Blindleistungskompensation für Solarstromanlagen

Blindleistung ist die Energie, die zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung des magnetischen Felds für induktive Last, die im Alltag üblich, wie Klimaanlagen, Kühlschränke, Waschmaschinen und mehr.

Mit der Verbreitung erneuerbarer Energien werden ihre Auswirkungen auf das Stromnetz immer größer. bedeutsam. Die Steuerung der Blindleistung ist für die Gewährleistung eines sicheren und stabilen Betriebs sowohl der Solarstromerzeugung als auch der Systeme und das Netz.

In diesem Blog diskutieren wir, was Blindleistungskompensation ist, warum sie notwendig ist, ihre Vorteile und wie Solar Wechselrichter tragen zur Blindleistungskompensation bei.

Was ist Blindleistungskompensation

Blindleistung ist der Teil der Elektrizität, der keine Nutzarbeit leistet, aber für die Aufrechterhaltung Spannungspegel im Stromnetz. Sie wird durch die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom in Wechselstromsystemen verursacht, typischerweise aufgrund kapazitiver oder induktiver Ladungen .

Blindleistungskompensation/ Blindleistungsregelung/ Leistungsfaktorkorrektur , beinhaltet die Verbesserung der Leistungsfaktor eines elektrischen Systems durch Reduzierung der Blindleistung, die aus dem Netz bezogen wird . Um die Netzstabilität und -effizienz aufrechtzuerhalten, Dienstprogramm Die Unternehmen setzen einen Mindestleistungsfaktor durch , um das Gleichgewicht im Stromnetz sicherzustellen.

Berechnung der Blindleistungskompensation

Blindleistung und Leistungsfaktor können für diejenigen, die mit elektrischen Systemen nicht vertraut sind, herausfordernde Konzepte sein, da sie Es fehlen klare Analogien in der physischen Welt.

Anhand des Potenzdreiecks erläutern wir kurz den Zusammenhang zwischen diesen Konzepte zur Unterstützung von Besitzern von Solaranlagen besser zu verstehen und sie zu inspirieren, die Blindleistung ihrer netzgekoppelten Solaranlage in Übereinstimmung zu verwalten den örtlichen Netzstandards und -anforderungen.

Das Potenzdreieck ist ein rechtwinkliges Dreieck, bei dem die Hypothenuse die scheinbare Potenz (S) ist, die Gegenkathete Seite ist die Blindleistung (Q) und die übrig bleibende Nebenseite ist die Wirkleistung (P) .

Die Wirkleistung P in Watt (W) stellt die Leistung dar, die ein elektrisches Gerät zur Ausführung seiner aktiven Arbeit, wie zum Beispiel Licht erzeugen oder elektrische Geräte betreiben. Dies kann die Summe der Nennleistungen der Geräte sein.

Blindleistung Q in VAr ist, wie oben erwähnt, die Leistung, die in Stromkreisen erzeugt wird mit induktive Lasten. Es stellt die zusätzliche Energie dar, die benötigt wird, um ein magnetisches Feld aufzubauen und die Lasten am Laufen zu halten, selbst obwohl es keine nützliche Arbeit verrichtet.

Scheinleistung S in VA ist die kombinierte Einheit aus Wirk- und Blindleistung. In elektrischen Systeme, es ist berechnet durch Multiplikation des quadratischen Mittelwerts (RMS) des Stroms mit der quadratischen Mittelwertspannung in einem Wechselstromkreis.

Der Leistungsfaktor (PF) ist ein Maß dafür, wie effektiv elektrische Leistung genutzt wird. Er ist der Verhältnis der Wirkleistung (P) zur Scheinleistung (S), d. h. PF = P/S , was als cosφ betrachtet werden kann (Angrenzende Seite geteilt durch die Hypotenuse).

