ELECTRIC, WITH AN EDGE
La configuración de la compensación de energía reactiva para la planta de energía solar bess es esencial para su operación estable. Las pérdidas de potencia reactiva en el transformador tipo pedestal, la línea colectora, el transformador elevador y la línea de transmisión de los dispositivos de almacenamiento de energía y PV se calculan teniendo en cuenta la composición del sistema de la planta de energía solar bess.
Tomando como ejemplo el proyecto real de la planta de energía solar bess, la capacidad de compensación de energía reactiva se calcula combinando la configuración real del proyecto y otras condiciones, y los problemas que requieren atención especial en el cálculo de la capacidad del dispositivo de compensación de energía reactiva del Se propone la estación de refuerzo de la planta de energía solar bess, y también se proponen los requisitos específicos para el dispositivo de compensación de energía reactiva.
Es la tendencia actual de todos los países responder activamente al cambio climático y esforzarse por construir un sistema energético limpio, bajo en carbono, seguro y eficiente. Los países toman el desarrollo de nuevos sistemas de almacenamiento de energía como una medida importante para mejorar la capacidad de regulación del sistema de energía y apoyar la construcción de nuevos sistemas de energía.
En la actualidad, para mejorar la capacidad de consumo de energía renovable, todas las provincias y ciudades han propuesto equipar nuevos proyectos de energía renovable conectados a la red basados en el mercado con cierta capacidad de dispositivos de almacenamiento de energía.
El proyecto de construcción de la planta de energía de bess no solo es una forma concreta de lograr el objetivo del “doble carbono”, sino que también puede mejorar la capacidad de consumo de energía fotovoltaica.
La salida de energía fotovoltaica es inestable con el cambio de los recursos de luz, y la provisión de dispositivos de almacenamiento de energía también tiene cierta influencia en la salida de energía fotovoltaica.
La operación conectada a la red de la planta de energía solar bess tiene un impacto negativo en la calidad de la energía y en la operación segura y estable de la red. Entre ellos, la compensación de energía reactiva de la planta de energía solar bess es crucial para el funcionamiento estable de la planta de energía.
Durante el funcionamiento normal de la planta de energía solar bess, la energía generada se conecta a la red a través del transformador tipo pedestal, la línea del colector, el transformador principal elevador y la línea de salida de la planta de energía solar bess, por lo que hay pérdidas de energía reactiva en el transformador y la línea en todos los niveles de la planta de energía solar bess, y hay pérdidas de potencia reactiva en el transformador montado en plataforma y la línea colectora del dispositivo de almacenamiento de energía.
El dispositivo de compensación de potencia reactiva debe poder compensar la pérdida de potencia reactiva de los equipos relacionados, realizar una regulación continua dinámica, tener la capacidad de controlar el voltaje de la red y la velocidad de regulación debe poder satisfacer las necesidades de regulación del voltaje de la red. Por lo tanto, la planta de energía solar bess necesita instalar un dispositivo de compensación de energía reactiva centralizado para la compensación.
En este documento, de acuerdo con la composición de pérdida de potencia reactiva de la planta de energía solar bess, se realiza el cálculo de compensación de potencia reactiva, y su pérdida de potencia reactiva se analiza y calcula con la situación de ingeniería real, y la conclusión de la configuración de la capacidad de compensación de potencia reactiva es dibujado.
El sistema de la planta de energía solar bess se compone principalmente de generación de energía fotovoltaica y almacenamiento de energía.
El sistema de la planta de energía solar bess se compone principalmente de cadenas de módulos fotovoltaicos, equipos de convergencia, equipos inversores y equipos de aumento de voltaje, etc.
La parte de almacenamiento de energía se compone principalmente de un sistema de batería de almacenamiento de energía, un transformador tipo pedestal, una línea de recolección de energía, un equipo eléctrico secundario y un equipo auxiliar.
La parte de generación de energía fotovoltaica consta de varios módulos fotovoltaicos e inversores centralizados conectados en serie y en paralelo para formar varias unidades de generación de energía fotovoltaica, y cada unidad de generación de energía fotovoltaica está equipada con un transformador tipo pedestal de 35 kV aumentado a 35 kV, que está conectado a la fuente de alimentación de 35 kV. lado de la estación de refuerzo de campo fotovoltaico a través de varios conjuntos de líneas colectoras.
La parte de almacenamiento de energía consta de varias baterías de almacenamiento de energía y convertidores de almacenamiento de energía para formar nodos de almacenamiento de energía, y cada cuatro nodos de almacenamiento de energía forman una unidad de almacenamiento de energía, y cada unidad de almacenamiento de energía está equipada con un transformador montado en plataforma para aumentar hasta 35 kV, que está conectado al lado de 35 kV de la estación de refuerzo de campo fotovoltaico a través de varios conjuntos de líneas colectoras. El lado de baja tensión del transformador principal de la estación de refuerzo de campo fotovoltaico es de 35 kV.
El método de refuerzo se determina de acuerdo con la capacidad instalada y el nivel de voltaje conectado a la red del proyecto de la central eléctrica de bess.
Si el nivel de voltaje conectado a la red es de 35 kV, solo se necesita el transformador tipo pedestal para aumentar el voltaje en el campo y luego conectarlo a la red.
Si el nivel de voltaje conectado a la red es de 110k V o 220kV, el transformador tipo pedestal y el transformador principal deben reforzarse por separado. El voltaje de salida del inversor aumenta a 35 kV mediante el transformador montado en plataforma y luego se conecta al transformador principal a través de múltiples líneas colectoras de 35 k V para aumentar a 110 k V/220 k V, y luego se conecta a la red por la línea de alimentación.
La pérdida de potencia reactiva de la planta de energía solar bess proviene principalmente de la pérdida de potencia reactiva del transformador montado en plataforma fotovoltaica, la línea colectora fotovoltaica, el transformador principal, la línea de transmisión, el transformador montado en plataforma de almacenamiento de energía, la línea colectora de almacenamiento de energía, etc. Las líneas colectoras utilizan principalmente cables, la reactancia del cable es mucho mayor que la resistencia y la potencia de carga es mucho mayor que la pérdida de potencia reactiva, por lo que solo se considera la potencia de carga para las líneas colectoras.
Para la capacidad de compensación de potencia reactiva de la planta de energía solar bess, después de deducir la potencia de carga, la pérdida de potencia reactiva capacitiva y la pérdida de potencia reactiva inductiva deben considerarse integralmente.
Los equipos eléctricos involucrados en la pérdida de potencia reactiva en una planta de energía solar bess son los siguientes: a) Transformador fotovoltaico tipo pedestal.
El transformador montado en plataforma aumentará el voltaje de PV de 800 V a 35 kV, cada matriz fotovoltaica está equipada con un transformador montado en plataforma, capacidad comúnmente utilizada de 3150 kV-A, 4000 kV-A, 5000 kV-A, de acuerdo con la determinación económica integral de Disposición del campo fotovoltaico. b) Línea colectora fotovoltaica.
La energía generada por la estación de energía fotovoltaica es aumentada por el transformador montado en plataforma y enviada al lado de bajo voltaje de 35 kV del transformador principal de la estación de refuerzo a través de la línea colectora de 35 kV.
La cantidad de circuitos y la longitud de las líneas de colectores fotovoltaicos varían según la capacidad instalada y la topografía del sitio. c) Transformador montado en plataforma de almacenamiento de energía.
El transformador montado en plataforma de almacenamiento de energía eleva el voltaje del nodo de almacenamiento de 0,36 V a 35 kV. Cada unidad de almacenamiento está equipada con un transformador tipo pedestal y la capacidad depende de la capacidad de almacenamiento y el esquema de agrupación, en su mayoría de 2520 kV-A. d) Línea colectora de almacenamiento de energía. Envíe la capacidad de almacenamiento de energía a través del transformador montado en plataforma a la barra de 35 kV de la estación de refuerzo. e) Transformador elevador.
La capacidad del transformador principal generalmente se determina de acuerdo con la capacidad instalada del proyecto de la central eléctrica de bess. f) Línea de envío. La energía generada después del refuerzo se conecta a la red a través de la línea de transmisión.
Tome una planta de energía fotovoltaica de la planta de energía bess para el trabajo previo como un ejemplo para estudiar y analizar. La capacidad instalada total del proyecto es de 250MW, y el 10% de la capacidad instalada está equipada con almacenamiento de energía.
De acuerdo a la capacidad instalada, la situación actual de la red eléctrica y la planificación, se propone el envío por una línea de 220kV. Los principales equipos y parámetros relevantes son los siguientes.
El transformador principal adopta un transformador regulador bajo carga de doble ramal de doble devanado simple con devanado balanceado de capacidad 250MV-A. La relación del transformador regulador en carga es 220±8×1.25%/37+10, y el porcentaje de voltaje de impedancia Ud=18%.
El transformador fotovoltaico tipo pedestal adopta 79 unidades de transformador tipo pedestal de doble devanado de 3.15MV-A con una relación de 37±2×2.5%/0.8 y un porcentaje de voltaje de impedancia Ud=7%; La línea de colectores fotovoltaicos adopta principalmente el cable modelo ZC-YJLHY23-26/35kV-3×500, con un total de 79 km.
