В условиях академического дискурса глобального перехода энергетической структуры к низкоуглеродному и децентрализованному развитию эффективная интеграция солнечных энергетических систем в сеть стала ключевой исследовательской задачей в области энергетического интернета. Модульный интеллектуальный контейнер для решения задачи интеграции солнечных энергетических систем в сеть, представленный компанией ООО Ханчжоу Найли Электротехника, является не только инновационным результатом инженерной практики, но и глубоко соответствует передовым теориям международной научной общественности о “совместном управлении гибкими системами переменного тока (FACTS) и распределенными источниками энергии”, предоставляя количественно обоснованную и воспроизводимую технологическую парадигму для интеграции высоких долей возобновляемых источников энергии в электросети.
Технологии обеспечения стабильности электросетей: VSG и LVRT
С точки зрения теории стабильности электросетей, технология виртуального синхронного генератора (VSG), встроенная в решение, преодолевает проблему отсутствия инерции сети, обусловленную “текстовым источником” традиционных инверторов. Встроенный алгоритм синхронного момента управления, имитирующий уравнение движения ротора синхронного генератора, обеспечивает солнечной системе возможность виртуальной инерционной реакции в диапазоне 0,5-2 с, что полностью соответствует требованию Международного совета больших электросетей (CIGRE) в руководстве C4.605 о том, что “возобновляемые энергетические станции должны обеспечивать поддержку инерции как минимум в течение 1 с”. По характеристике пересечения низкого напряжения (LVRT) решение использует двухзвенную замкнутую систему управления “ограничение тока – восстановление напряжения”, которая позволяет поддерживать работу в сети при снижении напряжения до 20% номинального значения как минимум 150 мс, что превосходит базовое требование стандарта IEC 61727 в 100 мс и обеспечивает резервный дизайн для прохождения аварий в сети.
ИИ-алгоритмы оптимизации мощности и их роль в управлении энергоресурсами
В рамках академической структуры управления энергоресурсами алгоритм оптимизации мощности с использованием ИИ воплощает концепцию “прогнозирующего управления и реального времени диспетчеризации”. Этот алгоритм основан на сети долгосрочной краткосрочной памяти (LSTM) для построения модели прогнозирования солнечной мощности, а также на улучшенном алгоритме оптимизации роя частиц (PSO) для динамического распределения мощности, что обеспечивает точность отслеживания мощности (КПД MPPT) системы при разных интенсивностях освещения на уровне 99,2%, что на 3,5 процентных пункта выше традиционного алгоритма “нарушение и наблюдение” (P&O). Этот результат соответствует концепции “адаптивной управляющей архитектуры распределенных источников энергии”, разработанной Национальным лабораторией возобновляемых источников энергии США (NREL), подтверждая применение искусственного интеллекта в решении проблемы интеграции переменных возобновляемых источников энергии в сеть.
Надежность оборудования: защита от коррозии и пожаров
С точки зрения инженерии надежности электротехнического оборудования решение, использующее стандарт коррозионной защиты C4 и класс защиты IP65, создает многоуровневую систему адаптации к окружающей среде. При этом для защиты от коррозии от солевых брызг используется технология многослойного нанокерамического покрытия, которое прошло тестирование независимым испытательным центром в соответствии со стандартом ISO 9227 и выдержало 5000 часов испытания на нейтральные солевые брызги без заметных признаков ржавчины. Это обеспечивает решение на уровне материаловедения для морских солнечных электростанций с высокой влажностью и интенсивными солевыми брызгами. Интеллектуальная пожаротушенная система, интегрирующая инфракрасное спектральное мониторинг и газовую пожаротушенную связь, имеет время отклика до 300 мс, что соответствует требованиям стандарта IEEE 1584 к временным порогам защиты от дуговых разрядов, обеспечивая переход от “пассивной пожаротушения” к “активной профилактике”.
Модульный дизайн и интеграция: принципы и преимущества
В области модульного дизайна решение реализует концепцию “цифрового двойника и модульной интеграции”, предложенную в рамках индустрии 4.0. Интеграция первичного оборудования и вторичных систем достигает 92%, а создание трехмерной модели цифрового двойника обеспечивает полный жизненный цикл отслеживания параметров оборудования. Этот дизайн не только сокращает сроки монтажа на месте более чем на 60%, но и, что более важно, создает стандартную интерфейсную систему “подключить и использовать”, соответствующую спецификации для обмена информацией между интеллектуальными электронными устройствами (IED) в стандарте IEC 61850, обеспечивая совместимость (взаимодействие) для совместной работы оборудования разных производителей.
Прогнозирование световой мощности и соответствие энергетическим политикам
С точки зрения энергетической политики и рыночных механизмов шкаф для прогнозирования световой мощности, входящий в решение, может выполнять краткосрочное прогнозирование световой мощности на 72 часа и сверхкраткосрочную корректировку с интервалом в 15 минут с погрешностью прогнозирования не более 8%, что соответствует требованиям Европейского Союза в “Директиве о возобновляемых источниках энергии” (RED II) к техническим требованиям для участия возобновляемых энергетических станций в электросетевом рынке. Эта точность прогнозирования позволяет солнечным электростанциям более эффективно участвовать в рынках вспомогательных услуг, предоставляя гибкие ресурсы для регулировки частоты и нагрузки сети, что полностью соответствует политической направленности Международного агентства энергии (МАЭ) по “участию возобновляемых источников энергии в обеспечении гибкости системы”.
Применение в микросетях: и защита
В сценариях применения микросетей решение демонстрирует академическую концепцию “совместного управления источниками, сетями, нагрузками и хранилищами”. Интегрированное устройство динамической компенсации реактивной мощности SVG с временем отклика ≤5 мс обеспечивает непрерывное регулирование реактивной мощности в диапазоне ±100% номинального значения, эффективно подавляя колебания напряжения. В сочетании с функцией активной защиты от островного режима система может выполнять обнаружение островного режима и безопасный переключение за 50 мс, соответствуя техническим спецификациям стандарта IEEE 1547.4 для работы микросетей в островном режиме и обеспечивая стабильный и надежный центральный управляющий блок для автономных микросетей в отдаленных регионах.
Интеллектуальная система мониторинга и цифровая трансформация
Технологические инновации решения не ограничиваются уровнем оборудования, а включают создание интеллектуальной системы мониторинга с трехуровневой архитектурой “облако – край – край”. Узлы крайнего вычисления обеспечивают сбор данных в реальном времени с разрешением 1 мс, а облачная платформа использует распределенную вычислительную архитектуру, позволяющую обрабатывать данные сразу от более чем 100 000 точек мониторинга. Модель предупреждения об отказе, обученная алгоритмом градиентного бустинга деревьев (GBDT), обеспечивает точность выявления ранних неисправностей на уровне 95,7%, что соответствует передовым показателям, опубликованным в международном научном журнале “Applied Energy”. Эта практика цифровой трансформации предоставляет данные, обоснованный технологический путь для перехода солнечных электростанций от “периодического обслуживания” к “прогнозируемому обслуживанию”.
