การชดเชยกำลังรีแอกทีฟสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานรีแอกทีฟคือพลังงานที่จำเป็นในการ สร้างและรักษาสนามแม่เหล็ก สำหรับโหลดเหนี่ยวนำ ซึ่งเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เช่น เครื่องปรับอากาศ ตู้เย็น เครื่องซักผ้า และอื่น ๆ.

ด้วยการแพร่หลายของระบบพลังงานหมุนเวียน ผลกระทบของพวกเขาต่อกริดไฟฟ้ากำลังมีความสำคัญมากขึ้น การจัดการพลังงานรีแอกทีฟเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้การดำเนินงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์และกริดไฟฟ้ามีความปลอดภัยและเสถียร

ในบล็อกนี้ เราจะพูดคุยเกี่ยวกับว่า การชดเชยกำลังรีแอคทีฟ คืออะไร ทำไมมันถึงจำเป็น ข้อดีของมัน และวิธีที่อินเวอร์เตอร์โซลาร์มีส่วนช่วยในการชดเชยกำลังรีแอคทีฟ.

 

 

การชดเชยกำลังรีแอกทีฟคืออะไร

พลังงานรีแอกทีฟคือส่วนหนึ่งของไฟฟ้าที่ไม่ทำงานที่มีประโยชน์ แต่จำเป็นสำหรับการรักษาระดับแรงดันในระบบพลังงาน สาเหตุเกิดจากความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดันและกระแสในระบบ AC ซึ่งมักเกิดจาก โหลดแบบเก็บประจุหรือ โหลดเหนี่ยวนำ.

การชดเชยกำลังรีแอคทีฟ / การควบคุมกำลังรีแอคทีฟ / การปรับปรุงปัจจัยกำลัง เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงปัจจัยกำลังของระบบไฟฟ้าโดย การลดกำลังรีแอคทีฟที่ดึงจากกริด เพื่อรักษาความเสถียรและประสิทธิภาพของกริด บริษัทสาธารณูปโภคหลายแห่ง บังคับใช้ข้อกำหนดปัจจัยกำลังขั้นต่ำ เพื่อให้เกิดความสมดุลภายในกริดไฟฟ้า.

 

การคำนวณการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ

พลังงานรีแอกทีฟและปัจจัยกำลังอาจเป็นแนวคิดที่ท้าทายสำหรับผู้ที่ไม่คุ้นเคยกับระบบไฟฟ้า เนื่องจากพวกมันขาดการเปรียบเทียบที่ชัดเจนในโลกแห่งความจริง.

ใช้ พลังงานสามเหลี่ยม เราจะ อธิบายความสัมพันธ์ ระหว่างแนวคิดเหล่านี้อย่างสั้น ๆ เพื่อช่วยให้เจ้าของระบบพลังงานแสงอาทิตย์เข้าใจได้ดีขึ้นและสร้างแรงบันดาลใจให้พวกเขาจัดการพลังงานรีแอกทีฟของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับกริดของตนให้เป็นไปตามมาตรฐานและข้อกำหนดของกริดในท้องถิ่น.

พีระมิดพลังงานเป็นพีระมิดมุมฉากที่มีด้านตรงข้ามเป็น พลังงานที่ปรากฏ (S) ด้านตรงข้ามเป็น พลังงานรีแอคทีฟ (Q) และด้านข้างที่เหลือคือ พลังงานเชิงกิจกรรม (P).

กำลังไฟฟ้า, P, ในหน่วยวัตต์ (W) แสดงถึงพลังงานที่ใช้งานโดยอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อทำงานที่ใช้งานอยู่ เช่น การสร้างแสงสว่างหรือการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งอาจเป็นผลรวมของกำลังไฟฟ้าตามมาตรฐานของอุปกรณ์ต่าง ๆ.

พลังงานรีแอกทีฟ, Q, ใน VAr, ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น คือพลังงานที่ผลิตในวงจรไฟฟ้าที่มีโหลดเหนี่ยวนำ มันแสดงถึงพลังงานเพิ่มเติมที่จำเป็นในการสร้างสนามแม่เหล็กและทำให้มันทำงานต่อไป แม้ว่ามันจะไม่ทำงานที่มีประโยชน์ใด ๆ ก็ตาม.

กำลังที่ปรากฏ, S, ใน VA เป็นการวัดรวมของกำลังจริงและกำลังรีแอกทีฟ ในระบบไฟฟ้า จะคำนวณโดยการคูณกระแสไฟฟ้ารูทมีนสแควร์ (RMS) กับแรงดันไฟฟ้ารูทมีนสแควร์ในวงจร AC.

