Comment exactement le problème de la puissance réactive capacitive excessive dans les nouvelles centrales énergétiques peut être résolue？

Poussée par les objectifs du «double carbone», la capacité installée par la Chine de la production d'énergie énergétique a dépassé 700 millions de kilowatts, représentant plus de 30% de la capacité totale installée du pays. Avec l'intégration à grande échelle de sources d'énergie intermittentes telles que la puissance photovoltaïque et éolienne, un nouveau défi technique est apparu dans le système réactif capacitif excessif. Ce problème menace non seulement le fonctionnement sûr et stable du réseau électrique, mais affecte également directement les avantages économiques des nouvelles centrales énergétiques. Geyue Electric, en tant que fabricant spécialisé dans la compensation réactive de l'énergie pendant 15 ans, dans le texte suivant, nous explorerons profondément une solution systématique à ce problème obstiné du point de vue de la pratique de l'ingénierie.

Le mécanisme de génération de l'excès de puissance réactive capacitive

Un nouvel équipement de production d'énergie énergétique a des différences fondamentales par rapport aux générateurs synchrones traditionnels. Les onduleurs photovoltaïques sont connectés au réseau à travers des dispositifs électroniques de puissance, et leurs caractéristiques de travail déterminent que lors de la génération de puissance active, la puissance réactive inductive sera inévitablement produite. Grâce à des mesures étendues, nous avons constaté qu'un seul onduleur photovoltaïque de 2,5 MW, à sa sortie nominale, génère naturellement jusqu'à 600 kvar de puissance réactive capacitive. Pour les générateurs d'éoliennes à entraînement direct qui utilisent des convertisseurs à pleine puissance, des caractéristiques de puissance réactive similaires existent également.

Cette caractéristique est particulièrement importante dans les zones avec de nouvelles centrales énergétiques concentrées. L'année dernière, les données de test d'une certaine base photovoltaïque à Qinghai avec lesquelles nous avons collaboré ont montré que pendant la période de lumière du soleil la plus forte au milieu de la journée, la puissance réactive capacitive de l'ensemble de la centrale électrique a atteint 28% de la capacité totale installée, entraînant l'augmentation de la tension de la connexion du réseau de 8,3% par rapport à la valeur nominale. Pendant la période de faible charge la nuit, le problème de l'excès de puissance réactive dans l'amas de parcs éoliens était encore plus grave. Une certaine base d'énergie éolienne de 500 MW a enregistré un événement de violation de la limite de tension qui a duré 72 heures.

Une analyse systématique des dangers de l'excès

La tension excessive est la manifestation la plus directe du préjudice. Lorsque la tension du bus dépasse la limite supérieure de + 7% spécifiée dans GB / T 12325, l'onduleur photovoltaïque activera la protection contre la surtension et se déconnectera du réseau. Nous avons analysé statistiquement les données de fonctionnement de 20 centrales photovoltaïques dans la région du Nord-Ouest, et avons constaté que la perte annuelle de production d'électricité moyenne causée par les problèmes de tension atteignait 1,8%.

Le préjudice le plus grave réside dans les dommages progressifs à l'isolation de l'équipement. Lorsqu'un transformateur fonctionne en continu à 1,1 fois la tension nominale, la vitesse à laquelle le degré de polymérisation de son carton d'isolation diminue est trois fois celle dans des conditions normales. De tels dommages latents ne sont souvent découverts que lorsque l'équipement échoue soudainement. Par exemple, une centrale électrique photovoltaïque de 200 MW a autrefois souffert de la rupture de l'enroulement du transformateur principal en raison de la surtension à long terme, entraînant des pertes économiques directes de plus de 3 millions de yuans.

La surtension résonnante est une autre menace majeure. Lorsque la sortie capacitive de la nouvelle centrale énergétique correspond aux paramètres inductifs de la ligne de transmission, il peut provoquer des phénomènes d'amplification harmoniques dangereux. Nous avons observé dans un projet complémentaire au vent dans le Xinjiang que sous un mode de fonctionnement spécifique, le taux de distorsion de la 2,5e tension harmonique a soudainement augmenté à 12%, entraînant une surchauffe et des dommages aux enroulements de plusieurs boîtes de transformateurs.

Percées technologiques en compensation dynamique

Le générateur VAR statique (SVG) est actuellement la solution la plus efficace. Notre SVG intelligent de troisième génération, équipé de composants de puissance en carbure de silicium, atteint un temps de réponse ultra-rapide inférieur à 5 millisecondes. La conception modulaire unique permet une expansion de capacité flexible, avec une seule unité capable d'atteindre jusqu'à 10 MVAR. L'application de SVG dans une certaine tension ultra-haute support du parc éolien en Mongolie intérieure a montré qu'après configurer un SVG de 60 mVar, la fluctuation de tension au point de connexion a été réduite de 8% à 2%.

