Реактивная электроэнергия что такое. Реактивная электроэнергия: что это такое и почему она важна для энергосистемы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое реактивная электроэнергия. Как она влияет на работу электросети. Почему ее нужно компенсировать. Какие существуют способы компенсации реактивной мощности. Как диспетчеризация реактивной мощности помогает повысить эффективность энергосистемы.

Содержание

Что такое реактивная электроэнергия и чем она отличается от активной

Реактивная электроэнергия — это составляющая полной электрической мощности, которая не совершает полезной работы, но циркулирует между источником и потребителем. В отличие от активной мощности, которая преобразуется в другие виды энергии (свет, тепло, механическую работу), реактивная мощность лишь создает и поддерживает электромагнитные поля в электрооборудовании.

Основные отличия реактивной энергии от активной:

Не выполняет полезной работы
Циркулирует между генератором и нагрузкой
Измеряется в реактивных киловольт-амперах (кВАр)
Создается в основном индуктивными нагрузками
Может быть как положительной, так и отрицательной

Почему возникает реактивная мощность в электросети

Реактивная мощность возникает в электрических цепях с реактивными элементами — катушками индуктивности и конденсаторами. Основные причины появления реактивной составляющей:

Наличие в сети индуктивных нагрузок (электродвигатели, трансформаторы)
Работа силовой электроники (выпрямители, инверторы)
Передача электроэнергии по длинным линиям электропередачи
Неполная загрузка силовых трансформаторов

Реактивная мощность необходима для работы многих электроприемников, но ее избыток приводит к дополнительным потерям в сети.

Как реактивная мощность влияет на работу энергосистемы

Циркуляция реактивной мощности в электросети оказывает существенное влияние на ее работу:

Увеличивает потери электроэнергии в линиях и трансформаторах
Снижает пропускную способность сети
Вызывает дополнительное падение напряжения

Ухудшает качество электроэнергии
Снижает коэффициент мощности установок

Поэтому важно поддерживать баланс реактивной мощности в энергосистеме и компенсировать ее избыток.

Способы компенсации реактивной мощности в электросетях

Для снижения негативного влияния реактивной составляющей применяются различные методы ее компенсации:

Установка конденсаторных батарей
Использование синхронных компенсаторов
Применение статических тиристорных компенсаторов
Регулирование возбуждения синхронных двигателей
Применение активных фильтров высших гармоник

Выбор способа компенсации зависит от характера нагрузки, режима работы сети и технико-экономических показателей.

Диспетчеризация реактивной мощности как современный метод управления

Диспетчеризация реактивной мощности — это метод динамического управления потоками реактивной энергии в сети с помощью распределенных энергоресурсов (DER). Основные преимущества такого подхода:

Гибкое регулирование напряжения в сети
Снижение потерь при передаче электроэнергии
Повышение пропускной способности линий
Интеграция возобновляемых источников энергии
Оптимизация режимов работы оборудования

Диспетчеризация реактивной мощности позволяет более эффективно использовать возможности современных DER для поддержания качества электроэнергии.

Технологии и оборудование для управления реактивной мощностью

Для реализации диспетчеризации реактивной мощности применяются следующие технологии:

Системы управления распределенными энергоресурсами (DERMS)
Интеллектуальные инверторы для солнечных и ветровых электростанций
Накопители энергии с возможностью выдачи реактивной мощности
Системы мониторинга и управления напряжением (VVC)
Регуляторы реактивной мощности для генераторов

Это оборудование позволяет в реальном времени отслеживать и регулировать потоки реактивной энергии в сети.

Перспективы развития методов управления реактивной мощностью

Развитие технологий управления реактивной мощностью идет в следующих направлениях:

Создание распределенных систем регулирования напряжения
Внедрение рыночных механизмов оплаты за услуги по компенсации реактивной мощности
Разработка алгоритмов оптимизации потоков мощности в сети
Интеграция систем управления реактивной мощностью с технологиями умных сетей
Использование искусственного интеллекта для прогнозирования и управления режимами

Это позволит повысить надежность и эффективность энергосистем будущего с высокой долей распределенной генерации.

что такое реактивная энергия? Все, что вам нужно знать

La реактивная энергия Многим эта концепция неизвестна, но может представлять большой интерес. Особенно, если вы хотите сэкономить на счетах за электроэнергию для дома или бизнеса. Фактически, вы наверняка видели, как это отразилось в вашем счете за электроэнергию, и не обратили на это внимания.

