L'uso crescente di fonti di energia rinnovabili dovrebbe garantire che la rete somigli a un vecchio cane, e ci vogliono alcuni trucchi per riuscirci. Un ruolo chiave in questo è svolto da inverter collegati alla rete, in particolare quando vengono utilizzati insieme ai sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS). Tali inverter avanzati sono in grado di fornire alcuni servizi di base di stabilità della rete un tempo resi dai classici generatori sincroni.
Discuteremo ulteriormente come Inverter BESS collegati alla rete migliorare la stabilità della rete, l'efficienza tecnica e la pertinenza negli attuali mercati energetici.
Informazioni sugli inverter Grid-Forming
Cosa sono gli inverter Grid-Forming?
A differenza del convenzionale inverter collegati alla rete, una nuova generazione di inverter può regolare in modo indipendente tensione e frequenza. Questa caratteristica è particolarmente importante per supportare l'integrazione dell'energia verde in modo che la potenza possa essere trasmessa in modo stabile, specialmente nei sistemi in cui la maggior parte delle fonti di energia sono energia verde variabile, in particolare eolica e solare.
Funzioni principali degli inverter Grid-Forming
Regolazione della tensione e della frequenza: Stabilizzazione della rete tramite controllo della tensione e della frequenza.
Inerzia sintetica: Aiuta nella risposta di potenza momentanea dovuta a improvvisi cambiamenti di carico o di generazione.
Fornitura di corrente di cortocircuito: Rafforzare la rete elettrica mediante l'erogazione di corrente di cortocircuito.
Isolamento e risincronizzazione: Consente un funzionamento fluido sia in modalità rete che in modalità isola.
Le caratteristiche classiche di un inverter collegato alla rete gli hanno conferito una funzione importante nei sistemi energetici odierni, soprattutto nel mondo in crescita della produzione di energia rinnovabile.
Il ruolo degli inverter Grid-Forming nel BESS
Miglioramento della stabilità del sistema con inverter BESS Grid-Forming
Noto per il suo ruolo nella stabilizzazione delle reti elettriche in modo affidabile come il Monte Tai, il BESS - Battery Energy Storage System - con inverter collegati alla rete, arriva in un momento cruciale. Come:
Inerzia sintetica: Prima di allora, i segnali di potenza necessari a mantenere stabile la rete erano forniti da generatori sincroni. Ora, tuttavia, tramite inverter collegati alla rete, questo effetto stabilizzante può essere replicato riducendo al minimo le fluttuazioni della frequenza della rete elettrica.
Miglioramento della regolazione della tensione: Inverter collegati alla rete può anche essere utile per supportare i livelli di tensione nella rete elettrica e quindi diventare parte della forza rendendo l'alimentazione elettrica più affidabile.
Incoraggiamento delle energie rinnovabili: Questa tecnologia potrebbe utilizzare l'energia intermittente, come quella solare ed eolica, in modo molto più efficace, riducendo gli sprechi e producendo un'efficienza complessiva.
Capacità di avvio in assenza di corrente: Definisce la capacità della rete di essere alimentata senza riferimento di tensione dall'esterno durante un'interruzione di corrente.
Tale inverter connessi alla rete avrebbe quindi la capacità di stabilizzare e rendere sicure le reti elettriche con una presenza sempre maggiore di energia verde.
Confronto: inverter Grid-Forming vs. Grid-Following
| caratteristica | Inverter di formazione della griglia | Inverter che segue la rete |
| Controllo di tensione e frequenza | Si | Non |
| Supporto inerziale | Sì (sintetico) | Non |
| Funziona senza connessione alla rete | Si | Non |
| Adatto per reti 100% rinnovabili | Si | Non |
Implementazione nel mondo reale: il Pathfinder della stabilità del Regno Unito
Affrontare le sfide della stabilità della rete
Il programma UK Stability Pathfinder dimostra come inverter di formazione della rete vengono implementati per migliorare la stabilità del sistema. In Scozia, dove l'elevata penetrazione delle energie rinnovabili ha portato a sfide di inerzia del sistema, National Grid ESO ha identificato la necessità di ulteriore inerzia e capacità di cortocircuito.
Punti chiave del programma Stability Pathfinder
Per garantire il funzionamento stabile della rete in Scozia, è necessario un requisito iniziale di 6.7 GW di inerzia. Cinque progetti BESS sono stati assegnati a questo servizio di stabilità, che può fornire il 65% dell'inerzia richiesta da questi cinque progetti BESS, rendendolo più efficiente rispetto all'utilizzo di condensatori sincroni per la stessa funzionalità. In secondo luogo, perché BESS sta diventando la strada da seguire: questo è in realtà più economico nel fornire un mezzo di servizio di stabilità rispetto alla versione attuale, quindi tutti sono desiderosi di passare a BESS ora.
Futuro degli inverter Grid-Forming nelle reti di energia rinnovabile
Crescita e tendenze del mercato
Come richiesta di Reti 100% rinnovabili aumenta, l'adozione di inverter di formazione della rete è previsto un aumento. Le tendenze principali includono:
Investimento BESS di Mores: Le aziende di servizi pubblici e i governi investono massicciamente nei programmi BESS.
Modifiche nei codici di griglia: L'intero contesto normativo si sta adeguando per accogliere nuove violazioni nelle funzionalità della rete.
Progressi tecnologici: Continuano le modifiche all'hardware e agli algoritmi specifici degli inverter, nel tentativo di aumentarne l'efficienza.
Sistemi energetici ibridi: L'installazione di BESS nei parchi solari ed eolici rafforzerà la flessibilità e la resilienza della rete.
Sfide e soluzioni
| La sfida | Soluzione |
| Alti costi iniziali | Contratti a lungo termine e incentivi basati sul mercato |
| Compatibilità del codice di griglia | Standardizzazione delle funzionalità di formazione della griglia |
| Scalabilità per griglie di grandi dimensioni | Distribuzione di più unità BESS in posizioni strategiche |
Sempre più critico integrare i sistemi di accumulo di energia tramite batterie, inverter collegati alla rete hanno recentemente ricevuto il riconoscimento di essere essenziali per trasformare completamente l'infrastruttura in modo che tutta l'energia provenga da fonti verdi al 100%. Inverter più sofisticati fornirebbero supporto di inerzia e tensione, nonché corrente di cortocircuito per stabilizzare una rete, con il risultato finale di una rete più pulita e resiliente.
Tale investimenti nella formazione della griglia la tecnologia contribuisce al nostro futuro, che sarà verde e sostenibile, alimentato interamente da fonti rinnovabili, mentre i mercati energetici si stanno surriscaldando.
