Menguji penyongsang kuasa solar seterusnya-gen

Bitcoin using Tesla Actual Attempt! W/ Bitmain Antminer S9 (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Oleh kerana lebih banyak sistem pengeluaran tenaga solar dan peranti penyimpanan tenaga grid yang disambungkan disediakan untuk pasaran, ujian mereka mesti menjadi lebih cekap dan ekonomik.

Oleh KEN CHRISTENSEN,
Pengurus Produk Global, Kuasa dan Tenaga
Keysight Technologies, Inc.
www.keysight.com

Penjanaan kuasa yang disebarkan dengan Grid adalah komponen yang semakin penting dalam portfolio pengeluaran kuasa utiliti di seluruh dunia. Oleh kerana lebih banyak sistem pengeluaran tenaga boleh diperbaharui dan peranti storan yang berkaitan dengan grid dipasang dan kapasiti penghasilan kuasa mereka direalisasikan, sumbangan mereka telah terbukti menjadi sumber tenaga yang berdaya maju dan bantuan dalam penstabilan grid kuasa. Untuk trend ini untuk terus bersaing dengan sumber tenaga konvensional, penjana kuasa teragih mesti terus meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan mereka supaya mereka memberikan Kos Tenaga Tenaga Terendah (LCOE) terendah kepada pengeluar kuasa elektrik.

DERs test gauntlet
Penjana elektrik bertimbun grid, seperti angin dan penyongsang solar, dan storan bersambung grid dua arah dianggap sebagai sumber tenaga yang diedarkan (DERs), kadang-kadang disebut sebagai penjana yang diedarkan (DGs). Cabaran masa dan sumber ujian dan DER yang memenuhi syarat adalah beban yang semakin meningkat terhadap pembekal DER. Makmal state-of-the-art mampu menguji pelbagai keadaan persekitaran komprehensif, ciri elektrik grid, dan komponen sistem. Set kompleks parameter yang berbeza adalah mustahil untuk menguji di dunia nyata tepat pada masanya. Sebagai contoh, menguji prestasi penyongsang solar semasa keadaan permulaan pagi hanya boleh dilakukan sekali sehari, dengan satu set keadaan cuaca dan satu jenis modul solar. Sekiranya keadaan tidak betul atau jika terdapat masalah dalam persediaan ujian, ujian harus menunggu hari yang lebih baik. Ujian makmal yang terkawal adalah satu-satunya cara yang munasabah untuk memenuhi tekanan masa-ke-pasaran yang semakin meningkat pada pembekal DER.
Terdapat tantangan pengujian yang diperlukan untuk mana-mana penjana kuasa bersambung grid. Ujian ini boleh dibahagikan dalam empat bidang (contoh masing-masing untuk penyongsang solar di Amerika Utara adalah dalam kurungan):

  1. Pengesahan rekabentuk produk
  2. Kod Keselamatan / Elektrik / Peraturan Kerajaan (NFPA70 / NEC, FCC)
  3. Piawaian Industri (IEEE 1547 / UL1741, CEC Inverter Efficiency)
  4. Keperluan Sambungan Grid (CAISO Rule 21, ERCOT, WECC)

Di samping itu, pembekal penjana kuasa yang diedarkan diminta untuk melaksanakan pencapaian penjana kuasa yang lengkap dalam pelbagai keadaan operasi yang boleh dialami apabila peranti itu berfungsi untuk jangka hayat projek, yang biasanya lebih dari 20 tahun. Di dalam semua keadaan operasi, jurutera perlu mengukur kualiti kuasa, harmonik, pengeluaran tenaga, dan kecekapan penukaran kuasa.

Inverter solar: contoh ujian DERs
Inverter solar adalah contoh terbaik DERs. Ujian ke semua kawasan yang disenaraikan sebelum ini biasanya menggunakan 30% hingga 40% dari masa yang diperlukan untuk membangunkan penyongsang solar. Penyongsang solar mestilah menghasilkan kuasa dalam keadaan alam sekitar yang paling teruk - dari meniup salji di atas bumbung di utara Kanada pada bulan Januari untuk meniup pasir di padang pasir di barat daya AS pada bulan Ogos. Inverter mesti dapat mengesan keadaan voltan dan kekerapan yang tidak normal, dan "menunggang" atau memutuskan sambungan mengikut budi bicara pengendali grid.
Salah satu aspek yang paling penting untuk daya maju kewangan stesen janakuasa solar adalah seberapa baik inverter solar memaksimumkan kecekapan penukaran dari dc ke kuasa ac. Sepanjang hayat penjana kuasa, pecahan peratus daripada peningkatan pengeluaran tenaga boleh menyebabkan beratus-ratus atau ribuan ringgit tenaga meningkat kepada berjuta-juta dolar dalam projek skala utiliti. Dengan margin nipis dalam ekonomi tenaga kini, keuntungan kewangan ini sering membuat perbezaan dalam daya maju projek.
Kecekapan penukaran secara keseluruhan penyongsang solar dikuasai oleh dua komponen utama: Kecekapan Pengesan Maksimum Kuasa (MPPT) dan kecekapan penukaran kuasa dc-ke-ac. Kuasa yang dijana oleh panel solar bergantung kepada di mana ia beroperasi dan lokasi pada lengkung voltan semasa (IV) ciri ( Rajah 1 ). Arus yang dihasilkan oleh panel meningkat apabila penyinaran meningkat. Voltan berkurangan apabila suhu meningkat. Sepanjang hari, suhu dan irama sentiasa berubah. Tepat dan cekap mengesan Titik Kuasa Maksimum (MPP) adalah tugas firmware kawalan yang terbenam dalam penyongsang. Ke tahap tertentu, algoritma kawalan ini adalah "sos rahsia" dalam setiap penyongsang.