Когда эта реактивная энергия анализируется, это термин, который подразумевает синусоидальные сети, гармоники, эффект джоуля из сети и т. д. Несколько странные концепции для большинства пользователей, которые не понимают, о чем говорят. Но здесь можно просто понять, что это такое.

Индекс

1 Что такое реактивная энергия?
2 Можно ли исключить эту стоимость?
- 2.1 Действительно ли экономят эти конденсаторные батареи?
- 2.2 Какие бренды лучшие?

Что такое реактивная энергия?

Когда вы говорите об электрической сети, вы можете говорить о полная энергия, которая является кажущейся. Это сумма двух энергий, или, другими словами, ее можно разложить на два разных типа энергий:

Активная энергия: это тот, который действительно становится работой (или теплом). То есть тот, который фактически используют машины и который остается подключенным к сети. Например, тот, который потребляет плиту, свет, телевизор, бытовую технику и т. Д. Он измеряется в кВтч.
Реактивная энергия: Эта другая фантомная энергия не расходуется для практического использования. В данном случае он измеряется в кВАр-ч (реактивный киловольт-ампер в час). Это связано с устройствами, в которых используются катушки, такими как промышленные машины, люминесцентные лампы, насосы, электродвигатели и т. Д.

Вам может быть интересно, если реактивная энергия не потребляется, то почему В конечном итоге они взимают с вас счет за электричество. Причина в том, что, хотя его не нужно производить, его необходимо транспортировать, поскольку он приходит и уходит в сети 50 раз в секунду (европейские сети переменного тока работают на частоте 50 Гц).

Это вызывает изменения в электрической напряженности цепей, вызывая перегрузки в трансформаторных линиях и в генераторах. Следовательно, необходимо его нейтрализовать или компенсировать.

Это вызывает энергетические компании должны делать больше инвестиций в генерирующее оборудование и в линии с большей распределительной способностью, а также в трансформаторы для транспортировки и преобразования этой реактивной энергии. Все эти затраты также включаются в счет за реактивную энергию.

Можно ли исключить эту стоимость?

Согласно испанским правилам, если потребление реактивной мощности превышает 33% потребляемой активной энергии, поэтому вы будете платить около 4.15 цента за кВАр-ч. С другой стороны, если бы он был выше 75% потребляемой активной энергии, он увеличился бы примерно до 6.23 евроцента за кВАр-ч.

Чтобы снизить или компенсировать затраты на реактивную энергию, конденсаторная батарея. Для этого вам следует связаться с техническим специалистом и проверить бюджеты, поскольку это должна быть контролируемая цена, которая компенсирует то, что вы собираетесь сэкономить. Если то, что вы собираетесь сэкономить, меньше затрат на установку, то это не компенсирует … В общем, это компенсирует, и в короткие сроки вы можете вернуть вложения.

Эти конденсаторные батареи не только избежать досадных штрафов Благодаря этой реактивной энергии они также позволяют стабилизировать сетевой сигнал и качество питания, поэтому все ваши подключенные устройства оценят это. Они компенсируют ненужную энергию, требуемую электросетью, и улучшают коэффициент мощности.

Su работа очень проста и эффективна. В этом оборудовании используется регулятор, который интерпретирует сигналы, посылаемые вспомогательным оборудованием, и определяет реактивную мощность, которая должна компенсироваться в каждый момент. Исходя из этого, он прикажет серию действий (шаги конденсаторов, которые он будет подключать или отключать по мере необходимости) для противодействия.

Как видно на видео, он должен быть подключиться к общей панели установки вашей компании или дома. Техник сможет безопасно выполнить эту сборку, а также проанализирует потребности каждого клиента, чтобы настроить установку для достижения наилучших результатов.

Действительно ли экономят эти конденсаторные батареи?

Да, этим элементам удается достаточно хорошо компенсировать эту реактивную энергию, уменьшая эту концепцию вашего счета. 0 €. Следовательно, вы будете платить только за активную энергию, ту, которую вы фактически потребляете для чего-то полезного. Кроме того, вы также избежите уплаты НДС на реактивную энергию. Следовательно, годовая экономия может быть значительной. Гораздо больше в компаниях.

Какие бренды лучшие?

Если вы заинтересованы в покупке одной из этих конденсаторных батарей, чтобы электрик мог их установить, вы должны знать некоторые из лучшие бренды:

Schneider Electric
Сидеса
Circutor

Активная и реактивная электроэнергия

При расчете электрической мощности, потребляемой любым электротехническим или бытовым устройством, обычно учитывается так называемая полная мощность электрического тока, выполняющего определённую работу в цепи данной нагрузки. Под понятием «полная мощность» подразумевается вся та мощность, которая потребляется электроприбором и включает в себя как активную составляющую, так и составляющую реактивную, которая в свою очередь определяется типом используемой в цепи нагрузки. Активная мощность всегда измеряется и указывается в ваттах (Вт), а полная мощность приводится обычно в вольт-амперах (ВА). Различные приборы — потребители электрической энергии могут работать в цепях, имеющих как активную, так и реактивную составляющую электрического тока.

Активная составляющая потребляемой любой нагрузкой мощности электрического тока совершает полезную работу и трансформируется в нужные нам виды энергии (тепловую, световую, звуковую и т.п.). Отдельные электроприборы работают в основном на этой составляющей мощности. Это — лампы накаливания, электроплиты, обогреватели, электропечи, утюги и т.п.
При указанном в паспорте прибора значении активной потребляемой мощности в 1 кВт он будет потреблять от сети полную мощность в 1кВА.

Реактивная составляющая электрического тока возникает только в цепях, содержащих реактивные элементы (индуктивности и ёмкости) и расходуется обычно на бесполезный нагрев проводников, из которых составлена эта цепь. Примером таких реактивных нагрузок являются электродвигатели различного типа, переносные электроинструменты (электродрели, «болгарки», штроборезы и т.п.), а также различная бытовая электронная техника. Полная мощность этих приборов, измеряемая в вольт-амперах, и активная мощность (в ваттах) соотносятся между собой через коэффициент мощности cosφ, который может принимать значение от 0,5 до 0,9. На этих приборах указывается обычно активная мощность в ваттах и значение коэффициента cosφ. Для определения полной потребляемой мощности в ВА, необходимо величину активной мощности (Вт) разделить на коэффициент cosφ.

Пример: если на электродрели указана величина мощности в 600 Вт и cosφ = 0,6, то отсюда следует, что потребляемая инструментом полная мощность составляет 600/0,6=1000 ВА. При отсутствии данных по cosφ можно брать его приблизительное значение, которое для домашнего электроинструмента составляет примерно 0,7.

При рассмотрении вопроса об активной и реактивной составляющих электроэнергии (точнее — её мощности), обычно имеются в виду те явления, которые происходят в цепях переменного тока. Оказалось, что различные нагрузки в цепях переменного тока ведут себя совершенно по-разному. Одни нагрузки используют передаваемую им энергию по прямому назначению (т.е. — для совершения полезной работы), а другой тип нагрузок сначала эту энергию запасает, а потом снова отдаёт её источнику электропитания.

По виду своего поведения в цепях переменного тока, различные потребительские нагрузки делятся на следующие два типа:

1. Активный тип нагрузки поглощает всю получаемую от источника энергию и превращает её в полезную работу (свет от лампы, например), причём форма тока в нагрузке в точности повторяет форму напряжения на ней (сдвиг фаз отсутствует).

2. Реактивный тип нагрузки характеризуется тем, что сначала (в течение некоторого промежутка времени), в нём происходит накопление энергии, поставляемой источником питания. Затем запасённая энергия (в течение определённого промежутка времени) отдаётся обратно в этот источник. К подобным нагрузкам относятся такие элементы электрических цепей, как конденсаторы и катушки индуктивности, а также устройства, содержащие их. При этом в такой нагрузке между напряжением и током присутствует сдвиг фаз, равный 90 градусам. Поскольку основной целью существующих систем электроснабжения является полезная доставка электроэнергии от производителя непосредственно к потребителю (а не перекачивание её туда и обратно) — реактивная составляющая мощности обычно считается вредной характеристикой цепи.

Потери на реактивную составляющую в сети напрямую связаны с величиной рассмотренного выше коэффициента мощности, т.е. чем выше cosφ потребителя, тем меньше будут потери мощности в линии и дешевле обойдётся передача электроэнергии потребителю.
Таким образом, именно коэффициент мощности указывает нам на то, насколько эффективно используется рабочая мощность источника электроэнергии. В целях повышения величины коэффициента мощности (cosφ) во всех видах электрических установок применяются специальные приёмы компенсации реактивной мощности.
Обычно для увеличения коэффициента мощности (за счёт уменьшения сдвига фаз между током и напряжением — угла φ) в действующую сеть включают специальные компенсирующие устройства, представляющие собой вспомогательные генераторы опережающего (емкостного) тока.
Кроме того, очень часто для компенсации потерь, возникающих из-за индуктивной составляющей цепи, в ней используются батареи конденсаторов, подключаемые параллельно рабочей нагрузке и используемые в качестве синхронных компенсаторов.

