同期コンデンサーとバッテリーエネルギー貯蔵は、グリッドサポートのための強力な組み合わせを形成します

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システムの慣性の低下は、世界の電力網に大きな課題を引き起こしています。 これは主に回転同期発電機に基づ​​いた従来の大規模集中型発電所の廃止に伴うものです。 この減少は、電力需要の増加と、風力や太陽光などの再生可能資源によるインバーターベースの発電の普及によって加速しています。

システムの慣性が低下すると、グリッドの安定性が低下し、グリッドの復元力が低下することはよく知られています。 しかし、同期発電機の除去によって利用可能な故障電流も減少し、その結果として既存のリレー保護システムに影響が及ぶことは、あまり認識されていません。

再生可能エネルギーの普及の増加は、振動などの新たな現象を引き起こす可能性があるため、送電網の安定性にも影響を与えます。 また、電力品質に悪影響を及ぼす可能性もあります。

送電網の安定性の問題を回避するための新しいアルゴリズムと制御スキームに焦点を当てたかなりの研究開発活動が行われています。 ただし、既存の実証済みのテクノロジーに基づくハイブリッド アプローチでは、故障電流の寄与と実際の慣性のために SC を使用し、有効電力と周波数のサポートのために BESS を使用します。

系統追従インバータ技術は古く、十分に確立されており、特に小規模な新規設備では一般的です。 安定したグリッドに依存します。 電圧フェーザの変動が大きすぎると、インバータの制御上の問題が発生する可能性があります。 主な欠点は、このタイプのインバータは不安定な送電網に接続できないこと、またはブラックスタートに使用できないことです。

比較すると、グリッド形成インバーターは比較的新しく、あまり一般的ではありませんが、大規模な BESS 設備に導入されています。 このインバータ タイプは、グリッドを安定化し、ブラック スタート機能を提供できます。

インバータベースの技術の特別な課題は、制御および測定システムのデジタル的な性質により、電力発振や逆制御などの問題が発生する可能性があることです。

対照的に、SC の動作は単純な物理学によって決まります。 これにより、SC はグリッド サポートのための安定した信頼できるリソースになります。

パワー エレクトロニクスと SC の組み合わせは、複数のアプリケーションにとって最適なソリューションです。

SC は、物理的な回転機械としての固有の特性により、高い過負荷能力を追加します。 障害発生時に瞬時にサポートを提供し、電圧を上昇させ、電圧低下の影響を軽減します。

障害を解消した後、SC は励磁電流を減らすために迅速に動作できないため、わずかな過電圧が発生する可能性があります。 この場合、BESS や STATCOM などのパワー エレクトロニクス デバイスからの無効電力を迅速に吸収することで、この電圧のオーバースイングを低減できるため、システム電圧はより早く定常状態に戻ります。

慣性および周波数制御は、SC によって実際の慣性として供給され、BESS によって「仮想」慣性とも呼ばれる高速周波数制御によって補完されます。 ハイブリッド システムは、システム パフォーマンスが向上し、周波数変化率 (ROCOF) が低下することが示されています。

短絡容量 (短絡率 – SCR) は、電力網とそのリレー保護機能の重要な側面です。 SC は、定格電流の数倍という非常に大きな短絡電流を流すことができます。 したがって、SC と BESS を組み合わせると、障害シナリオで発生する大電流を処理するために BESS インバーターの寸法を大きくする必要がなく、大きな障害電流に寄与することができます。

ブラックスタート機能は、BESS グリッド形成インバーターによって提供されます。 これにより、まず、SC が同期されるローカル グリッドが確立されます。 次に、追加の発電と負荷を追加することで大規模なグリッドが再起動および構築されるため、SC は故障電流能力と電圧および周波数の安定性を追加します。

振動減衰は、BESS ユニットと組み合わせて SC を系統に接続するか、SC の自動電圧調整器 (AVR) システムの一部として電力振動減衰機能 (POD) を追加することによって改善できます。

SC と BESS を組み合わせると、グリッド サポート機能を提供する上で明らかな利点が得られます。 これらを組み合わせることで、短絡電流の増加、周波数サポートとシステム慣性の増加、ROCOF の減少、無効電力制御を通じてグリッドを安定化できます。 さらに、この組み合わせシステムはブラックスタート機能を提供できます。ABB の同期復水器がどのように再生可能電力網の安定性を維持するのに役立つかについて詳しくご覧ください。