Power Factor (PF) คือการวัดว่าพลังงานไฟฟ้าถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด มันคือ อัตราส่วนของ พลังงานที่ใช้งาน (P) ต่อพลังงานที่ปรากฏ (S) หรือ PF = P/S ซึ่งสามารถมองว่าเป็น cosφ (ด้านข้างที่ติดกันหารด้วยด้านตรงข้าม)

 

สูตรการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ

ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้าจริง กำลังไฟฟ้าสุทธิ กำลังไฟฟ้าสัมบูรณ์ และปัจจัยกำลัง ถูกกำหนดโดยสูตรดังต่อไปนี้:

• PF = P / S = cosφ
• cosφ = PF = P / S = P / √(คิว² + พี²)
• ส = √(คิว² + พี²)
• คิว = √((พี/พีเอฟ)² - พี²)

 

ตัวแปลงไฟฟ้าชดเชยกำลังรีแอคทีฟในระบบพลังงานแสงอาทิตย์

ปัญหาพลังงานรีแอคทีฟเป็นเรื่องปกติในระบบโซลาร์ที่เชื่อมต่อกับกริด ซึ่งมักพบได้ในการติดตั้งที่อยู่อาศัย เชิงพาณิชย์ และอุตสาหกรรม สาเหตุหลักมาจากการมีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีลักษณะเหนี่ยวนำจำนวนมากภายในระบบ ขณะที่พลังงานที่ผลิตจากระบบ PV ลดพลังงานที่ใช้งานจริงของกริด พลังงานรีแอคทีฟยังคงถูกดึงจากกริด ทำให้ค่า power factor ลดลง.

เพื่อป้องกันผลกระทบเชิงลบของพลังงานรีแอคทีฟต่อเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าในกริดและปัจจัยกำลัง หลายรัฐบาลท้องถิ่นและผู้จัดหาพลังงานได้กำหนดกฎระเบียบสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกับกริด เพื่อตอบสนอง ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์โซลาร์ได้ พัฒนาเทคโนโลยีเพื่อควบคุมพลังงานรีแอคทีฟ ให้สอดคล้องกับกฎระเบียบที่แตกต่างกันเหล่านี้.

ในบริบทนี้ เราจะใช้ อินเวอร์เตอร์เก็บพลังงาน SOLXPOW เป็นตัวอย่างเพื่อแสดงให้เห็นถึงวิธีการจัดการพลังงานรีแอคทีฟในระบบโซลาร์ที่เชื่อมต่อกับกริด.

 

วิธีการควบคุมกำลังรีแอกทีฟของอินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์

อินเวอร์เตอร์ SOLXPOW แก้ไขพลังงานรีแอคทีฟเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานกริดต่างๆ โดยใช้ซอฟต์แวร์การกำหนดค่าที่เชี่ยวชาญ คุณสามารถควบคุมพลังงานรีแอคทีฟได้ในหลายวิธีดังนี้:

• การควบคุมการแก้ไขพลังงานรีแอกทีฟ
• การควบคุมการแก้ไขปัจจัยกำลัง
• คิว-พี ไดนามิค คอนโทรล
• ระบบควบคุมแบบไดนามิก Q-U

 

วิธีที่ 1 - แก้ไขการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ

ที่รู้จักกันในชื่อ โหมด Qt การตั้งค่านี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถกำหนด อัตราส่วนกำลังรีแอคทีฟคงที่ ภายในช่วง 0 ถึง 60% (แบบเก็บประจุ) หรือ 0 ถึง -60% (แบบเหนี่ยวนำ) ของ กำลังไฟฟ้าร rated ของอินเวอร์เตอร์ ระบบจะดูดซับหรือชดเชยกำลังรีแอคทีฟตามอัตราส่วนที่กำหนด.

พื้นที่สีเทาแสดงถึงภูมิภาคที่อินเวอร์เตอร์สามารถทำงานได้ที่ระดับพลังงานเชิงบวก โดยสมมติว่ามีขีดจำกัดของปัจจัยกำลัง.

ถัดไปเราจะอธิบายวิธีการ กำหนดกำลังรีแอคทีฟที่ต้องการสำหรับการชดเชย ตามกำลังไฟฟ้าจริง โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มค่าอัตราส่วนกำลังไฟฟ้าให้ถึงขีดจำกัดที่กำหนด.

การคำนวณเกี่ยวข้องกับสูตรต่อไปนี้:

• cosφ = PF = P/S = P/ √(Q² + พี²)
• ส = √คิว² + พี²
• คิว = √[(พ/พ)²] - พี²

สมมติว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์มีพลังงานที่ใช้งานรวม 80 kW โดยที่ 50 kW มาจากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ และมีการดึงพลังงานที่ใช้งานเพิ่มเติม 30 kW และพลังงานรีแอคทีฟ 22 kVar จากกริด ในจุดนี้ ค่า Power Factor คือ 0.805.

เพื่อ ปรับปรุงค่า power factor ให้เป็น 0.95 จะต้องลดพลังงานรีแอคทีฟ โดยใช้สูตรข้างต้น 30/√(Q² + 30²) = 0.95 เราสามารถคำนวณได้ว่าพลังงานรีแอคทีฟหลังการชดเชย (Q₂) ควรเป็น 9.78 kVar.

ดังนั้น ระบบสุริยะจำเป็นต้องจัดหาพลังงานรีแอคทีฟ Qc เท่ากับ Q1 − Q2 = 22kVar - 9.78kVar = 12.22 kVar.

