A les línies de transmissió del sistema de potència, la potència reactiva es genera fins i tot sense càrregues inductives addicionals a causa de la presència de la inductància de la línia. Aquestes potències reactives afectaran la caiguda de tensió de la línia. Per tal de mantenir l’estabilitat de tensió a diversos nodes de la xarxa elèctrica, els equips de compensació de potència reactiva com ara càmeres síncrones i compensadors de potència estàtica en generadors i subestacions han de generar o absorbir energia reactiva de manera puntual.
El sistema d’emmagatzematge d’energia no només pot emmagatzemar i alliberar energia, sinó que també millorar l’estabilitat i la qualitat de potència del sistema d’energia mitjançant la funció de compensació de potència reactiva.
1 factor de potència
El factor de potència (PF) és un paràmetre important en els circuits de CA, que reflecteix la relació de potència útil (també coneguda com a potència activa) amb potència aparent al circuit. En un circuit de CA, la potència proporcionada per la font d’alimentació a la càrrega inclou potència activa i potència reactiva. L’energia activa es refereix a la potència real que s’utilitza per fer treballs, com ara convertir l’energia elèctrica en energia mecànica, energia tèrmica, etc. La potència reactiva és la potència que s’utilitza per establir camps magnètics i elèctrics, però no realitza un treball extern. La potència aparent és la suma vectorial de potència activa i potència reactiva, el valor del qual és igual al producte de tensió i corrent. El factor de potència es pot calcular dividint la potència activa per la potència aparent.
L’expressió matemàtica és: factor de potència=potència activa\/potència aparent
Quan el factor de potència és baix, es requereix un corrent més gran al circuit per transmetre la mateixa potència activa, cosa que significa un augment de la pèrdua d’energia a la línia. En augmentar el factor de potència, el corrent de la línia es pot reduir, reduint així les pèrdues de resistència a la línia i millorant la transmissió d’energia i l’eficiència d’utilització.
2 Principi de compensació de potència reactiva per al sistema d'emmagatzematge d'energia
1. El concepte de poder reactiu
La potència reactiva es refereix a l’energia absorbida per un camp elèctric o magnètic d’una font d’alimentació durant una porció d’un cicle en un circuit de CA amb inductància i capacitança, alhora que allibera energia durant una altra porció del cicle. La potència mitjana durant tot el cicle és zero, però l’energia s’intercanvia constantment entre la font d’alimentació i els elements reactius (inductància, capacitança). La unitat de potència reactiva és VAR o KVAR.
2. Principi de compensació de potència reactiva per als sistemes d’emmagatzematge d’energia
El sistema d'emmagatzematge d'energia pot aconseguir una compensació de potència reactiva per al sistema d'alimentació controlant la seva sortida de potència activa i reactiva.
Quan la potència reactiva del sistema d’alimentació és insuficient, el sistema d’emmagatzematge d’energia pot produir potència reactiva per millorar l’estabilitat de tensió del sistema d’alimentació; Quan hi ha un excés d’energia reactiva al sistema d’alimentació, el sistema d’emmagatzematge d’energia pot absorbir la potència reactiva per evitar que la tensió del sistema d’energia sigui massa alta. Concretament, quan hi ha una demanda important de potència reactiva en el sistema d’energia, els sistemes d’emmagatzematge d’energia poden proporcionar energia reactiva a través de les operacions de descàrrega, millorant l’eficiència operativa global del sistema d’energia i reduint les pèrdues de línia.
Quan la tensió es desvia del valor nominal, el sistema d’emmagatzematge d’energia pot ajustar amb precisió la sortida o l’absorció de potència reactiva, mantenir l’estabilitat de la tensió de la graella i evitar danys al sistema d’alimentació causat per una tensió alta o baixa. En comparació amb els dispositius tradicionals de compensació de potència reactiva com ara compensadors de potència reactiva estàtica, generadors d’energia reactiva, etc., els sistemes d’emmagatzematge d’energia tenen característiques més flexibles, eficients i fiables.
3. Funció del inversor d'emmagatzematge d'energia
L’inversor d’emmagatzematge d’energia té una funció d’operació de quatre quadrants, que pot sortir o absorbir una potència activa i reactiva i té funcions de regulació de freqüència i tensió. La tecnologia de compensació de potència reactiva basada en l’emmagatzematge d’energia té els avantatges de la velocitat de resposta ràpida, l’ajustabilitat contínua i l’escala controlable, i és adequada per a nous sistemes d’energia amb una elevada proporció de nova energia i electrònica d’alta potència. El nou sistema de potència dominat per la nova energia té un paper més important en proporcionar una tecnologia de compensació de potència reactiva per a l’emmagatzematge d’energia.
3 Passos de funcionament de compensació de potència reactiva per al sistema d'emmagatzematge d'energia
(1) Supervisar l'estat del sistema d'alimentació: En primer lloc, supervisant els paràmetres clau com ara la tensió, el corrent i el factor de potència en temps real, es pot obtenir una comprensió completa de l'estat de funcionament actual del sistema d'alimentació;
(2) Calculeu la demanda de potència reactiva: basada en la situació real del sistema d’energia, avalueu de forma exhaustiva la demanda d’energia reactiva de diversos equips (com ara transformadors, motors, etc.) i calculeu la potència reactiva total requerida;
(3) Desenvolupar i implementar estratègies de control del sistema d'emmagatzematge d'energia: basat en la demanda de potència reactiva calculada, desenvolupar estratègies específiques de control per al sistema d'emmagatzematge d'energia, incloent la determinació de modes de càrrega i descàrrega de modes, tarifes i moments i realitzen un control en temps real del sistema d'emmagatzematge d'energia segons les estratègies de control desenvolupades;
(4) Supervisió i ajust: durant el funcionament del sistema d'emmagatzematge d'energia, supervisen contínuament els canvis d'estat del sistema d'alimentació i ajusten dinàmicament i optimitzen l'estratègia de control de la potència reactiva segons la situació real per assegurar el funcionament estable del sistema de potència.
4 escenaris d'aplicació
Com a nou tipus de mètode de regulació del sistema d’energia, el sistema d’emmagatzematge d’energia té els avantatges de la resposta ràpida, el control flexible i l’alta eficiència i l’estalvi d’energia. Utilitzant raonablement la funció de compensació de potència reactiva del sistema d’emmagatzematge d’energia, es pot millorar l’estabilitat del sistema d’energia, es pot millorar la qualitat de l’energia elèctrica i es pot optimitzar el funcionament del sistema d’alimentació.
L’aplicació de la tecnologia de compensació de potència reactiva en sistemes d’emmagatzematge d’energia és molt extensa en el sistema d’energia. Introduint sistemes d’emmagatzematge d’energia i implementant el control de compensació de potència reactiva, es pot millorar eficaçment el factor de potència del sistema, es poden reduir les pèrdues de transmissió i es pot millorar la qualitat de la xarxa d’energia. A les empreses industrials, els sistemes fotovoltaics i les estacions de recàrrega, també es pot aconseguir un control reactiu de compensació de potència mitjançant sistemes d’emmagatzematge d’energia per millorar l’estabilitat i l’eficiència del sistema.