های دستگاه انجام دهد و به هر سازنده یا اپراتور شبکه اجازه می دهد تا پایداری شبکه را با منابع انرژی تجدید پذیر تأیید کند.

شاهیل شاه، سرپرست پروژه و توسعه‌دهنده GIST، می‌گوید: «این قابلیت‌های منحصربه‌فرد می‌توانند توربین‌های بادی، اینورترهای PV و همه این تجهیزات جدید را در فرکانس‌های مختلف تحریک کنند تا بفهمند که آیا آنها با شبکه دوستانه خواهند بود یا برخی اختلالات وجود خواهد داشت.






ثبات در G ماژور

مانند موسیقی، الکتریسیته از امواجی ساخته شده است که برای ایجاد هارمونی و اعوجاج در تعامل هستند. در حالی که موسیقی حدود 10 اکتاو است، 20 اکتاو توسط سیستم های برق با تجهیزاتی مانند انرژی باد و نیروگاه های خورشیدی استفاده می شود. این امر فضای زیادی را برای همپوشانی، تشدید و تقویت سیگنال‌ها باقی می‌گذارد، که گهگاه در سیستم‌های الکتریکی اتفاق می‌افتد و به نظر می‌رسد که بیشتر اتفاق می‌افتد زیرا ژنراتورهای در حال چرخش توسط الکترونیک قدرت مانند اینورترهای بادی و خورشیدی جابجا می‌شوند. هنگامی که نوسانات سرکش رخ می دهد، می تواند به قطعات آسیب برساند یا باعث خرابی کامل سیستم برق شود.

شاه گفت: “خورشید و باد همانند سازه های مکانیکی نوسانات زیادی ایجاد می کنند، اما ما آنها را نمی بینیم. این می تواند رفتار مخرب ایجاد کند و در سراسر جهان در سیستم های قدرت با سطوح بالای انرژی های تجدید پذیر این اتفاق افتاده است.”

پایداری مشکل است زیرا طراحی‌های شبکه از یک سیستم به سیستم دیگر متفاوت است، به طوری که افزودن یک انرژی بادی یا نیروگاه خورشیدی جدید مانند قرار دادن یک نوازنده جدید در یک گروه زنده بدون ارائه نت‌های موسیقی به آن‌ها می‌باشد. چقدر ماهر

برای شرکای صنعتی، NREL دقیقاً چنین قابلیتی را فراهم می کند: قرار دادن یک دستگاه در محیط شبکه واقعی آن و مشاهده نحوه “صدا” آن. زیرساخت پرقدرت NREL می‌تواند هر شبکه الکتریکی را برای فناوری‌های شریک تقلید کند و می‌تواند واکنش فناوری را از نزدیک اندازه‌گیری کند.

Przemek Koralewicz، یکی از توسعه دهندگان GIST گفت: “ما ابزارهایی را توسعه می دهیم که به ما امکان می دهد به سرعت بین فرکانس هایی که در حال تزریق به شبکه هستیم سوئیچ کنیم.” و برای تولید موسیقی، دقیقاً از همان ابزارها استفاده می کنیم.»

اینورترهای آواز، هارمونی الکتریکی را برای سیستم های قدرت تجدیدپذیر نشان می دهند

محدوده فرکانس اجزای شبکه بسیار فراتر از فرکانس کاری اسمی 50 یا 60 هرتز است. هنگامی که کنترل‌ها و اجزای شبکه خارج از محدوده مورد انتظارشان نوسان می‌کنند، مشکلات پایداری جدی ممکن است رخ دهد. اعتبار: تیلور هنری، NREL

مانند اینورترهای آوازخوان، پنل های خورشیدی، توربین های بادی یا باتری های شریک به فرکانس های شبکه عمل می کنند. در این سمفونی مگاوات، مهندسان می‌توانند مکان‌هایی که سیستم به‌طور خطرناکی در حال لرزش است را شناسایی و تصحیح کنند.

با اصرار بیشتر اپراتورهای شبکه بر ارزیابی های اولیه پایداری برای اتصالات دستگاه های جدید، نمایش قدرت واقعی اهمیت بیشتری پیدا می کند. اما هر اپراتور شبکه یا تولید کننده دستگاه نمی تواند از محیط تحقیقاتی پیشرفته NREL برای سیستم های انرژی بازدید کند تا اتصال خود را تأیید کند. یک جایگزین ممکن است مدل‌سازی سیستم‌ها باشد، اما چنین مدل‌هایی با وفاداری بالا معمولاً در قالب باز و شفاف در دسترس نیستند – نه برای دستگاه‌ها و نه برای شبکه.

