Les condensateurs synchrones et le stockage d'énergie par batterie forment une combinaison puissante pour le support du réseau

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La baisse de l'inertie des systèmes crée un défi majeur pour les réseaux électriques mondiaux. Il résulte du démantèlement d'une centrale électrique traditionnelle à grande échelle et centralisée qui repose en grande partie sur des générateurs synchrones rotatifs. Ce déclin est accéléré par l'augmentation de la demande d'électricité et la pénétration de la production basée sur des onduleurs à partir de ressources renouvelables telles que l'éolien et le solaire.

Il est bien connu qu'une inertie réduite du système entraîne une stabilité et une résilience du réseau réduites. Cependant, il n'est souvent pas apprécié que la suppression des générateurs synchrones entraîne également une diminution du courant de défaut disponible, avec un impact conséquent sur les systèmes de protection de relais existants.

La pénétration accrue des énergies renouvelables affecte également la stabilité du réseau en introduisant potentiellement de nouveaux phénomènes tels que les oscillations. Ils peuvent également avoir un impact négatif sur la qualité de l'alimentation.

Il existe une activité de R&D considérable axée sur de nouveaux algorithmes et schémas de contrôle pour éviter les problèmes de stabilité du réseau. Cependant, une approche hybride basée sur une technologie existante et éprouvée utilise un SC pour la contribution du courant de défaut et l'inertie réelle ainsi qu'un BESS pour la puissance active et le support de fréquence.

La technologie des onduleurs suivant le réseau est plus ancienne, bien établie et courante dans les nouvelles installations, en particulier à petite échelle. Il s'appuie sur un maillage stable. Une trop grande variation du phaseur de tension peut entraîner des problèmes de contrôle pour l'onduleur. Le principal inconvénient est que ce type d'onduleur ne peut pas se connecter à un réseau instable ou être utilisé pour un démarrage à vide.

En comparaison, les onduleurs formant un réseau sont relativement nouveaux et moins courants, mais sont déployés dans des installations BESS à plus grande échelle. Ce type d'onduleur peut stabiliser un réseau et fournir une capacité de démarrage à froid.

Un défi particulier des technologies basées sur les onduleurs est qu'elles peuvent causer des problèmes tels que des oscillations de puissance et un contrôle opposé en raison de la nature numérique de leurs systèmes de contrôle et de mesure.

En revanche, le fonctionnement du SC est déterminé par la physique simple. Cela fait du SC une ressource stable et fiable pour le support du réseau.

Une combinaison d'électronique de puissance et de SC est la meilleure solution pour de multiples applications :

Le SC ajoute une capacité de surcharge élevée grâce à ses propriétés inhérentes en tant que machine tournante physique. Il fournit une assistance instantanée lors d'un défaut, en élevant la tension et en réduisant l'impact des chutes de tension.

Après élimination du défaut, le SC peut créer une légère surtension car il ne peut pas agir rapidement pour réduire le courant d'excitation. Dans ce cas, l'absorption rapide de la puissance réactive d'un appareil électronique de puissance tel qu'un BESS ou un STATCOM peut réduire cette suroscillation de tension, de sorte que la tension du système reviendra plus rapidement à son état stable.

Le contrôle de l'inertie et de la fréquence est fourni sous forme d'inertie réelle par le SC, complété par un contrôle rapide de la fréquence, parfois appelé inertie "virtuelle", par le BESS. Il a été démontré que le système hybride offre de meilleures performances du système et un taux de changement de fréquence plus faible (ROCOF).

La capacité de court-circuit (rapport de court-circuit - SCR) est un aspect important du réseau électrique et de ses fonctions de protection de relais. Un SC peut fournir des courants de court-circuit très élevés de plusieurs fois le courant nominal. La combinaison du SC avec un BESS peut donc fournir une contribution importante au courant de défaut sans qu'il soit nécessaire de surdimensionner l'onduleur BESS pour gérer le courant important qui se produit dans les scénarios de défaut.

La capacité de démarrage à froid est fournie par l'onduleur formant réseau BESS. Cela établit d'abord la grille locale sur laquelle le SC est synchronisé. Le SC ajoute ensuite la capacité de courant de défaut et la stabilité de la tension et de la fréquence lorsque le plus grand réseau est redémarré et construit en ajoutant une production d'énergie et des charges supplémentaires.

L'amortissement des oscillations peut être amélioré en connectant un SC au réseau en combinaison avec des unités BESS ou en ajoutant une fonction d'amortissement des oscillations de puissance (POD) dans le cadre du système de régulateur de tension automatique (AVR) du SC.

La combinaison d'un SC et d'un BESS offre des avantages évidents en fournissant des fonctions de prise en charge du réseau. Ensemble, ils peuvent stabiliser le réseau en augmentant le courant de court-circuit, en augmentant le support de fréquence et l'inertie du système, en diminuant le ROCOF et en contrôlant la puissance réactive. De plus, le système combiné peut fournir une capacité de démarrage à vide. Découvrez comment les condenseurs synchrones d'ABB aident à maintenir la stabilité du réseau renouvelable.