El transformador montado en pedestal de almacenamiento de energía adopta 10 transformadores montados en pedestal de devanado doble de 2.5MV-A de capacidad, con una relación de 37±2×2.5/0.36; el porcentaje de tensión de impedancia Ud=6%.
La línea de colectores de almacenamiento de energía utiliza principalmente el cable del modelo ZC-YJLHY23-26/35k V3-×120mm2, con un total de 8 km. La línea de transmisión de 220 kV es 2×JL/G1A-300, 19 km.
La compensación de potencia reactiva requerida para cada sección de barra se calcula de acuerdo con el transformador tipo pedestal de almacenamiento de energía y fotovoltaico, la pérdida de la línea colectora y la pérdida prorrateada del transformador principal, y la pérdida prorrateada de la línea para cada sección de barra.
El cableado eléctrico principal de la estación de refuerzo del proyecto se muestra en la Figura 1.
La pérdida de potencia reactiva se calcula según la fórmula de cálculo correspondiente.
En la ecuación. (1)-Ec. (2), XT es el famoso valor de la reactancia del transformador, Ω; Ue es la tensión nominal del transformador, kV.
Se es la capacidad nominal del transformador, MV-A.
Uk es el porcentaje de voltaje de impedancia.
ΔQT es la pérdida de potencia reactiva del transformador, Mvar.
n es el número de transformadores que funcionan en paralelo.
P es la potencia activa pasada, MW.
Q es la potencia reactiva pasada, Mvar.
U es el voltaje terminal del transformador, kV.
I0 es el porcentaje de corriente sin carga del transformador.
En este ejemplo, transformador fotovoltaico montado en pedestal único P=3.125MW, Se=3.150MV-A, n=1, Uk=7%, la pérdida de potencia reactiva del transformador fotovoltaico montado en pedestal único se calcula como 0.217Mvar.
Transformador montado en plataforma de almacenamiento de energía individual P = 2,5 MW, Se = 2,5 MV-A, n = 1, Uk = 6 %. Sustituyendo en la ecuación (2), la pérdida de potencia reactiva de un solo transformador montado en plataforma de almacenamiento de energía se calcula en 0,15 Mvar.
Cada sección de bus de 35 kV de la estación de refuerzo recoge 40 transformadores tipo pedestal fotovoltaicos y 5 transformadores tipo pedestal de almacenamiento de energía, y la pérdida de potencia reactiva total de cada sección de bus de 35 kV es de 9,43 Mvar.
La energía de la unidad de generación de energía fotovoltaica se invierte y aumenta mediante inversores y transformadores montados en plataforma y luego se envía a la estación de refuerzo a través de la línea colectora. La línea colectora de la estación de energía fotovoltaica generalmente usa cable, y la reactancia del cable es mucho más pequeña que la resistencia, por lo que solo se considera la potencia de carga del cable.
35k V Ⅰ línea de colector fotovoltaico agrupado madre de unos 40 km, línea de colector de almacenamiento de unos 4 km.
La convergencia hembra de 35kV-Ⅱ de la línea del colector fotovoltaico es de aproximadamente 41 km, y la línea del colector de almacenamiento de energía es de aproximadamente 3 km.
Para el cable de sección transversal de 3×500 mm2 utilizado en la línea del colector fotovoltaico, el valor qc es de 0,098 Mvar/km.
Para el cable de sección 3×120 mm2 utilizado para la línea de colectores de almacenamiento de energía, el qc se toma como 0,060 Mvar/km.
Sustituyendo las variables anteriores en la ecuación (3), la potencia de carga de la línea del colector hembra de 35 kV-Ⅰ se calcula en 4,16 Mvar, y la potencia de carga de la línea del colector hembra de 35 kV-Ⅱ es de 4,20 Mvar.
Teniendo en cuenta el papel del dispositivo de almacenamiento de energía de la planta de energía solar bess para la regulación máxima, se considera que el dispositivo de almacenamiento está cargando cuando la energía fotovoltaica genera mucha energía.
Cuando la salida fotovoltaica máxima de la tarde es de 0 MW, el dispositivo de almacenamiento de energía está en el estado de generación de energía, por lo que la capacidad de transmisión máxima que puede ocurrir en la línea de transmisión es cuando la energía fotovoltaica está completamente desarrollada.
Para la capacidad fotovoltaica instalada de 250MW, teniendo en cuenta el factor de potencia de 1, Q tome 0Mvar, P = 250MW, tipo de cable de 220kV 2 × JL/G1A-300, su reactancia de longitud unitaria de 0,309 Ω/km, longitud de línea de 19 km, se puede derivar de X = 5.87Ω, U ‘= 220kV.
Sustituyendo los parámetros anteriores en la ecuación (8), la pérdida de potencia reactiva es de 7,58 Mvar cuando no se considera la potencia de carga de la línea.