در عوض، مهندسان NREL راه‌حلی برای بررسی پایداری با نرم‌افزارهای رومیزی و مدل‌های جعبه سیاه معمولی که مالکیت معنوی سازندگان باد و PV را فاش نمی‌کنند ابداع کردند.

نرم افزاری برای بررسی آسان پایداری شبکه

نرم افزار GIST NREL نشان می دهد که مدل های دقیق دستگاه در واقع مورد نیاز نیست. انواع جعبه سیاه به خوبی کار خواهد کرد. GIST فقط ثبات ترکیبی دستگاه‌های در حال تعامل را اندازه‌گیری می‌کند، و برای آن، هر مدلی که رفتار دستگاه را در پایانه‌های خود ثبت کند، این کار را انجام می‌دهد. این انعطاف‌پذیری به کاربران اجازه می‌دهد تا طیف بسیار بیشتری از دستگاه‌ها را آزمایش کنند و بر همه موانع ارزیابی پایداری غلبه کنند.

اینورترهای آواز، هارمونی الکتریکی را برای سیستم های قدرت تجدیدپذیر نشان می دهند

ابزار اسکن امپدانس شبکه (GIST) بین مدل‌های دستگاه‌ها و شبکه قرار می‌گیرد و به کاربران اجازه می‌دهد پویایی فرکانس را اسکن کنند و تعیین کنند که در کجا مشکلات پایداری ناخواسته ممکن است ایجاد شود. اعتبار: آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر

از آنجایی که پایداری شبکه یک نتیجه جمعی است – هماهنگی بین دستگاه ها و شبکه – باید در محل اتصال این دو مورد ارزیابی قرار گیرد. GIST این کار را با واسط بین مدل‌های دستگاه و شبکه انجام می‌دهد: دستگاه‌ها در یک طرف، شبکه برق در طرف دیگر. سپس نرم افزار مدل ترکیبی را با فرکانس ها تزریق می کند تا ببیند سیستم چگونه پاسخ می دهد. این اسکن امپدانس نامیده می شود.

اسکن GIST بسته به اندازه سیستم و تعداد دستگاه های الکترونیکی قدرت می تواند بین چند دقیقه تا چند ساعت طول بکشد و می تواند چندین دستگاه را به صورت موازی ارزیابی کند. در عمل، کاربر در نقاط مختلف در سراسر شبکه اسکن می کند تا دید کاملی از پایداری پویا به دست آورد. در حال حاضر GIST با مجوز در دسترس است و در چندین مشارکت تحقیقاتی در حال استفاده است.

این نرم‌افزار به‌ویژه برای اعتبارسنجی کنترل‌های تشکیل‌دهنده شبکه مفید است، که به منابع انرژی تجدیدپذیر اجازه می‌دهد تا به همان شیوه‌ای که ژنراتورهای چرخشی به طور سنتی دارای ثبات هستند، پایداری ایجاد کنند. یافتن ترکیب مناسبی از دستگاه‌های تشکیل‌دهنده شبکه و دنبال‌کننده شبکه، به زودی شرکت‌ها و اپراتورهای سیستم را در همه جا مشغول می‌کند، و GIST می‌تواند به تعیین اینکه آیا یک ترکیب معین واقعاً پایدار است یا خیر، کمک می‌کند. GIST همچنین با ارائه ابزاری برای محققان برای ارزیابی سریع فناوری‌ها و معماری‌های سیستم، تلاش‌های مشترک گسترده NREL برای توسعه کنترل‌های شکل‌دهی شبکه از طریق کنسرسیوم UNIFI را تکمیل خواهد کرد.

ممکن است به نظر برسد که اینورترهای NREL دارند به آهنگ خود می‌خوانند، اما واقعاً ملودی پایداری شبکه گسترده است. همانطور که آهنگ های به یاد ماندنی از طریق الکترونیک قدرت آزمایشگاه طنین انداز می شوند، به بازدیدکنندگان یادآوری می شود که فرکانس شبکه نیز هماهنگ یا خشن، ناهماهنگ یا آرام است. برای اطمینان از اینکه انرژی های تجدیدپذیر در سیستم های قدرت اوج نرمی دارد، شرکا می توانند به تست NREL و ابزارهای نرم افزاری مراجعه کنند.

ارائه شده توسط آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر


نقل قول: اینورترهای آواز، هارمونی الکتریکی را برای سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر نشان می‌دهند (۲۰۲۲، ۱۴ دسامبر) بازیابی شده در ۱۴ دسامبر ۲۰۲۲ از

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.





منبع