Formel zur Blindleistungskompensation

Das Verhältnis von Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung und Leistungsfaktor wird vor allem bestimmt durch die folgenden Formeln:

• PF = P / S = cosφ
• cosφ = PF = P / S = P / √ ( Q ² + P ² )
• S = √ ( ^Q2 + ^P2 )
• Q = √ ( (P / PF) ² - P ² )

Blindleistungskompensationswechselrichter in PV-Anlage

Blindleistungsprobleme sind bei netzgekoppelten Solaranlagen üblich und werden häufig in Wohn-, Gewerbe- und Industrieanlagen. Dies ist vor allem auf die Anwesenheit zahlreicher induktiver elektrischer Geräte innerhalb der System. Während die Leistung aus der PV-Anlage die Wirkleistung des Netzes reduziert, wird weiterhin Blindleistung aus dem Netz bezogen wird, was zu einer Verringerung des Leistungsfaktors führt.

Um negative Auswirkungen der Blindleistung auf die Netzspannungsstabilität und den Leistungsfaktor zu verhindern, Regierungen und Energieversorger haben Vorschriften für netzgekoppelte Solaranlagen erlassen. Als Reaktion darauf Wechselrichterhersteller haben Technologien entwickelt, um die Blindleistung in Übereinstimmung mit diese verschiedenen Vorschriften.

In diesem Zusammenhang verwenden wir die SOLXPOW Energie Speicherwechselrichter als Beispiel zur Veranschaulichung der Handhabung von Blindleistungs Strom in einem netzgekoppelten Solarsystem.

Methoden zur Blindleistungsregelung von Solarwechselrichtern

Der SOLXPOW Wechselrichter korrigiert Blindleistung, um die Einhaltung verschiedener Netzstandards zu gewährleisten. Mit dem speziellen Mithilfe der Konfigurationssoftware können Sie die Blindleistung auf folgende Arten regeln:

• Blindleistungs-Fix-Steuerung
• Leistungsfaktor-Fix-Steuerung
• QP Dynamische Steuerung
• QU Dynamische Steuerung

Methode 1 - Blindleistungskompensation beheben

Diese Einstellung wird auch als Qt-Modus bezeichnet und ermöglicht dem Benutzer die Konfiguration einer festen Blindleistung Verhältnis im Bereich von 0 bis 60% (kapazitiv) bzw. 0 bis -60% (induktiv) der Nennleistung des Wechselrichters . Das System wird dann absorbieren oder Blindleistung entsprechend dem angegebenen Verhältnis kompensieren.

Die graue Fläche repräsentiert den Bereich, in dem der Wechselrichter bei einer bestimmten Wirkleistung innerhalb der Leistungsfaktorgrenzen arbeiten kann.

Als nächstes erklären wir, wie man die erforderliche Blindleistung für die Kompensation auf Basis von Wirkleistung ermittelt. Macht, mit dem Ziel, Erhöhen Sie den Leistungsfaktor auf den angegebenen Grenzwert.

Zur Berechnung werden folgende Formeln verwendet:

• cosφ = PF = P/S = P/ √(Q ² + P ² )
• S = √Q ² + P ²
• Q = √[(P/PF) ² ] - P ²

Bei einer angenommenen Solarstromanlage mit einer Gesamtwirkleistung von 80 kW, wobei 50 kW von der Solarstromanlage geliefert werden, werden zusätzlich 30 kW Wirkleistung und 22 kVar Blindleistung aus dem Netz bezogen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Leistung Der Faktor beträgt 0,805.

Um den Leistungsfaktor auf 0,95 zu verbessern , muss die Blindleistung reduziert werden. Mit der obigen Formel 30/√(Q ² + 30 ² ) = 0,95, können wir berechnen, dass die Blindleistung nach Entschädigung (Q ₂ ) sollte 9,78 kVar betragen.

Daher muss die Solaranlage Blindenergie Qc bereitstellen, die gleich ist: Q1 − Q2 = 22 kVar - 9,78 kVar = 12,22 kVar.