Диспетчеризация реактивной мощности

повышает гибкость сети

Традиционная сеть была надежной, поскольку она централизована. Когда покупатель щелкает выключателем, загорается свет. Первоначально сеть была спроектирована с большими генераторами, на долю которых приходилось большая часть электроснабжения. Теперь он развивается, чтобы удовлетворить потребности экономики чистой энергии и решить три ключевые тенденции: децентрализацию, декарбонизацию и цифровизацию.

Поскольку коммунальные предприятия стремятся интегрировать большое количество возобновляемых ресурсов в энергосистему, балансировка спроса и предложения в режиме реального времени становится все более сложной. Сегодняшняя электрическая сеть должна прогнозировать спрос во все более короткие сроки. Он также должен обеспечивать контроль над уменьшающимся числом крупных генераторов и растущим числом инверторных ресурсов (например, фотогальваническая солнечная энергия, аккумуляторная энергия и ветер). Каждый тип переменной возобновляемой генерации имеет свою собственную прерывистую схему производства электроэнергии, на которую влияет местная погода. Этот недиспетчерский характер в сочетании с меняющимися моделями нагрузки, вызванными обезуглероживанием транспорта и отопления, делает управление сегодняшней сетью более сложным.

Интеллектуальное управление распределенными энергоресурсами (DER) является ключом к эффективности сети. Компания Smarter Grid Solutions и компания AVANGRID Inc., дочерняя компания Rochester Gas & Electric (RG&E), осуществили пилотный проект, в котором имитировалось использование диспетчеризации реактивной мощности от DER для управления напряжением и реактивной мощностью с целью обеспечения потребителей наиболее эффективным способом. Результаты проекта подчеркивают важность изучения взаимодействия между современными методами динамического управления напряжением и традиционными статическими методами.

Проблемы присоединения

Новые локальные проблемы должны быть решены при подключении РЭР к сети, включая получение необходимого разрешения коммунальных предприятий. Величина мощности РЭР, которую можно безопасно подключить без существенной модернизации системы, зависит от электрических характеристик фидерной линии. Еще одна проблема — перегруженность распределительной сети, непосредственно связанной с DER. В результате управление напряжением может создавать локальные проблемы в распределительных сетях с большим проникновением DER.

Как на федеральном уровне, так и на уровне штатов существует интерес к поиску способов объединения и использования DER для максимально экономичного решения проблем на уровне сети. Жизнеспособные решения должны сочетать как технические, так и экономические элементы, чтобы обеспечить прагматичный и современный подход к управлению развивающейся сетью.

С технической точки зрения, если РЭР соединены таким образом, что не позволяют контролировать и управлять их выходной мощностью, может потребоваться дорогостоящая модификация сети для безопасного и надежного соединения РЭР в различных условиях эксплуатации. Однако при разумном управлении DER их можно соединить друг с другом, чтобы обеспечить их собственное распространение, не оказывая неблагоприятного воздействия на сеть.

Благодаря базовой способности интеллектуально управляемых РЭР предоставлять грид-услуги, акцент затем смещается на создание моделей участия РЭР, которые могут обеспечить правильные стимулы для разблокировки этих услуг. С экономической точки зрения, следующий шаг фокусируется на новых бизнес-моделях, которые потенциально могут расширить потоки доходов коммунального предприятия и эффективно превратить проблемы в возможности. В совокупности такого рода технико-экономическая оптимизация управления РЭР может обеспечить основу для развития бизнес-моделей коммунальных предприятий по мере развития новых рынков.

Более высокие уровни МЭР приведут к более чистой, гибкой, но и более сложной сетке. Например, многие современные РЭР могут использоваться для обеспечения реактивной мощностью нагрузки и, таким образом, помогают управлять потоками напряжения и мощности в сети. Новые бизнес-модели для обеспечения услуг реактивной мощности и напряжения от DER могут быть частью решения, которое поможет раскрыть эту ценность.

Диспетчеризация реактивной мощности

Распределительные сети традиционно решали проблемы управления напряжением на локальных фидерах с помощью обычного и гораздо менее динамичного набора инструментов реактивной мощности, обычно включающего конденсаторные батареи. Например, если в фидере возникали проблемы с пониженным напряжением, установка шунтирующего конденсатора для статического обеспечения реактивных вольт-ампер (ВАР) помогла бы поддерживать напряжение независимо от внешних условий, либо оставляя его постоянно подключенным, либо переключая его в зависимости от по сезонному или суточному расписанию.

