با توسعه سریع انرژی های پاک مانند نیروی باد و فتوولتائیک، ظرفیت نصب شده نیز در حال افزایش است. با این حال، انرژی باد و فتوولتائیک ها همگی تولید برق ناپایدار هستند و به شدت تحت تأثیر عوامل محیطی خارجی قرار دارند. ظرفیت تولید بالادستی صنعت فتوولتائیک به شدت مازاد ظرفیت و مازاد عرضه است و دلیل اساسی آن این است که شبکه برق نمی تواند انرژی ناپایدار زیادی را جذب کند. تجاوز از حد بالا به طور جدی بر پایداری شبکه برق تاثیر می گذارد. بنابراین، آیا انرژی پاک مانند فتوولتائیک توسعه نخواهد یافت؟ این غیر ممکن است. به عنوان یک کشور انرژی بزرگ، توسعه انرژی پاک یک استراتژی ملی است و توسعه فتوولتائیک تنها به یک دوره تنگنا رسیده است. ارتقاء و تبدیل شبکه برق در حال حاضر به شیوه ای منظم در حال انجام است و نوع جدیدی از سیستم قدرت که با توسعه برق توزیع شده سازگار است در حال حاضر در حال ساخت است. علاوه بر این، نحوه کنترل دقیق تأثیر توان اکتیو و راکتیو بر کیفیت توان نیز بخشی از توسعه فناوری فتوولتائیک است.
1 کنترل توان اکتیو
1. توان فعال چیست
توان اکتیو به مقدار برقی که در واقع می تواند کار کند، بر حسب وات (W) اطلاق می شود. در نیروگاه های فتوولتائیک، توان اکتیو عمدتاً توسط ظرفیت تولید برق ماژول های فتوولتائیک تعیین می شود و تحت تأثیر عواملی مانند شدت نور و دما قرار می گیرد.
2. روش های کنترل
2.1. حداکثر توان ردیابی (MPPT)
ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) یک تکنیک کنترلی است که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد که به صورت پویا نقطه عملکرد اینورتر را با نظارت بر ولتاژ و جریان خروجی ماژول های فتوولتائیک در زمان واقعی تنظیم می کند تا اطمینان حاصل شود که سیستم فتوولتائیک همیشه در نقطه حداکثر توان خود کار می کند. الگوریتم کنترل MPPT می تواند به طور موثری راندمان تولید برق نیروگاه های فتوولتائیک را بهبود بخشد.
2.2. کنترل اینورتر متصل به شبکه
اینورتر یک تجهیزات کلیدی برای اتصال نیروگاه های فتوولتائیک به شبکه برق است. با کنترل اینورتر می توان توان اکتیو را تنظیم کرد. اینورترها می توانند با تنظیم جریان و ولتاژ خروجی بر اساس نیاز شبکه برق، خروجی توان اکتیو را کنترل کنند.
2.3. استراتژی محدودیت قدرت
در برخی موارد، شبکه برق ممکن است بار بیش از حد را تجربه کند و نیروگاه های فتوولتائیک باید توان خروجی را از طریق استراتژی های محدودیت توان کاهش دهند تا از عملکرد ایمن شبکه برق اطمینان حاصل کنند. این را می توان با تنظیم عملکرد حد توان خروجی اینورتر به دست آورد.
2 کنترل توان راکتیو
1. مفهوم توان راکتیو
توان راکتیو به انرژی الکتریکی مورد استفاده برای ایجاد میدان های الکتریکی و مغناطیسی اشاره دارد که در انرژی راکتیو (VAR) اندازه گیری می شود. توان راکتیو برای کنترل ولتاژ و بهبود ضریب توان در سیستم های قدرت بسیار مهم است.
2. روش های کنترل
2.1. تجهیزات جبران توان راکتیو
نیروگاه های فتوولتائیک را می توان به تجهیزات جبران توان راکتیو، مانند دستگاه های جبران توان راکتیو ساکن (SVG) و جبران کننده های سنکرون استاتیک (STATCOM) مجهز کرد. این دستگاهها میتوانند به سرعت به تقاضای شبکه پاسخ دهند، توان خروجی راکتیو را تنظیم کنند و پایداری ولتاژ شبکه را بهبود بخشند.
2.2. کنترل توان راکتیو اینورتر
اینورترهای مدرن معمولاً دارای قابلیت تنظیم توان راکتیو هستند. با تنظیم فاز جریان خروجی اینورتر، نیروگاه های فتوولتائیک می توانند به تنظیم دینامیکی توان راکتیو برای رفع نیازهای شبکه برق دست یابند. اینورتر را می توان روی "حالت پاسخ توان راکتیو" تنظیم کرد تا به طور خودکار خروجی توان راکتیو را با توجه به تغییرات ولتاژ شبکه تنظیم کند.
2.3. کنترل ولتاژ دینامیک
در طول عملیات متصل به شبکه، نیروگاه های فتوولتائیک می توانند ولتاژ شبکه را در زمان واقعی نظارت کنند و توان راکتیو را از طریق استراتژی های کنترل ولتاژ دینامیکی تنظیم کنند. وقتی ولتاژ کم است توان راکتیو را افزایش دهید. زمانی که ولتاژ برای حفظ ولتاژ شبکه در محدوده ایمن بسیار زیاد است، توان راکتیو را کاهش دهید.
3 مشکلات در فناوری کنترل نیروگاه های فتوولتائیک
استانداردهای اتصال:مناطق و کشورهای مختلف استانداردها و الزامات اتصال به شبکه متفاوتی برای نیروگاه های فتوولتائیک دارند. نیروگاه های فتوولتائیک در هنگام کنترل توان اکتیو و راکتیو باید با استانداردهای محلی اتصال به شبکه مطابقت داشته باشند که ممکن است چالش های فنی خاصی را به همراه داشته باشد.
نوسانات شبکه:نوسانات بار و ولتاژ شبکه به طور مستقیم بر استراتژی کنترل توان نیروگاه های فتوولتائیک تأثیر می گذارد. در ساعات اوج مصرف، نیروگاههای فتوولتائیک ممکن است با چالش افزایش تقاضای برق فعال مواجه شوند، در حالی که در دورههای غیر پیک، ممکن است نیاز به کاهش خروجی داشته باشند.
بلوغ تکنولوژیکی:اگرچه اینورترهای فتوولتائیک مدرن دارای قابلیتهای کنترل قوی هستند، بلوغ الگوریتمها و فناوریهای کنترلی آنها هنوز نیاز به بهبود مستمر در کاربردهای عملی برای مقابله با محیط شبکه برق پیچیدهتر دارد.
کنترل هوشمند:با توسعه اینترنت اشیا و فناوری هوش مصنوعی، نیروگاه های فتوولتائیک به تدریج به سمت کنترل هوشمند حرکت خواهند کرد. از طریق تجزیه و تحلیل دادهها و یادگیری ماشینی، نیروگاههای فتوولتائیک میتوانند استراتژیهای کنترل بلادرنگ برای توان اکتیو و راکتیو را بهینه کنند، راندمان تولید برق و پایداری شبکه را بهبود بخشند.
مدیریت انرژی توزیع شده:نیروگاه های فتوولتائیک جزء مهمی از انرژی توزیع شده خواهند بود و با سایر سیستم های انرژی تجدیدپذیر هم افزایی خواهند داشت. با ایجاد یک سیستم مدیریت انرژی توزیعشده، میتوان به برنامهریزی مشترک منابع انرژی چندگانه دست یافت و انعطافپذیری و قابلیت اطمینان شبکه برق را بیشتر بهبود بخشید.