PV-инвертор — функции поддержки сети: регулирование реактивной мощности и снижение мощности при перечастоте (LFSM-O)

Статья о противоостровном режиме рассматривает реакцию PV-инвертора на полное пропадание сети, а статья об RCMU — внутреннее обнаружение замыкания на землю инвертором. Эта статья рассматривает третий, независимый механизм: функции поддержки сети, активные, пока инвертор просто подключён к работающей сети, которые требует NEN-EN 50549, чтобы предотвратить ухудшение локального качества сети большим числом одновременно отдающих мощность PV-инверторов.

Почему инвертор должен делать больше, чем просто отдавать мощность

Сеть низкого напряжения изначально была спроектирована для одностороннего движения: мощность течёт от подстанции к точке подключения. При высокой плотности отдачи мощности PV на слабом или длинном кабельном подключении локальное напряжение в солнечные часы может, наоборот, повышаться вместо снижения, с риском выхода за пределы допустимой полосы напряжения. Кроме того, большой одновременный избыток мощности в сети может временно поднять частоту сети выше номинальных 50 Гц. Поэтому NEN-EN 50549 требует, чтобы инвертор — помимо простой выработки мощности — активно способствовал стабильности как локального напряжения, так и частоты сети.

Регулирование реактивной мощности: Q(U) или cosφ(P)

Чтобы противодействовать локальному повышению напряжения, инвертор выше определённой мощности должен уметь управлять своей реактивной мощностью согласно одной из двух характеристик, указанных сетевым оператором:

• Регулирование Q(U): инвертор измеряет локальное напряжение и автоматически поглощает больше реактивной мощности (индуктивное поведение) по мере дальнейшего повышения напряжения относительно номинального, согласно заранее заданной droop-характеристике между напряжением и реактивной мощностью.
• Фиксированная характеристика cosφ(P): целевой коэффициент мощности инвертора меняется в зависимости от отдаваемой активной мощности — близок к cosφ = 1 при низкой мощности, снижаясь до более низкого, заранее заданного коэффициента мощности при мощности, близкой к максимальной.

Какой из двух методов применяется и с какими параметрами, определяет сетевой оператор при подключении — это не является свободным выбором монтажника или владельца установки.

Снижение мощности при перечастоте: LFSM-O

LFSM-O (Limited Frequency Sensitive Mode – Overfrequency) — это функция, требующая от инвертора автоматически снижать активную мощность, как только частота сети превышает установленный порог — в европейском сетевом кодексе стандартным порогом является 50,2 Гц. Выше этого порога инвертор снижает выдаваемую мощность согласно заданной droop-характеристике по мере дальнейшего роста частоты, и снова повышает её, как только частота опускается ниже порога. Этот механизм предотвращает дальнейший рост уже повышенной частоты сети из-за большой доли распределённой генерации, что без этой функции могло бы привести к масштабному, скоординированному отключению генерирующих мощностей.

Внимание: LFSM-O функционально отличается от противоостровного режима. Противоостровной режим полностью отключает инвертор, когда сеть пропадает или выходит за абсолютный предел. LFSM-O постепенно снижает мощность в пределах нормального рабочего диапазона инвертора, без отключения инвертора от сети — инвертор остаётся подключённым и активным, просто с меньшей отдаваемой мощностью.

Почему заводские настройки не соответствуют автоматически

Инвертор, поставленный с заводскими настройками по умолчанию для другой страны, или с общим профилем NEN-EN 50549, не соответствует автоматически конкретным настройкам, требуемым нидерландским сетевым оператором для данного подключения. Пороги частоты, характеристика реактивной мощности (Q(U) или cosφ(P)) и связанные с ней droop-параметры должны быть явно параметризованы при вводе в эксплуатацию в соответствии с профилем, подходящим для уровня напряжения и типа подключения (тип B согласно европейской классификации RfG для большинства малых PV-установок).

Практическая значимость

При вводе в эксплуатацию или инспекции PV-установки с инвертором выше порога, при котором функции поддержки сети становятся обязательными, важно проверить, действительно ли инвертор параметризован согласно профилю, указанному сетевым оператором — а не только то, что инвертор «совместим с NEN-EN 50549» согласно шильдику, поскольку совместимость сама по себе ничего не говорит о фактически активных настройках параметров.

Частые ошибки

1. Предположение, что совместимости инвертора с NEN-EN 50549 достаточно, без проверки того, были ли функции поддержки сети действительно активированы и правильно параметризованы при вводе в эксплуатацию.
2. Оставление инвертора на заводских настройках, рассчитанных на другую страну или общий профиль, вместо конкретного профиля, предписанного нидерландским сетевым оператором для данного подключения.
3. Путаница между LFSM-O и противоостровным режимом — первый постепенно снижает мощность в пределах нормального рабочего диапазона, второй полностью отключает инвертор.
4. Непроверка того, какая характеристика реактивной мощности (Q(U) или cosφ(P)) применяется для конкретного подключения, и оставление инвертора на произвольной или настройке по умолчанию.

Связанные материалы

• PV-инвертор — противоостровной режим (NEN-EN 50549)
• PV-инвертор — RCMU и обнаружение замыкания на землю (IEC 62109-2)
• §712 — Фотоэлектрические установки
• Коррекция коэффициента мощности