Все более динамичная сеть с большим количеством РЭР может потребовать значительных обновлений системы для обеспечения безопасного и надежного соединения РЭР. Например, скажем, тот же распределительный фидер теперь имеет значительное проникновение фотогальваники (PV). В течение дня ФЭ активно подает питание в середину фидера, вызывая рост местного напряжения. Существующий фиксированный шунтирующий конденсатор усугубляет проблему, дополнительно повышая напряжение, когда оно не требуется, что может привести к нежелательным напряжениям. К вечеру производство фотоэлектрической энергии падает, и профиль напряжения возвращается к номинальному уровню, при этом напряжение поддерживается батареями конденсаторов и любыми встроенными регуляторами напряжения.

При соответствующей конструкции современные РЭР на основе инверторов могут изменять выработку реактивной мощности, влияя на напряжение в точке соединения. Если эта функция включена, РЭР потенциально могут обеспечить требуемую реактивную мощность в качестве альтернативы установке распределительных конденсаторных батарей.

Диспетчеризация реактивной мощности работает путем динамического определения потребностей в реактивной мощности и последующего обеспечения потребности непосредственно из местных DER в качестве сетевой услуги, управляемой через систему управления распределенными энергетическими ресурсами (DERMS). Современные DERMS представляют собой платформы управления в режиме реального времени, которые позволяют осуществлять мониторинг и оперативное управление отдельными или совокупными DER, и они обычно связаны с существующими операционными системами коммунальных предприятий. В то время как DER часто устанавливаются третьими сторонами без глубокого понимания эксплуатационных потребностей сети и влияния распределенной генерации, DERMS были разработаны с учетом этих соображений и предоставления коммунальным предприятиям платформы для интеллектуального и надежного управления различными DER в своих сетях.

С ростом проникновения РЭР коммунальным предприятиям придется бороться с профилями напряжения, которые резко меняются в течение дня. Использование диспетчеризации реактивной мощности для обеспечения локальной поддержки напряжения в дополнение к традиционным мерам или вместо них может позволить РЭР предоставлять сетевые услуги.

Результаты моделирования и лаборатории

Компания Smarter Grid Solutions и компания RG&E, дочерняя компания AVANGRID Inc., провели в Нью-Йорке демонстрацию, посвященную управлению напряжением распределительной сети с помощью диспетчеризации реактивной мощности. Цель состояла в том, чтобы смоделировать использование диспетчеризации реактивной мощности от РЭР для управления напряжением и реактивной мощностью при доставке электроэнергии потребителям наиболее эффективным способом.

Первое моделирование было выполнено на схеме Spencerport компании RG&E, которая уже имела 1,65 МВАР фиксированных конденсаторных батарей, обеспечивающих стандартную поддержку напряжения за счет обеспечения постоянной реактивной мощности; это поддерживало целевой коэффициент мощности подстанции 0,97, а также напряжения в желаемых пределах. Когда была добавлена динамическая диспетчеризация реактивной мощности, РЭР смогли удовлетворить местные потребности в реактивной мощности, поддерживая напряжение в пределах уровней, но это привело к дополнительным 10,4 ГВАР-ч общего годового обратного питания реактивной мощности. Эти результаты подчеркивают важность изучения взаимодействия между современными методами динамического управления напряжением и традиционными статическими методами.

Во втором моделировании стационарные батареи конденсаторов были выведены из эксплуатации, чтобы проанализировать последствия использования исключительно интеллектуальных РЭР для поддержки реактивной мощности. В этом случае РЭР динамически поддерживали сеть, поддерживая коэффициент мощности 0,97 на подстанции, эффективно заменяя конденсаторы в моделировании, устраняя необходимость в них и избегая чрезмерного обратного питания реактивной мощности.

С удалением конденсатора и включением диспетчеризации реактивной мощности количество реактивной мощности, отдаваемой подстанцией, было сведено к минимуму.

В дополнение к основанным на программном обеспечении исследованиям временных рядов влияния диспетчеризации реактивной мощности важным компонентом этого проекта была проверка концепции реализации отказоустойчивого оперативного управления РЭР с помощью современной DERMS. С внедрением отказоустойчивой логики локализованного активного сетевого управления (ANM) DERMS вмешалась, чтобы предпринять интервенционные управляющие действия во время симулированных перенапряжений. В то время как среднее количество интервенционных действий управления было уменьшено во втором сценарии — без избыточного питания системы конденсаторами — уровень отказоустойчивого управления, который вмешивается для предотвращения перенапряжения, был критически важным в обоих сценариях, чтобы гарантировать, что система останется в номинальных пределах.

