태양 광 발전소의 인버터 수가 수십에서 수백에서 수백까지 증가하면 기존의 "단일 기계 독립 제어"모드는 더 이상 새로운 에너지에 대한 전력망의 정제 된 규제 요구를 충족시킬 수 없습니다. "지능형 클러스터"기술은 사물 인터넷을 통해 분산 된 인버터를 유기적 인 전체에 연결하여 전력 분포, 결함 진단 및 그리드 응답의 글로벌 최적화를 달성하고 "수동 발전"에서 그리드 상호 작용에 적극적으로 참여하는 유연하고 조절 가능한 리소스에 이르기까지 광 발전소 발전소를 업그레이드합니다. 이 변화는 새로운 에너지 발전소의 운영 논리를 재구성하고 있습니다.
1 클러스터 제어의 핵심 아키텍처 : 데이터 상호 연결 및 의사 결정 협업
분산 통신 네트워크를위한 "신경 센터"구축. 산업 이더넷 (Profinet) 또는 무선 메시 네트워크를 사용하여 단일 인버터 (전압, 전류, 전력 및 기타 30+ 매개 변수)의 작동 데이터는 100Mbps의 전송 속도와 50ms 내에 지연이있는 클러스터 컨트롤러에 실시간으로 업로드됩니다. 중국에있는 1GW 태양 광 발전소의 클러스터 시스템은 5G 슬라이싱 기술을 통해 2000 인버터의 밀리 초 수준 데이터 동기화를 달성하여 글로벌 의사 결정을위한 실시간 기반을 제공했습니다.
계층 적 의사 결정 메커니즘은 효율성과 신뢰성의 균형을 유지합니다. 하단 레벨 인버터는 로컬 빠른 응답 (예 : 전압 변동 억제), 중간 레벨 지역 컨트롤러는 100 단위의 레벨에서 전력 할당을 처리하고 최상위 중앙 컨트롤러 인터페이스와 그리드 디스패치 명령어를 처리합니다. 이 "피라미드"아키텍처는 제어 지침의 실행 효율성을 40%향상시킵니다. 특정 발전소가 그리드 피크 면도에 참여하면 단일 기계 제어의 경우 2 초에서 0.8 초로 클러스터 응답 속도가 단축되어 "소스 다음로드"에 대한 그리드의 요구 사항을 충족시킵니다.
2 기능 업그레이드 : "독립적으로 전투"에서 "집단 정보"로
동적 전력 할당은 '배럴 효과'를 제거합니다. 클러스터 컨트롤러는 알고리즘을 통해 각 인버터의 건강 상태 및 발전 전위를 평가하고 전력 제한 중 비효율적 인 인버터 (음영 성분)의 출력을 줄이려서 파워 스테이션의 전체 발전 효율을 5%향상시킵니다. 독일의 옥상 태양 광 클러스터의 경우이 "차별화 된 전력 배급"전략은 300 톤의 탄소 배출량을 줄이는 것과 동등한 20000kWh까지 시스템의 연간 전력 생성을 증가 시킨다는 것을 보여줍니다.
공동 결함 진단은 운영 및 유지 보수 비용을 줄입니다. 단일 인버터가 비정상 (IGBT 온도가 너무 높음)을 경험할 때, 클러스터 시스템은 인접 장치의 작동 데이터를 92%의 작동률과 비교하여 결함의 원인 (구성 요소 문제 또는 인버터 자체의 결함이든)을 빠르게 찾습니다. 특정 운영 및 유지 보수 팀 이이 기술을 채택한 후, 문제 해결 시간은 평균 4 시간에서 1 시간으로 단축되었으며 단일 발전소의 연간 운영 및 유지 보수 비용은 300000 위안으로 줄었습니다.
전력망의 친근감은 새로운 에너지의 수용 능력을 향상시킵니다. 클러스터 시스템은 인버터의 반응성 전력 출력을 균일하게 조절하여 0.95 이상의 발전소의 전체 발전 계수를 안정화시키고 단일 기계 제어 동안 반응성 전력 변동을 피할 수 있습니다. 전압 변동이 빈번한 농촌 전력 그리드에서, 특정 광전자 클러스터는 "반응성 전력 전압"폐쇄 루프 제어를 사용하여 그리드 연결 지점에서 전압 편차를 ± 2%내로 제어하여 분산 된 제어보다 60%우수하고 지역 전력 그리드의 광선 용량을 20%증가시킵니다.
3 시나리오 구현 : 대형 발전소와 분산 클러스터 간의 양방향 혁신
지상 발전소의 대규모 클러스터의 적용. Qinghai Province의 2GW 태양 광 기지는 "1 Central Controller +20 지역 컨트롤러 +2000 인버터"의 클러스터 아키텍처를 채택하여 능동/반응 전력의 정확한 조정을 달성합니다. Power Grid가 출력이 20% 감소 해야하는 경우, 시스템은 1 분만에 모든 인버터의 전력 할당을 3% 미만으로 완료하여 "측정 가능, 제어 가능 및 조절 가능한"새로운 에너지에 대한 Northwest Power Grid의 요구 사항을 충족시킵니다.
분산 태양 광 발전의 "가상 발전소"모델. 유럽의 "옥상 광전지 클러스터"는 수천 가구의 인버터를 연결하여 . 500 분산 광전지 가구를 네덜란드의 커뮤니티에 분산 된 광전지 시스템의 일정에 따라 1MW의 최고 전력 전력을 발표함으로써 전기 시장 거래에 참여합니다. 얻은 보조 서비스 수익은 생성 된 전기량에 따라 사용자가 공유하며 가구당 평균 연간 평균 150 유로 증가. 이 모델은 분산 된 소규모 광전지를 전력망을위한 안정적인 "가상 전원"으로 만듭니다.
그리드 연결 인버터의 클러스터링은 본질적으로 "장비 집계"에서 "지능형 시스템"으로 새로운 에너지 발전소의 진화입니다. Digital Twins, Edge Computing 및 기타 기술의 통합으로 향후 클러스터 시스템은 24 시간 이내에 생성 변동을 예측하고 전력 계획을 미리 공식화하며 풍력 및 에너지 저장과 협력하여 그리드 수요에 대응할 수 있습니다. 이 '집단 지능'의 출현은 높은 비율의 재생 가능 에너지 그리드에 대한보다 신뢰할 수 있고 경제적 인 안정적인 지원을 제공 할 것입니다.