Methode 2 - Leistungsfaktor-Fix-Steuerung

Im „PF“-Modus können Sie einen festen Leistungsfaktor entsprechend dem lokalen Netz einstellen Anforderungen des Unternehmens. Das System passt sich an die Blindleistungseinspeisung (oder -absorption) auf Basis der Wirkleistung des Wechselrichters zur Aufrechterhaltung einer konstante Leistung Faktor.

SOLXPOW unterstützt Leistungsfaktoreinstellungen von 0,8 voreilend bis 0,8 nacheilend.

• Führend : Der Wechselrichter speist Blindleistung in das Netz ein.
• Nacheilend : Der Wechselrichter speist Blindleistung in das Netz ein.

Der Leistungsfaktor des SOLXPOW-Wechselrichters kann zwischen +0,8 (voreilend) und -0,8 (nacheilend) eingestellt werden. Wenn die reaktive Die Leistungsregelungsfunktion ist deaktiviert, der Leistungsfaktor beträgt standardmäßig 1,0 .

Methode 3 - QP Dynamische Steuerung

Im "Q(P)"-Modus regelt der SOLXPOW-Wechselrichter den Leistungsfaktor basierend auf dem Verhältnis von Wirk- Macht zu seiner Nennleistung , als Prozentsatz ausgedrückt.

Sie können bestimmte aktive Leistungspunkte (A, B, C) basierend auf dem Prozentsatz der aktiven Leistung des Wechselrichters Macht im Verhältnis zu seine Nennleistung, die jeweils einem unterschiedlichen Leistungsfaktor entspricht .

Wie in der obigen Grafik zu sehen ist, arbeitet der Wechselrichter bei relativ geringer Wirkleistung ohne Blindleistung. Leistung (oder einen Leistungsfaktor von 1,0), was bedeutet, dass das Stromnetz weder Blindleistung liefert noch aufnimmt Wandler.

Sobald die aktive Leistungsabgabe einen bestimmten P/Pn-Prozentsatz erreicht, beginnt der Wechselrichter mit der Aufnahme Blindleistung.

Methode 4 - QU Dynamische Steuerung

Im Modus „Q(U)“ wird die Blindleistung des Wechselrichters dynamisch an die Netzspannung angepasst. Spannungsschwankungen . Der Wechselrichter verändert kontinuierlich das Verhältnis von Blindleistung (Q) zu Scheinleistung (Sn) in Echtzeitbasiert von der tatsächlichen Netzspannung im Vergleich zur Nennspannung (V/Vn%).

Wenn die Netzspannung den angegebenen Grenzwert überschreitet oder unterschreitet, schaltet der Wechselrichter injiziert oder absorbiert reaktive Energie entsprechend dem voreingestellten Q/Sn-Wert.

Vorteile der Blindleistungskompensation

Die Blindleistungskompensation in einer Solarstromanlage bietet mehrere Vorteile:

Einhaltung des Netzkodex und Einsparung von Stromkosten

Viele Energieversorger verlangen, dass Solaranlagen Blindleistung verwalten, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Sie bewerten die Leistung Faktor des Systems, und wenn es unter ihre Standards fällt, können Strafen oder zusätzliche Gebühren für die Leistungsanpassung gelten. Die Verbesserung des Leistungsfaktors durch Blindleistungskompensation hilft, diese zusätzlichen Kosten zu vermeiden und zu reduzieren Stromrechnung.

Verbessern Sie Spannungsstabilität und Stromqualität

Ein effektives Blindleistungsmanagement stabilisiert die Spannungsniveaus und minimiert Schwankungen, die Geräte beschädigen können. und Ineffizienzen verursachen. Es reduziert auch Spannungsabfälle und harmonische Verzerrungen , was zu saubereren und zuverlässige Stromversorgung.

Erhöhen Sie die Systemleistung

Durch die Reduzierung der Verluste in Stromleitungen ermöglicht die Blindleistungskompensation eine effizientere Übertragung und Verteilung Strom, wodurch die Betriebskosten gesenkt und die Gesamtsystemleistung verbessert wird.