Подобные проекты демонстрируют лучшие инновации и гибкое сотрудничество в секторе экологически чистой энергетики и информируют о новых выгодных подходах и бизнес-моделях, которые помогут продвинуть коммунальные предприятия вперед. Пилотный проект продемонстрировал, как поставщики и коммунальные предприятия могут более эффективно управлять распределительной сетью будущего, а также как оптимизировать DER и работу сети в режиме реального времени, что является важным элементом поддержки целей штата Нью-Йорк в области энергетики и декарбонизации для чистого, зеленого будущего.

Пилотный проект также создал структуру, которая может пролить свет на пути к лучшему управлению все более динамичной сетью — проблема, которая усугублялась быстрым изменением профилей потребления во время пандемии COVID-19. Выводы из демонстрации могут помочь сформировать будущую сеть, чтобы она была более гибкой и эффективной для соответствия изменяющимся профилям и тенденциям как предложения (например, роста DER), так и спроса.

Масштабирование решения

Чтобы масштабировать этот тип решения для более широкого развертывания, следующим шагом является не только продолжение соединения и размещения РЭР, но и интеграция их операций в электрическую сеть. Коммунальные предприятия могут сделать это, используя DERMS для управления своими возможностями DER и предоставления ценности клиентам.

AVANGRID изучает способы развертывания этой технологии и расширения ее использования. DERMS является ключевой частью плана внедрения распределенной системы RG&E на 2020 год, в котором представлена стратегия компании по интеграции DER в энергосистему Нью-Йорка. AVANGRID уже начал внедрять ключевые функции, такие как ANM и недорогие измерения, мониторинг и управление (MM&C), посредством демонстрационных и пилотных проектов в Нью-Йорке в сотрудничестве с Smarter Grid Solutions и другими поставщиками технологий. Уроки, извлеченные из этих пилотных проектов, будут применяться для регулярного внедрения этих технологий, начиная с 2022 года, с целью внедрения полнофункциональной системы DERMS к 2025 году. Одновременно AVANGRID планирует провести дополнительные полевые испытания для проверки концепции с использованием передовых технологий.

Однако электроэнергетика в целом может столкнуться с проблемами, когда дело доходит до масштабирования инновационных решений, поскольку даже завершение полевых испытаний для подтверждения концепции может потребовать значительных инвестиций. Поэтапные подходы к разработке новых решений, которые отделяют аналитические этапы от полевых испытаний и, наконец, масштабирование в обычном режиме, как правило, помогают указать путь с минимальными сожалениями.

Таким образом, очень важно, чтобы возможности поворота решений, основанные на полученных знаниях, были встроены непосредственно в план обычного ведения бизнеса. Отслеживание разработки бизнес-кейса на каждом этапе гарантирует, что весь проект будет ориентирован на ценность для клиента и наиболее прагматичный подход к масштабированию для обеспечения этой ценности. Крайне важно выбрать лучшие технологии и общий дизайн с учетом масштаба и сосредоточиться на конечной цели репликации в масштабе.

Гибкие, ориентированные на будущее системы

Использование возможностей РЭР — это еще один шаг на пути к достижению нулевых выбросов и целей по сокращению выбросов парниковых газов. Требуется больше внимания для поддержки интеллектуальных, гибких инноваций, ориентированных на DER, путем изучения и инвестирования в возможности, которые приведут к созданию более гибких и устойчивых электрических сетей. Инновации должны продолжаться, чтобы энергетическая система могла адаптироваться к текущим тенденциям и будущим потребностям.

Дорожная карта для управления DER включает в себя создание базовой отказоустойчивой распределительной платформы, которая предлагает уровень видимости и управления для коммунального предприятия, чтобы он мог предоставлять безопасные и надежные услуги, а затем добавление множества дополнительных сетевых сервисов, которые могут реализовать различные модели участия в РЭР. Примеры этого могут включать экономическую и рыночную оптимизацию для участия в оптовых рынках, за счетчиком и другие формы расширенной оптимизации на основе коммунальных услуг, основанной на наборе передовых технологий, инструментов, систем и аналитики, защищенных для операций в режиме реального времени.

Это зарождающаяся и развивающаяся область, поскольку электроэнергетика экспериментирует с тем, как лучше всего ускорить интеграцию DER и выполнить как политические, так и нормативные задачи. Важно создать правильные стимулы, которые позволят создать гибкую и устойчивую систему. И Smarter Grid Solutions, и AVANGRID постоянно работают над достижением этих целей.