Considerando la existencia de potencia de carga de la línea aérea, su potencia de carga por unidad de longitud qc = 0.19Mvar/km, L = 19km; sustituido en la fórmula (3), dando como resultado una potencia de carga de 3,61 Mvar.
Después de deducir la potencia de carga de la pérdida de potencia reactiva de la línea de transmisión, la pérdida de potencia reactiva de la línea es de 3,97 Mvar y la potencia de carga es de 3,61 Mvar cuando se entrega una capacidad de 250 MW, y esto debe convertirse a cada sección de la barra colectora de 35 kV.
De acuerdo con la sección 6.2.3 de la literatura [2], para plantas de energía fotovoltaica conectadas a la red a través de niveles de voltaje de 110 (66) kV y superiores, la configuración de la capacidad de potencia reactiva debe cumplir con los siguientes requisitos.
a) la capacidad de potencia reactiva capacitiva puede compensar la suma de la potencia reactiva inductiva de las líneas convergentes de la estación, el voltaje de la subestación del transformador principal y la mitad de la potencia reactiva inductiva de las líneas de envío de la estación de energía fotovoltaica cuando la estación de energía fotovoltaica está completamente desarrollada.
b) La compensación de potencia reactiva inductiva puede compensar la suma de la potencia de carga de capacidad propia de la central eléctrica fotovoltaica y la mitad de la potencia de carga de la línea de envío de la central eléctrica fotovoltaica.
Para la distribución de la potencia de carga de la línea de envío, debido a la potencia de carga de la línea de envío y la potencia reactiva de la potencia transmitida, de acuerdo con la especificación, la mitad de la potencia de carga de la línea de envío no debe distribuirse entre cada sección de la Bus de 35kV después de tener en cuenta la potencia de carga.
Por lo tanto, la potencia de carga de cada tramo de barra de 35 kV debe considerarse por separado la potencia de carga de su propia línea de recolección y la suma de la mitad de la potencia de carga de la línea de envío.
Después del cálculo anterior, cuando la planta de energía fotovoltaica esté completamente desarrollada, considerando el transformador tipo pedestal del dispositivo fotovoltaico y de almacenamiento de energía, la pérdida inductiva de la línea colectora, la subestación transformadora principal y la mitad de la pérdida de energía inductiva de la línea emisora y convertida a cada barra de 35kV, la pérdida de potencia reactiva total de la barra VI de 35k es 29,75Mvar, y la pérdida de potencia reactiva total de la barra 35kV-II es 29,71Mvar.
Cuando la potencia de salida de la planta de energía fotovoltaica es 0MW, considerando la potencia de carga de la línea del colector y la mitad de la potencia de carga de la línea de transmisión, la potencia de carga total del bus de 35kV-I es 5.96Mvar, y la potencia de carga total del bus de 35kV II es 6,00 Mvar. –
Por lo tanto, el bus 35kVI y el bus II en el lado de baja tensión de la subestación transformadora principal deben estar equipados con dispositivos de compensación de potencia reactiva dinámicos y continuamente ajustables con una capacidad de compensación efectiva de no menos de 30Mvar (capacitivo) a 6Mvar (inductivo) . El tiempo de respuesta de la potencia reactiva dinámica de la central eléctrica fotovoltaica no debe superar los 30 ms [3].
El cálculo de la capacidad de compensación de potencia reactiva de la central solar bess se realizó en conjunto con el proyecto real, el cual es de orientación para la configuración de la capacidad de compensación de potencia reactiva de proyectos similares.
En particular, se debe considerar que la capacidad de compensación de potencia reactiva de la planta de energía solar bess puede compensar la pérdida de potencia reactiva de cada equipo eléctrico y el dispositivo de compensación de potencia reactiva debe ser capaz de lograr una regulación continua dinámica para el control y el voltaje de la red, y la velocidad de regulación debe ser capaz de satisfacer las necesidades de regulación de voltaje de la red, por lo que es apropiado equipar un dispositivo de compensación de potencia reactiva dinámica.
Para el cálculo de la pérdida de potencia reactiva de la línea de entrega de la planta de energía solar bess, debido al efecto de pico del almacenamiento de energía, cuando el PV está completamente desarrollado, la planta de energía de almacenamiento está en estado de carga o de espera, la potencia de transmisión máxima que puede ocurrir en la la línea de entrega es la capacidad de desarrollo total de PV.
Download Resource
Las estaciones de distribución de la red eléctrica de baja tensión desempeñan la función de
Principio del resolver (transformación de la señal） La señal de salida del resolver es una
Fórmula de cálculo de la relación de transformación del transformador La fórmula para calcular la