Selon différents scénarios, nous avons développé une série de produits. Pour les stations électriques photovoltaïques distribuées, le SVG mural compact peut économiser 60% de l'espace d'installation; Pour les grandes centrales au sol, la solution intégrée conteneurisée simplifie considérablement le processus de construction. Un projet photovoltaïque à marée côtière a adopté notre SVG anti-corrosion, et il a fonctionné en continu pendant trois ans sans aucun défaut dans un environnement de pulvérisation saline.

Stratégie de contrôle collaboratif du système

L'effet de compensation d'un seul dispositif est limité, une solution au niveau du système doit être établie. Le système de contrôle "distribué". Dans la base de démonstration des énergies renouvelables Hebei Zhangbei, ce système a obtenu une coordination réactive de l'énergie pour 7 nouvelles centrales énergétiques, ce qui augmente le taux de qualification de tension régionale à 99,9%.

L'introduction de la technologie de l'intelligence artificielle a considérablement amélioré la précision de contrôle. L'algorithme prédictif basé sur l'apprentissage en profondeur peut prédire la tendance des changements de capacité d'énergie réactive 30 minutes à l'avance. Après avoir introduit l'algorithme d'intelligence artificielle dans une certaine centrale photovoltaïque à Ningxia, l'exigence de capacité de réserve de SVG a diminué de 35% et la perte d'équipement a chuté de 25%. L'application de la technologie de jumeaux numériques a atteint le débogage virtuel, réduisant le temps de débogage sur place de 70%.

Analyse de cas typique

Le projet de rénovation d'une centrale photovoltaïque de 200 MW à Qinghai a une valeur de démonstration significative. Ce projet a adopté notre "SVG + Réacteur"La solution hybride, avec un investissement total de 8,9 millions de yuans. Après son fonctionnement, il a augmenté la production d'électricité annuelle de 46 millions de kWh, et la période de récupération de l'investissement n'était que de 2,3 ans. Plus important encore, il a résolu le problème de limite de tension qui s'était effondré depuis longtemps, et aucun incident de panne de courant causé par les problèmes de tension ne s'est produit à nouveau.

Un certain projet complémentaire de l'agriculture photovoltaïque dans la province du Shandong a créé un nouveau modèle d'application. En intégrant le système de refroidissement de SVG avec la circulation de la zone de pisciculture, il a non seulement résolu le problème de dissipation thermique de l'équipement, mais a également maintenu la température de l'eau stable, formant un modèle de revenu composite "régulation électrique + piscine". Cette conception a augmenté le taux de rendement interne du projet de 2,3 points de pourcentage.

Perspectives technologiques futures

L'intégration profonde de l'intelligence artificielle et de l'électronique de puissance est une direction claire. Le système de prise de décision autonome que nous développons peut optimiser automatiquement les paramètres de contrôle grâce à l'analyse des données en temps réel. Les tests de laboratoire ont montré que ce système peut augmenter la vitesse de régulation de la tension de trois fois.

La combinaison de semi-conducteurs à bande large et de technologie supraconductrice peut conduire à une percée révolutionnaire. Le SIC-SVG à basse température développé en collaboration avec le Massachusetts Institute of Technology atteint une densité de puissance trois fois celle de l'équipement conventionnel à une température de travail de 77K. Cette technologie devrait résoudre le problème de la transmission de puissance pour l'énergie éolienne offshore dans les eaux profondes.

La résolution du problème de la capacité de puissance réactive excessive nécessite une combinaison d'innovation technologique et de pensée systématique. Geyue Electric suggère que les nouvelles centrales énergétiques devraient entièrement prendre en compte les exigences réactives de l'équilibre des énergies pendant la phase de planification et de conception et sélectionner les fournisseurs d'équipement avec des capacités de solution complètes. Nous pensons qu'en établissant un système de compensation de puissance réactive avec "une prédiction précise, une réponse rapide et un fonctionnement fiable", il fournira un soutien solide pour les systèmes d'énergie énergétique à haute renouvellement. Si l'article ci-dessus n'a pas répondu à vos doutes sur la résolution du problème de la capacité d'énergie réactive excessive, veuillez consulter davantage l'un des ingénieurs électriciens de Geyue Electric àinfo@gyele.com.cn, nous sommes toujours prêts à faire de notre mieux pour vous.