Благодаря таким проектам, как диспетчеризация реактивной мощности, децентрализованное управление РЭР также может способствовать внедрению микросетей в качестве альтернативных решений для обеспечения отказоустойчивости на территориях обслуживания AVANGRID. Инвестиции в управление РЭР и микросети могут укрепить сеть и обеспечить быструю реакцию на изменения в производстве и использовании электроэнергии.

РЭР, диспетчеризация реактивной мощности, а затем более децентрализованные источники энергии и микросети создадут экосистему технологий, которые помогут бороться с изменением климата путем создания устойчивой, отказоустойчивой и ориентированной на будущее энергетической системы, которая работает в гармонии для пользователей в США и за их пределами.

Марк Джаггассар (Mark Jaggassar) — директор по аналитике сетей в компании Smarter Grid Solutions, где он фокусируется на том, как можно использовать расширенную аналитику в операционных параметрах для оптимального управления DER. Он разработал и внедрил передовые стратегии управления DER для надземных и скрытых ресурсов с коммунальными предприятиями в Северной Америке и Великобритании. Активный член как IEEE, так и Инженерно-технологического института (IET), он получил степень бакалавра. степень магистра компьютерной инженерии Университета Торонто, Канада, и степень магистра устойчивой электроэнергетики Университета Брунеля, Великобритания

Боб Мэннинг — директор программы инноваций и планирования интеллектуальных сетей в AVANGRID Inc., проработавший в компании более 30 лет. На протяжении всей своей карьеры он занимал различные должности в области модернизации сетей, распределенной генерации, эксплуатации, планирования и надежности. Он является членом IEEE и зарегистрированным профессиональным инженером в штате Коннектикут. Он получил степень BSEE в Вустерском политехническом институте, штат Массачусетс, и степень MBA в Университете Нью-Хейвена, штат Коннектикут.

Вопросы качества электроэнергии.

Часть 5. Реактивная мощность и коэффициент мощности

Как и в случае дисбаланса напряжения, описанного в предыдущей статье, реактивная мощность и коэффициент мощности не являются проблемами качества электроэнергии в том же смысле, что гармоники и переходные процессы, но являются критическими значение, особенно в отношении потребления электроэнергии и эффективности объекта.

Джулиан Грант — генеральный директор Chauvin Arnoux UK , рассматривает причины и последствия высокой реактивной мощности и низкого коэффициента мощности, а также решения по их улучшению.

В чисто резистивной цепи переменного тока формы сигналов напряжения и тока находятся в фазе друг с другом, меняя полярность в один и тот же момент в каждом цикле, и вся мощность, поступающая на нагрузку, потребляется нагрузкой. Реактивная мощность существует в цепи переменного тока, когда ток и напряжение не совпадают по фазе. Некоторому электрическому оборудованию, используемому в промышленных и коммерческих зданиях, для эффективной работы требуется некоторая реактивная мощность в дополнение к активной мощности. Обычно это предметы с медными обмотками; особенно трансформаторы, двигатели, индукционные нагреватели, дуговые сварочные аппараты и компрессоры и т. д., даже люминесцентное и светодиодное освещение. В случае индуктивных нагрузок ток отстает от напряжения, однако в настоящее время могут встречаться различные емкостные нагрузки, вызывающие противоположный эффект, то есть ток опережает напряжение.

Реактивная мощность (кВАр) — это векторная разность между реальной мощностью (кВт) и общей потребляемой мощностью, которая называется полной мощностью и измеряется в кВА. Коэффициент мощности представляет собой отношение реальной мощности, используемой для выполнения работы, и полной мощности, подводимой к цепи.

Это очень просто понять, если считать пинту пива, где весь стакан то, за что вы платите, — это кажущаяся мощность, та часть, которую вы хотите больше всего ( пива) — это реальная мощность (активная мощность), а бит, который вы хотите, как как можно меньше (напор) это реактивная мощность.

Полная пинта с никакая головка не будет представлять коэффициент мощности, равный 1, или коэффициент мощности, равный единице, и в этой ситуации не было бы реактивной мощности. На самом деле Коэффициент мощности выше 0,95, как правило, 0,98, если вы может получить его. Пинта с красивой маленькой головкой!

Низкий коэффициент мощности и связанные с ним высокие реактивные токи могут вызывают различные проблемы в электроустановке. Много сетевые операторы применяют штрафы в виде реактивной мощности заряжать, когда коэффициент мощности падает ниже 0,95, и это записывается как параметр на получасовом счетчике. Помимо затрат есть связанных с этим экологических проблем в том, что реактивная мощность добавляет к нагрузка на национальную сеть и приводит к ненужному увеличению уровней выбросов CO ₂ в то время, когда мы стремимся сократить их.