Rajah 1: Contoh contoh lengkung IV dan kuasa biasa untuk panel suria menunjukkan bagaimana penjejakan titik kuasa maksima mesti berubah untuk situasi sinaran yang berlainan.

Untuk menguji keupayaan penyongsang untuk menjejaki titik kuasa maksima pelbagai solar, jurutera ujian boleh menggunakan simulator array photovoltaic (PV) untuk mencontohi tingkah laku teknologi sasaran sasaran mereka. Satu simulator array PV menghasilkan lengkung kuasa yang sepadan dengan ciri-ciri pengeluaran kuasa solar panel tertentu, kerana setiap model panel solar mempunyai lengkung IV yang unik bergantung kepada teknologi (nipis, poli-silikon, dan lain-lain) dan ciri-ciri reka bentuk sel solar . (Bayangkan kerumitan dan kos cuba untuk menguji setiap kombinasi solar panel / penyongsang tanpa simulator PV!)
Simulator array PV Advanced juga mengautomasikan ujian dan pelaporan kepada EN50530 - piawai industri untuk mengukur prestasi MPPT. Protokol EN50530 ini menjalankan tracker MPP penyongsang dalam mod statik dan dinamik untuk mengukur kecekapan MPPT secara inverter secara berterusan, proses yang mengambil masa hampir tujuh jam untuk disiapkan sepenuhnya! Sudah tentu, automasi protokol EN50530 dan penjanaan automatik laporan yang dinyatakan dalam piawai boleh meningkatkan keberkesanan jurutera ujian.
Ujian penukaran kuasa dc-ke-ac biasanya mengikuti Protokol Ujian Inverter Sandia dan / atau IEC 61683, piawaian antarabangsa yang menyatakan prosedur untuk mengukur kecekapan penghawa kuasa. Ini adalah prosedur kompleks yang memerlukan kebuk ujian alam sekitar dan instrumentasi pengukuran ketepatan. Seperti semua ukuran, instrumen ujian mesti mempunyai ketepatan yang lebih baik daripada ukuran yang anda ingin buat. Kecekapan penukaran puncak kebanyakan penyongsang solar kontemporari adalah di atas 98%, dan jurutera cuba melihat penambahbaikan kecekapan penukaran sebanyak 0.1% dalam reka bentuk mereka. Oleh itu, penganalisis kuasa dengan sekurang-kurangnya 0.05% ketepatan diperlukan untuk membuat pengukuran kedua-dua input dc dan output ac.

Untuk menambah kerumitan semua ujian ini, teknologi inverter solar sentiasa berubah. Untuk mengurangkan kos komponen, kos pemasangan, dan kerugian I 2 T, voltan suria bagi penjanaan suria terus meningkat. Penjana kuasa solar generasi akan datang, termasuk panel solar dan inverter, beroperasi pada 1, 500 Vdc. Oleh itu, makmal ujian mesti menaikkan penganalisis kuasa mereka, simulator pelbagai PV, dan bekalan kuasa untuk beroperasi pada voltan dc yang lebih tinggi ini.

Satu contoh penyelesaian ujian Keysight Technologies yang mampu menguji penyongsang 1, 500-Vdc generasi, serta penyongsang 600 dan 1, 000-Vdc semasa, termasuk simulator array Keysight N8937APV PV dan penganalisis kuasa Keysight IntegraVision PA2203A yang disambungkan kepada 12- kVA, tiga fasa penyongsang solar ( Rajah 2 ). Dengan penyelesaian ini, jurutera boleh mensimulasikan keadaan persekitaran dunia sebenar dan menilai kesannya terhadap semua aspek inverter mereka, seperti yang ditunjukkan dalam video di //bit.ly/29hFpji. Digabungkan dengan simulator grid ac, penyelesaian ujian penyongsang ini membolehkan para jurutera menguji isu-isu kualiti tenaga, kualiti kuasa penjana, dan kecekapan.

Rajah 2: Dalam contoh ujian ini, 12-kVA, tiga fasa penyongsang diuji dengan menggunakan N8900APV Photovoltaic Array Simulators (60-kW konfigurasi yang ditunjukkan) dan PA2203A IntegraVision Power Analyzer.

Cabaran ujian mengagihkan penjana kuasa tenaga boleh menjadi menakutkan. Sebagai tambahan kepada penyongsang angin dan suria, storan bateri grid-tied, EVs, dan pengecas EV telah ditambah baru-baru ini ke senarai DERs. Apabila DERs dan microgrids berkembang di grid elektrik, ujian kelayakan yang diperlukan oleh pengendali grid tidak akan dinafikan. Salah satu tanggungjawab utama pengendali grid elektrik adalah membekalkan elektrik yang bersih dan boleh dipercayai kepada pengundi mereka. Tanpa ujian yang betul sebelum menyambungkan produk ke grid, grid menjadi kurang dipercayai. Cari pemimpin ujian dan pengukuran untuk bekerjasama dengan pembekal peranti ini untuk kekal di hadapan revolusi ini dalam industri penjanaan kuasa.

Produk Berkaitan: Sel Suria

Oleh KEN CHRISTENSEN, Pengurus Produk Global, Kuasa dan Tenaga, Keysight Technologies, Inc., www.keysight.com