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Alors que le monde se dirige vers un avenir plus vert, la Chine a fixé des cibles ambitieuses "à double carbone", qui ont propulsé l'industrie de la production d'électricité photovoltaïque (PV) dans une ère de croissance et de potentiel sans précédent Le plan du Conseil d'État pour réaliser des émissions de pointe en carbone d'ici 2030 envisage une capacité installée d'énergie éolienne et solaire dépassant 1 2 milliards de kilowatts Cependant, à mesure que les installations PV deviennent plus répandues, les utilisateurs rencontrent des pénalités sur leurs factures d'électricité en raison de mauvaises performances de facteur de puissance, entraînant des pertes financières importantes
Selon la «méthode du tarif d'ajustement du facteur de puissance», les consommateurs industriels doivent maintenir un facteur de puissance mensuel moyen supérieur à 0 9 pour éviter les pénalités Ce rapport est déterminé en divisant la consommation d'énergie active par la consommation d'énergie apparente Les banques de condensateurs traditionnelles utilisées pour la compensation de puissance réactive peuvent généralement maintenir le facteur de puissance dans les limites de conformité Cependant, l'ajout de systèmes PV, qui alimentent principalement la puissance active, réduit le tirage de puissance actif du réseau sans affecter la composante de puissance réactive, réduisant ainsi le facteur de puissance global Lorsque la génération de PV correspond ou dépasse la consommation de charge, la puissance active du réseau peut s'approcher de zéro, ce qui a un impact significatif sur le facteur de puissance
L'approche conventionnelle de la compensation de puissance réactive à l'aide de banques de condensateurs est caractérisée par des temps de réponse lents et une précision limitée Dans les scénarios sans installations PV, ces inconvénients sont moins critiques en raison d'une consommation d'énergie active substantielle de la grille Cependant, les installations PV fournissant de grandes quantités de puissance active, réduisant le tirage de puissance active du réseau, la puissance réactive non réactive restante devient plus significative Ce problème est exacerbé lorsque la génération de PV dépasse les exigences de charge du site, conduisant à un flux de puissance actif inversé et potentiellement désactiver certains contrôleurs de puissance réactifs, détériorant davantage le facteur de puissance
Pour les sites uniquement alimentés par PV, où la consommation d'énergie active est minime, il est essentiel non seulement pour gérer la puissance réactive latérale basse tension, mais aussi pour répondre à la puissance réactive générée par le transformateur du côté haute tension pour garantir la conformité aux normes du facteur de puissance
Pour lutter contre le faible facteur de puissance sur les sites PV, une gestion complète de la puissance réactive est nécessaire La solution réside dans le déploiement avancé Générateurs VAR statiques (SVG), qui utilise des technologies d'électronique et de contrôle automatique de puissance de pointe Les SVG fonctionnent en parallèle avec la grille, surveillant en continu les courants du système via des transformateurs de courant et injectant les courants compensatoires qui annulent la composante de puissance réactive, effectuant efficacement la compensation de puissance réactive
La structure à trois niveaux des SVG, combinée à des modules IGBT à haute performance, réalise une fréquence de commutation équivalente de plus de 20 kHz, garantissant des temps de réponse rapides à moins de 5 ms et une efficacité de compensation de puissance réactive dépassant 99% Ces capacités rendent les SVG très efficaces pour relever les défis de la puissance réactive auxquels sont confrontés les installations PV
Dans les projets de modernisation typiques, les banques de condensateurs existantes peuvent être augmentées avec des modules SVG pour compenser les courants réactifs résiduels laissés non traités par les condensateurs Une attention particulière doit être accordée au positionnement des transformateurs de courant d'échantillonnage pour le contrôleur de condensateur et le SVG pour assurer une mesure précise et une coordination appropriée entre les deux dispositifs
Le dimensionnement de la capacité SVG ajoutée doit être basé sur l'ampleur de la puissance réactive résiduelle sur le site, qui peut être évaluée par le biais de lectures à partir du contrôleur de puissance réactive ou des tests de qualité de puissance sur place Il est conseillé de sélectionner les capacités SVG avec une marge pour les ajustements futurs
6. Étude de cas de demande
Shanghai Boyang New Energy Technology Co., Ltd est une société complète de services d'énergie ayant une vaste expérience dans les rénovations de conservation de l'énergie, l'ingénierie de l'énergie, la production d'énergie propre, la complémentation multi-énergie et la construction du réseau micro-énergie Après avoir installé un système de production d'électricité photovoltaïque (PV) dans une usine de CRRC à Xi'an, le site a connu une baisse de son facteur de puissance, conduisant à des charges de pénalité électrique
Implémentation de la solution initiale
Pour résoudre la question des pénalités électriques, un Générateur VAR statique de 200 kvar (SVG) L'armoire à compensation de puissance réactive a été installée sur place pour gérer la puissance réactive latérale à basse tension À la suite de cette intervention, le facteur de puissance s'est considérablement amélioré et le site n'a plus subi de pénalités d'électricité
Récurrence du problème
Un demi-an plus tard, le client a indiqué que les pénalités d'électricité avaient réapparu Lors de l'enquête, il a été révélé que la charge de production avait entièrement cessé, transformant le site en un état de production de puissance PV pure avec une réduction spectaculaire de la consommation active d'énergie Malgré une compensation complète pour une puissance réactive latérale basse tension, la puissance réactive inhérente générée par le transformateur pendant le fonctionnement signifiait que le facteur de puissance latérale haute tension ne répondait toujours pas aux normes requises
Implémentation de solution avancée
Pour lutter contre la puissance réactive générée par le transformateur du côté haute tension, nous avons effectué une analyse de la qualité de puissance latérale haute tension Sur la base des résultats, nous avons optimisé la stratégie de compensation de SVG et ajouté des fonctionnalités pour compenser la puissance réactive latérale à haute tension Cet ajustement a effectivement abordé les problèmes de puissance réactive provenant du côté haute tension du transformateur
Résultats
Après avoir optimisé le SVG, il y a eu une diminution notable de la puissance réactive latérale à haute tension, et le facteur de puissance est passé de 0 77 à 0 94, indiquant un effet de compensation réussi Cette étude de cas met en évidence l'importance de relever les défis réactifs à basse et haute tension dans les installations PV, en particulier lors de la transition vers un scénario d'alimentation PV pur L'application de technologies avancées comme les SVG peut fournir des solutions efficaces pour maintenir des facteurs de puissance optimaux et éviter les pénalités financières inutiles.
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