Коэффициент мощности также влияет на надежность самой сети и может вызвать различные проблемы с электричеством, которые могут привести к преждевременному выходу из строя Основное оборудование. Это оборудование часто заменяется в больших расходы без наблюдения или выявления основной причины.

Плохой коэффициент мощности также может сильно повлиять на разрешенную пропускную способность и связанную с ней сборы, основанные на максимальном спросе, требуемом от сеть. Это часто навязывается для оплаты сети снабжения. инфраструктура, необходимая для доставки максимальной заявленной энергии требование. Отсюда следует, что неоправданно высокий уровень реактивная мощность не только толкает цену вверх, но и ограничивает доступный запас для расширения, и может привести к отклонениям выше разрешенной пропускной способности, что повлечет за собой штрафные санкции.

По данным The Carbon Trust, промышленные установки нередко работают с коэффициентом мощности от 0,7 до 0,8, что удивительно, поскольку измерить коэффициент мощности совсем не сложно. Его можно регулярно измерять с помощью портативных измерительных приборов или, в качестве альтернативы, можно постоянно контролировать в режиме реального времени с постоянно отображаемыми значениями, а также отображать множество других полезных параметров, включая напряжение, ток и потребление энергии.

Пока спецификация системы коррекции коэффициента мощности (PFC) требует знание нескольких факторов, включая уровень напряжения и типичные использование реактивных нагрузок на месте, профиль использования по всей местоположение, степень присутствующих гармонических искажений и мощность качество, необходимое для загрузки на месте, все это легко измеряется и рассчитано. Системы PFC составляют часть стоимости потенциальную экономию, которую они могут принести.

Самая простая форма PFC включает в себя установку конденсаторов, и это стоит поискать и получить консультацию специалиста по системе, которая подойдет именно вам. Если одиночная машина имеет плохой коэффициент мощности, конденсаторы могут быть подключены параллельно с устройством, чтобы они компенсировали плохой коэффициент мощности при каждом включении машины.

Если мощность фактор сайта постоянно плохой и нет ни одной единицы оборудования несет единоличную ответственность, фиксированный PFC может быть подключен к основному электроснабжение помещений.

Когда многие машины включаются и выключаются в разное время, коэффициент мощности может часто изменяться. В этом случае количество PFC необходимо контролировать автоматически. Другими словами, батареи конденсаторов необходимо выборочно включать и отключать от силовой цепи соответствующим образом. На рынке существуют различные решения для автоматического переключения батареи конденсаторов.

Выбор правильная конструкция коррекции коэффициента мощности имеет решающее значение для обеспечения длительного срок надежной эксплуатации объекта. С увеличением использования нелинейные нагрузки в промышленности, такие как приводы с регулируемой скоростью, светодиоды освещение, большое количество ИТ-оборудования и т. д. и связанные с ними гармоники, может случиться так, что ни один из традиционных методов обсуждавшееся до сих пор для коррекции коэффициента мощности будет подходящим.

Простой подключение конденсаторов PFC к установке со значительным количество гармоник, генерирующих нелинейные нагрузки, или где нагрузки ожидается, что он будет содержать более 25% нелинейных нагрузок, может создает больше проблем, чем решает. Импеданс конденсаторов уменьшается по мере увеличения частоты и, следовательно, гармонических токов, которые более высокие частоты, скорее всего, протекают в конденсаторах, которые соединены в цепь. Увеличенные токи вызывают более высокие напряжения через диэлектрик конденсатора, что может привести к напряжению и преждевременный выход из строя. Также возможно непреднамеренное создание гармонический резонанс. Обычно это происходит из-за параллельного резонанса. между конденсаторами коррекции коэффициента мощности, подключенными к нагрузке и трансформатор, питающий нагрузку.

Когда количество источники гармонического тока вводят токи в сеть и частота одной из гармоник совпадает с резонансной частота питающего трансформатора и коррекция коэффициента мощности комбинация конденсаторов, система резонирует и большое циркулирующее между этими компонентами возбуждается гармонический ток. Результат это то, что большой ток течет в питающем трансформаторе, что приводит к большим гармоническим искажениям напряжения, что может привести к неисправность оборудования, потеря мощности трансформатора из-за повышенного нагрев, помехи в системах связи, преждевременный выход из строя двигателей и конденсаторов коэффициента мощности.