 

วิธีที่ 2 - การควบคุมการแก้ไขปัจจัยกำลัง

ใน "โหมด PF" คุณสามารถตั้งค่า ปัจจัยกำลังไฟฟ้าคงที่ ตามความต้องการของบริษัทไฟฟ้าท้องถิ่น ระบบ ปรับการฉีดพลังงานรีแอคทีฟ (หรือการดูดซับ) ตามพลังงานที่ใช้งานของอินเวอร์เตอร์เพื่อรักษาปัจจัยกำลังไฟฟ้าให้คงที่.

SOLXPOW รองรับการตั้งค่าปัจจัยกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 0.8 นำหน้า ถึง 0.8 ล่าช้า.

• นำ: อินเวอร์เตอร์จ่ายพลังงานรีแอคทีฟให้กับกริด.
• ล่าช้า: อินเวอร์เตอร์ส่งพลังงานรีแอคทีฟเข้าสู่กริด.

ค่าอัตราส่วนกำลังไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ SOLXPOW สามารถปรับได้ ระหว่าง +0.8 (นำหน้า) และ -0.8 (ตามหลัง) เมื่อฟังก์ชันการควบคุมกำลังไฟฟ้าสูงถูกปิดใช้งาน ค่าอัตราส่วนกำลังไฟฟ้าจะ ถูกตั้งค่าเริ่มต้นเป็น 1.0.

 

วิธีที่ 3 - การควบคุมพลศาสตร์ Q-P

ใน โหมด "Q(P)" อินเวอร์เตอร์ SOLXPOW จะควบคุมค่า Power Factor ตาม อัตราส่วนของกำลังงานที่ใช้งานต่อกำลังงานที่กำหนด ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์.

คุณสามารถตั้งค่าจุด พลังงานที่ใช้งานอยู่ (A, B, C) โดยอิงจากเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ใช้งานของอินเวอร์เตอร์เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานที่ระบุ โดยแต่ละจุด สอดคล้องกับ ปัจจัยกำลังที่แตกต่างกัน.

ตามที่แสดงในแผนภูมิด้านบน เมื่อกำลังไฟฟ้าจริงที่ผลิตออกมาค่อนข้างต่ำ อินเวอร์เตอร์จะทำงานด้วยกำลังไฟฟ้าตอบสนองเป็นศูนย์ (หรือมีปัจจัยกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 1.0) ซึ่งหมายความว่าระบบพลังงานไม่จัดหาและไม่ดูดซับกำลังไฟฟ้าตอบสนองจากอินเวอร์เตอร์.

เมื่อการผลิตพลังงานเชิงรุกถึง เปอร์เซ็นต์ P/Pn ที่กำหนด อินเวอร์เตอร์จะเริ่มดูดซับพลังงานเชิงตอบสนอง.

 

วิธีที่ 4 - การควบคุมแบบไดนามิก Q-U

ใน "โหมด Q(U)" การผลิตกำลังไฟฟ้าตอบสนองของอินเวอร์เตอร์จะปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องใน การตอบสนองต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในกริด อินเวอร์เตอร์จะปรับเปลี่ยน อัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าตอบสนอง (Q) ต่อกำลังไฟฟ้าสัมพัทธ์ (Sn) แบบเรียลไทม์ตามแรงดันไฟฟ้าจริงในกริดเมื่อเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (V/Vn%).

ถ้า แรงดันกริด เกินหรือต่ำกว่าค่า เกณฑ์ที่กำหนด อินเวอร์เตอร์จะฉีดหรือดูดพลังงานรีแอคทีฟตามค่าที่ตั้งไว้ Q/Sn.

 

ข้อดีของการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ

การชดเชยกำลังรีแอคทีฟในระบบพลังงานแสงอาทิตย์มีข้อดีหลายประการ:

การปฏิบัติตามรหัสกริดและการประหยัดค่าไฟฟ้า

หลายบริษัทสาธารณูปโภคต้องการการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อจัดการพลังงานรีแอคทีฟเพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของกริด พวกเขาประเมินปัจจัยกำลังของระบบ และหากมันต่ำกว่ามาตรฐานของพวกเขา อาจมีค่าปรับหรือค่าธรรมเนียมเพิ่มเติม สำหรับการปรับพลังงาน การปรับปรุงปัจจัยกำลังผ่านการชดเชยพลังงานรีแอคทีฟช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเหล่านี้และลดค่าไฟฟ้า.

 

ปรับปรุงความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าและคุณภาพพลังงาน

การจัดการพลังงานรีแอคทีฟอย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้ระดับแรงดันไฟฟ้ามีความเสถียร ลดการเปลี่ยนแปลงที่อาจทำให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์และทำให้เกิดความไม่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังช่วยลด การตกของแรงดันไฟฟ้าและการบิดเบือนฮาร์มอนิก ทำให้การจ่ายพลังงานมีความสะอาดและเชื่อถือได้มากขึ้น.

 

เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ

การชดเชยกำลังรีแอกทีฟช่วยลดการสูญเสียในสายไฟฟ้า ทำให้การส่งและการกระจายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดต้นทุนการดำเนินงานและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ.