Techniczne zasady VSG
Wstęp
Niniejsza biała księga systematyzuje wprowadzenie do funkcji systemowych technologii formowania sieci w magazynach energii VSG, istniejące scenariusze zastosowań i ich ograniczenia, rekomendacje oferty produktowej oraz opis rozwiązań o przewadze konkurencyjnej.
1. Zasada działania i funkcje VSG
Wirtualny generator synchroniczny (Virtual Synchronous Generator, VSG) to zaawansowana strategia sterowania oparta na energoelektronice. Poprzez symulację właściwości elektromechanicznych i zachowań dynamicznych tradycyjnego generatora synchronicznego umożliwia ona falownikom oraz systemom magazynowania energii zapewnienie wsparcia bezwładnościowego, regulacji częstotliwości oraz stabilizacji napięcia — funkcji charakterystycznych dla klasycznych generatorów.
Tradycyjny generator synchroniczny wykorzystuje silnik pierwotny (turbinę wodną, parową itp.) do napędzania wirnika w celu wytwarzania energii elektrycznej. Posiada on naturalnie właściwości bezwładnościowe i tłumiące, a także oddziałuje z siecią poprzez regulację częstotliwości i napięcia. VSG natomiast — za pośrednictwem algorytmów sterowania — sprawia, że urządzenia wytwarzające energię odnawialną lub magazyny energii, które pierwotnie takich cech nie posiadają, „naśladują" pracę klasycznego generatora synchronicznego. Głównym celem jest zwiększenie synergii między odnawialnymi źródłami energii a siecią elektroenergetyczną oraz poprawa stabilności i kompatybilności systemu elektroenergetycznego.
W zależności od scenariusza zastosowania VSG oferuje cztery główne gałęzie funkcjonalne:
- Wsparcie formowania sieci przy pracy równoległej z siecią — magazyn energii podłączony do sieci, bez potrzeby stosowania EMS, na bieżąco dostarcza wsparcie czynne i bierne w odpowiedzi na zmiany częstotliwości i napięcia, dostarcza systemowi bezwładność i tłumienie oraz optymalizuje harmoniczne.
- Bezszwowe przełączanie sieci — magazyn energii w sposób ciągły formuje sieć; dzięki zastosowaniu szybkiego urządzenia odłączającego oraz detekcji zaniku napięcia w trybach aktywnej i pasywnej wyspy realizowane jest szybkie izolowanie uszkodzonego obwodu, co pozwala na bezszwowe przełączanie bez przerywania pracy.
- Współpraca hybrydowa generator diesla z magazynem energii — dzięki VSG w połączeniu z generatorem diesla realizowana jest aplikacja hybrydowego wyjścia ze zwiększeniem mocy, bez konieczności użycia STS, co obniża koszty sprzętu.
- Formowanie sieci w trybie wyspowym z równoległą pracą urządzeń — realizacja systemu formowania sieci w trybie wyspowym bez komunikacji lub ze słabą komunikacją CAN, w którym EMS koordynuje pracę całego systemu.
Rewolucyjna instalacja wyspowa bez komunikacji — równoległa praca 12 urządzeń

2. Wsparcie formowania sieci przy pracy równoległej
2.1 Kontekst zastosowania
Sieci w Finlandii i Brazylii już obecnie wymagają obowiązkowo, aby magazyny energii przyłączane do sieci posiadały funkcję formowania sieci. W Europie Turcja wymaga czasu reakcji na regulację częstotliwości wynoszącego 100 ms, a Niemcy są w trakcie opracowywania norm określających korzyści z formowania sieci.
PCS wyposażone w funkcję formowania sieci prezentują po stronie źródła/sieci bardziej stabilne i elastyczne cechy źródła energii. Trzy kluczowe mechanizmy — wirtualne tłumienie, odpowiedź bezwładnościowa oraz przebudowa impedancji wirtualnej — zmniejszają ryzyko rezonansji w systemie, wspomagają stabilność napięcia i częstotliwości w nowoczesnym systemie elektroenergetycznym oraz budują nowy model przychodów.
2.2 Lista obsługiwanych produktów
| Seria produktu | Moc | Klasa napięcia | Model PCS | Model produktu |
|---|---|---|---|---|
| PCS przemysłowo-handlowy IP20 | 125 kW | AC 400 V | EPCS125-AM / EPCS125-AM-F | D-Cube-A500/375/250, D-Cube-S125/261-EU |
| Platforma 1500 V IP66 | 215 kW | AC 690 V / 800 V | EPCS215-AM-HX | D-Cube-215/418 |

2.3 Rozwiązanie aplikacyjne
Rozwiązanie formowania sieci z 800 V sprzężeniem AC fotowoltaika–magazyn w architekturze wielogałęziowej
Zgodność z normami Moduł PCS 215 kW posiada już certyfikaty przyłączeniowe CE oraz europejski EN50549 dla napięć 400 V / 690 V / 800 V.
Architektura wielogałęziowa (stringowa) Zapewnia funkcję równoważenia SOC na poziomie klastra. Dzięki wielogałęziowej architekturze stringowej formowania sieci awaria dowolnej gałęzi magazynu nie wpływa na pracę systemu, co gwarantuje wysoką dostępność i stabilność.
Rozwiązanie sprzężenia AC fotowoltaika–magazyn formujące sieć 800 V Obsługuje wyjście AC 800 V i może być bezpośrednio sprzężone z popularnymi falownikami fotowoltaicznymi. W połączeniu z algorytmem formowania sieci VSG, opartym na trzech kluczowych mechanizmach — wirtualnym tłumieniu, odpowiedzi bezwładnościowej oraz przebudowie impedancji wirtualnej — obniża ryzyko rezonansji w systemie. System fotowoltaika–magazyn wymaga do przyłączenia do sieci tylko jednego transformatora.
Funkcja formowania sieci VSG przy pracy równoległej System magazynowania energii dzięki funkcji formowania sieci przy pracy równoległej obsługuje:
- Mikrosekundową pasywną pierwotną regulację częstotliwości i napięcia
- Tłumienie harmonicznych
- Aktywną wtórną regulację częstotliwości i napięcia
- Elastyczne wsparcie bezwładnościowe
W przypadku zakłóceń po stronie sieci zapewnia przez 200 ms wsparcie formowania sieci mocą do 1,5× wartości znamionowej, wspomagając stabilną pracę sieci i tworząc nowy model przychodów pasywnych dla systemów magazynowania energii przyłączonych do sieci.

3. Bezszwowe przełączanie z siecią
3.1 Formy produktowe
| Rozwiązanie | Kompatybilne produkty |
|---|---|
| Rozwiązanie 1, Rozwiązanie 2 | Pełne pokrycie modułami PCS Enjiu |
| Rozwiązanie 3 | Obecnie obsługiwany wyłącznie PCS 125 kW w wersji europejsko-australijskiej z podwójnym przekaźnikiem (ze złączem VG + pasywnym interfejsem DO) |
3.2 Opis rozwiązań przełączania formowania sieci
3.2.1 Rozwiązanie 1 — konfiguracja z modułem STS (250 kW–500 kW–1 MW)
Przełączanie VSG w połączeniu z modułem STS (czas przełączania 20 ms — VSG z sieci do VSG wyspowego)

Cały proces przełączania między pracą równoległą z siecią a wyspową jest realizowany przez moduł STS oraz moduł PCS; wymagana jest komunikacja CAN między modułem STS a PCS. W porównaniu z tradycyjnym trybem przełączania PQ/VF, kombinacja VSG z modułem STS wykorzystuje słabą komunikację, dzięki czemu stabilność komunikacji jest lepsza, zasięg dłuższy, a odporność na zakłócenia większa.
Zdolność przenoszenia obciążenia, ponieważ nie obejmuje samego momentu przełączania, przewyższa tradycyjny tryb — wzrost o ponad 30%.
3.2.2 Rozwiązanie 2 — konfiguracja z napędem elektrycznym + synchrocheck (100 ms)
Tryb zastosowania: przeznaczony do modułów bez złącza VG lub sytuacji, gdy wyłącznik w punkcie przyłączenia znajduje się daleko (wystarczy komunikacja z dowolnym hostem)

Przejście z sieci na wyspę
Przełączenie z sieci na wyspę: PCS pracuje w trybie VSG z siecią, jednocześnie realizując aktywną/pasywną detekcję wyspy - Aktywna detekcja wyspy: zanik napięcia sieci — PCS wysyła do zewnętrznego wyłącznika polecenie otwarcia, jednocześnie przechodząc do trybu VSG wyspowego - Pasywna detekcja wyspy: zanik napięcia sieci — PCS odczytuje stan otwarcia/zamknięcia zewnętrznego wyłącznika przez styki bezpotencjałowe DI i przechodzi do trybu VSG wyspowego
Przejście z wyspy do sieci
W tym momencie EMS koryguje napięcie i częstotliwość wyspowego PCS tak, aby zsynchronizować się z siecią. Synchronizacja wykrywana jest przez synchrocheck, który poprzez styk bezpotencjałowy wysyła sygnał zezwolenia na zamknięcie. PCS odczytuje stan styków napędu elektrycznego i przechodzi z trybu VSG wyspowego do trybu VSG z siecią
3.2.3 Rozwiązanie 3 — schemat zamykania synchronicznego z próbkowaniem VG
- Konfiguracja: przełącznik z napędem elektrycznym + próbkowanie VG (100 ms) (wystarczy komunikacja z dowolnym hostem)

- Konfiguracja: przełącznik ze stycznikiem + próbkowanie VG (20 ms) (wystarczy komunikacja z dowolnym hostem)

PCS pracuje w trybie VSG. Poprzez jedną grupę styków bezpotencjałowych DO steruje otwarciem/zamknięciem zewnętrznego wyłącznika przełączającego, jedna grupa styków bezpotencjałowych DI odczytuje stan zewnętrznego wyłącznika, a jedno próbkowanie napięcia monitoruje fazę i amplitudę napięcia po stronie sieci. Aktywna i pasywna detekcja wyspy przy zaniku napięcia realizowane są przez PCS. Synchronizacja przy przejściu z wyspy do sieci jest inicjowana aktywnie przez PCS, który dokonuje synchronizacji z siecią i wysyła do napędu elektrycznego polecenie zamknięcia.
Tryb zastosowania 1: ochronne przełączenie w tryb wyspowy przez aktywne otwarcie po stronie sieci, przełączenie do sieci przez zatrzymanie i zamknięcie
- Przejście z sieci do wyspy: PCS pracuje w trybie VSG z siecią, a napęd elektryczny po stronie sieci aktywnie otwiera wyłącznik. PCS odczytuje stan styków napędu i przechodzi do trybu VSG wyspowego.
- Przejście z wyspy do sieci: PCS pracuje w trybie VSG wyspowym, najpierw się zatrzymuje, następnie napęd elektryczny zamyka wyłącznik. PCS przechodzi do trybu VSG z siecią, uruchamia się i przyłącza do sieci.
Tryb zastosowania 2: pasywne przełączenie w tryb wyspowy przy zaniku napięcia po stronie sieci, automatyczne zamknięcie bez zatrzymania pracy przy przyłączaniu do sieci
- Przejście z sieci do wyspy: PCS pracuje w trybie VSG z siecią, jednocześnie realizując aktywną/pasywną detekcję wyspy
- Aktywna detekcja wyspy: zanik napięcia sieci — PCS wysyła do zewnętrznego wyłącznika polecenie otwarcia, jednocześnie przechodząc do trybu VSG wyspowego
- Pasywna detekcja wyspy: zanik napięcia sieci — PCS odczytuje stan otwarcia/zamknięcia zewnętrznego wyłącznika przez styki bezpotencjałowe DI i przechodzi do trybu VSG wyspowego
- Przejście z wyspy do sieci: PCS pracuje w trybie VSG wyspowym. Synchrocheck na bieżąco monitoruje stan po stronie sieci; po powrocie napięcia automatycznie synchronizuje fazę i amplitudę z siecią. Po zakończeniu synchronizacji wysyła polecenie zamknięcia do napędu elektrycznego. PCS, na podstawie stanu styków DI, przechodzi do trybu VSG z siecią.
4. Generator diesla oraz system fotowoltaiczny wspólnie tworzą mikrosieć przejmującą obciążenie (wsparcie sieci słabej)
4.1 Kontekst zastosowania i ograniczenia
W scenariuszach słabej sieci na obszarach oddalonych lub w zastosowaniach wymagających zasilania awaryjnego generator zwykle pełni rolę stabilnego źródła AC jako jednostka zasilająca. Jednakże koszty paliwa generatora są wysokie, a w przypadku nagłych wzrostów obciążenia charakterystyka przejściowa systemu jest niestabilna — zakres spadków częstotliwości i napięcia jest szeroki. Dlatego często do systemu mikrosieci dodaje się fotowoltaikę i magazyn energii, aby ograniczyć zużycie paliwa przez generator diesla.
Jednak w tradycyjnych systemach wyspowych fotowoltaika–magazyn–diesel występują następujące ograniczenia.
Ograniczenie 1: Niestabilna charakterystyka częstotliwościowo-napięciowa generatora diesla powoduje częste przełączanie STS lub nieudane fazowanie — wahania przejściowe wywołują awarie kaskadowe
Często stosowane na obszarach oddalonych małe generatory diesla (≤ 500 kW) charakteryzują się opóźnioną reakcją regulatora obrotów (typowy czas reakcji 0,5–1 s) oraz niską precyzją regulacji systemu wzbudzenia. Przy nagłych wzrostach obciążenia (np. rozruch silnika, praca spawarki):
- Częstotliwość może chwilowo spaść o 0,5–10 Hz
- Napięcie spada o 15%–30%
Progi wyzwalania przełączania STS są zazwyczaj ustawiane na odchyłkę częstotliwości ±0,5 Hz oraz odchyłkę napięcia ±10%, więc wahania przejściowe generatora łatwo powodują częste przełączania. Jednocześnie pętla fazowa (PLL) musi śledzić fazę napięcia generatora — przy współczynniku zniekształceń napięcia przekraczającym 5% lub szybkości zmian częstotliwości > 0,2 Hz/s fazowanie kończy się niepowodzeniem i nie można zrealizować równoległej pracy fotowoltaika–magazyn z generatorem diesla.
Ograniczenie 2: Ryzyko przepływu wstecznego mocy, gdy magazyn w trybie pracy równoległej współdzieli obciążenie z generatorem diesla — zachwianie bilansu źródło–sieć–odbiór prowadzi do uszkodzeń urządzeń
Magazyn energii w trybie pracy równoległej z siecią wykorzystuje strategię sterowania źródłem prądowym, w której moc wyjściowa podąża za sygnałem zadanym. Generator diesla jako źródło napięciowe utrzymuje stabilność częstotliwości i napięcia poprzez regulator obrotów i system wzbudzenia — logiki sterowania obu urządzeń różnią się zasadniczo. Gdy generacja PV nagle wzrasta (np. po ustąpieniu zachmurzenia) lub obciążenie nagle spada (np. po wyłączeniu dużego urządzenia), moc czynna oddawana przez magazyn, jeśli przekroczy chwilowe zapotrzebowanie odbiorów, z powodu ograniczonej szybkości reakcji EMS nadmiar energii jest wstrzykiwany wstecz do generatora diesla. Ponieważ generator diesla jest maszyną wirującą, przepływ wsteczny mocy powoduje nieprawidłowy wzrost obrotów (przekroczenie prędkości znamionowej o 5%–10%), uruchamia zabezpieczenia regulatora obrotów, a nawet prowadzi do zmęczenia materiałowego wału korbowego, koła zamachowego i innych elementów mechanicznych.
Ograniczenie 3: Pojemność fotowoltaika–magazyn ograniczona ryzykiem rezonansji wynikającym z pojemności i charakterystyki generatora diesla — znaczące ograniczenie wykorzystania czystej energii
System fotowoltaika–magazyn przyłączany jest do mikrosieci poprzez falownik. Jego impedancja wyjściowa wraz z impedancją wewnętrzną generatora diesla (impedancja indukcyjna, zmienna wraz z obciążeniem) oraz impedancją linii mogą tworzyć rezonans szeregowy lub równoległy przy określonych częstotliwościach (zwykle 30–300 Hz). Im mniejszy generator diesla, tym szerszy zakres zmian jego impedancji wewnętrznej i wyższe ryzyko rezonansji. Jednocześnie impedancje generatorów synchronicznych i asynchronicznych różnią się istotnie — regulacja wzbudzenia generatora synchronicznego dodatkowo nasila wahania impedancji, jeszcze bardziej zawężając górny limit pojemności fotowoltaika–magazyn. W branży powszechnie stosowany jest empiryczny próg: „pojemność fotowoltaika–magazyn ≤ 70% pojemności generatora diesla"; w niektórych wymagających scenariuszach limit ten musi być obniżony nawet do 50%.
4.2 Systemowe rozwiązanie o przewadze produktowej
4.2.1 Rozwiązanie z zimnym startem diesla i magazynu bez użycia STS
Gdy PCS pracuje w trybie VSG (wirtualny generator synchroniczny), posiada wbudowaną funkcję fazowania. Dlatego po ustabilizowaniu napięcia przez system generatora diesla i przyłączeniu PCS do tego systemu PCS automatycznie, na podstawie napięcia źródłowego generatora, dokonuje fazowania i przyłącza się do systemu bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń. Ponadto pętla sterowania napięciem i częstotliwością VSG zapewnia sprzężoną pracę z generatorem diesla oraz wspólne formowanie sieci.
Przy przyłączaniu generatora diesla do już pracującego systemu fotowoltaika–magazyn, który ustanowił źródło napięciowe, w zależności od typu generatora (niektóre mogą pracować jedynie samodzielnie, inne posiadają wbudowaną funkcję synchronizacji — generatory synchroniczne) konieczne jest zastosowanie różnych rozwiązań.
Scenariusz zastosowania — adaptacja do generatora synchronicznego (bez żadnych dodatkowych urządzeń przełączających)
Gdy generator sprzężony z systemem posiada własną funkcję synchronizacji, tj. sterownik może zsynchronizować zewnętrzne źródło i następnie sterować zamknięciem wewnętrznego napędu elektrycznego generatora. W połączeniu z tego typu generatorem synchronicznym, przy użyciu trybu VSG, system generatora diesla i system magazynowania energii mogą się swobodnie i bezszwowo przełączać.
Scenariusz zastosowania — adaptacja do generatora pracującego samodzielnie
- Przyłączenie samodzielnego generatora diesla: w stanie wyspowym generator diesla nie pracuje — fotowoltaika–magazyn formuje sieć. Po osiągnięciu przez SOC progu uruchomienia generatora diesla następuje jego rozruch; poprzez synchrocheck/próbkowanie VG + napęd elektryczny zostaje on przyłączony do systemu wyspowego. PCS odczytuje stan styków i przechodzi do trybu VSG z siecią.
- Odłączenie generatora diesla: po osiągnięciu górnego limitu SOC, EMS bezpośrednio wyłącza generator diesla i wysyła polecenie otwarcia; PCS odczytuje stan styków i przechodzi do trybu VSG wyspowego.
Rozwiązanie 1: Synchrocheck + napęd elektryczny
Zewnętrzny synchrocheck + napęd elektryczny zapewnia synchronizację fazową przy przyłączaniu generatora diesla do systemu magazynowania energii, po czym następuje zamknięcie wyłącznika.
Rozwiązanie 2: Złącze próbkowania VG + napęd elektryczny
PCS poprzez złącze próbkowania VG po rozruchu generatora diesla bezpośrednio próbkuje fazę i częstotliwość napięcia po stronie generatora, aktywnie synchronizuje się fazowo z generatorem diesla, a po potwierdzeniu synchronizacji steruje zamknięciem napędu elektrycznego i poprzez odczyt stanu wyłącznika przechodzi z trybu VSG wyspowego do trybu VSG z siecią.
4.2.2 Zastosowanie VSG w trybie hybrydowym diesel–magazyn

Zastosowanie zwiększenia mocy systemu
VSG posiada wbudowane pierwotne wsparcie regulacji częstotliwości i napięcia oraz odpowiedź bezwładnościową, co w połączeniu z generatorem diesla pozwala na mikrosekundowe wsparcie w przypadku nagłych obciążeń udarowych. W zależności od konfiguracji parametrów oraz charakterystyki generatora diesla całkowita moc systemu osiąga wartość z przedziału (moc generatora diesla + moc magazynu) × (0,5–0,8), np. przy generatorze diesla 100 kW i magazynie 100 kW system w stanie jałowym może przejąć nagle obciążenie 100–160 kW.
Zastosowanie to może być również wykorzystane w scenariuszach zimnego startu generatora diesla. W mikrosieci z dużym udziałem obciążeń indukcyjnych, w momencie rozruchu obciążenia, poprzez zwiększenie mocy można przyłączyć generator diesla do systemu w celu krótkotrwałego zwiększenia mocy, a po rozruchu obciążenia indukcyjnego generator diesla zostaje wyłączony. Zastosowanie to pozwala znacząco zredukować wymaganą pojemność magazynu energii w mikrosieciach z przewagą obciążeń indukcyjnych.
Podział mocy obciążenia EMS poprzez wtórną regulację częstotliwości może przekazywać do PCS polecenia mocy czynnej/biernej. W stanie ustalonym obciążenie jest rozdzielane pomiędzy generator diesla i magazyn energii, np. z uwzględnieniem optymalnego punktu sprawności.
Rozbudowa fotowoltaika–magazyn formujące sieć Algorytm formowania sieci VSG poprzez aktywne wprowadzanie do systemu trzech kluczowych mechanizmów — wirtualnego tłumienia, odpowiedzi bezwładnościowej oraz przebudowy impedancji wirtualnej — zmniejsza ryzyko rezonansji w systemie, umożliwiając wspólne formowanie sieci przez magazyn energii i generator diesla. W porównaniu z tradycyjnym sterowaniem, w którym zarówno fotowoltaika jak i magazyn działają jako źródła prądowe, wzór na moc fotowoltaiczną zmienia się z
„pojemność fotowoltaika–magazyn ≤ 70% pojemności generatora diesla"
na
„moc fotowoltaiczna = pojemność magazynu × 75% + pojemność generatora diesla × 70%"
Tłumienie harmonicznych w systemie W trybie VSG PCS współpracuje z generatorem diesla przy wspólnym formowaniu sieci. Tradycyjne sterowanie źródłem prądowym nie optymalizuje harmonicznych systemu, a jedynie dodaje do istniejących harmonicznych generatora diesla dodatkowe 1–2%. Zawartość harmonicznych napięcia w trybie VSG utrzymuje się w granicach 1–2%; w zależności od pojemności, magazyn energii może kompensować część harmonicznych o niższej zawartości, neutralizując 3%–8% harmonicznych generatora diesla, co skutkuje obniżeniem poziomu harmonicznych w całym systemie.
5. System czysto wyspowy PCS z równoległą pracą formującą sieć
5.1 Kontekst zastosowania
W scenariuszach na obszarach oddalonych oraz wyspach brak jest wejścia z sieci elektroenergetycznej, dlatego konieczne jest czysto wyspowe formowanie sieci fotowoltaika–magazyn. Również w dużych instalacjach zasilania awaryjnego w stanie wyspowym potrzebna jest wielomodułowa równoległa praca PCS formująca sieć.
Tradycyjna równoległa praca wyspowych PCS w trybie VF jest ograniczona obciążeniem magistrali komunikacyjnej — ograniczona jest całkowita moc formowania sieci oraz zasięg komunikacji. Ponadto w stanie wyspowym nie można aktywnie sterować mocą ani realizować strategii wyrównywania SOC, co wpływa na stabilność całego systemu i zwiększa koszty utrzymania.
5.2 Rozwiązanie aplikacyjne
5.2.1 Funkcja wyrównywania SOC w trybie wyspowym online
Tradycyjna architektura komunikacyjna VF
Architektura równoległej pracy VSG
W trybie VSG do równoległej pracy nie jest potrzebna linia komunikacyjna — wystarczy, że EMS niezależnie steruje każdym PCS poprzez wtórne polecenia regulacji częstotliwości i napięcia, aby utrzymać stabilność systemu. Aktualnie możliwa jest równoległa praca do 12 urządzeń; w stanie wyspowym można niezależnie sterować ładowaniem/rozładowaniem każdego PCS poprzez wtórne polecenia regulacji częstotliwości.
5.2.2 Schemat komunikacji wielu szaf w trybie wyspowym z formowaniem sieci
Równoległa praca VSG wielu szaf bez komunikacji
- Sposób uruchamiania: EMS wysyła polecenie uruchomienia poprzez linię komunikacyjną do dowolnego urządzenia, które jako pierwsze ustanawia napięcie, a następnie kolejno przekazuje polecenia uruchomienia do urządzeń podrzędnych w odstępach 30 s.
- Sposób sterowania: EMS wysyła polecenie mocy do każdego PCS, z zachowaniem zależności: sumaryczna moc rozładowania PCS − sumaryczna moc ładowania PCS = obciążenie

Równoległa praca VSG wielu szaf ze słabą komunikacją
- Sposób uruchamiania: EMS wysyła polecenie uruchomienia poprzez linię komunikacyjną do wszystkich urządzeń; następnie host i urządzenia podrzędne, po potwierdzeniu poleceń, automatycznie synchronizują czarny start.
- Sposób sterowania: EMS wysyła do hosta polecenie sumarycznej mocy PCS; host automatycznie rozdziela moc równomiernie pomiędzy urządzenia podrzędne.
- Opis słabej komunikacji: umożliwia zsynchronizowany jednoprzyciskowy czarny start oraz synchronizację poleceń mocy EMS.

Równoległa praca VSG wielu szaf ze słabą komunikacją i tworzeniem sieci bez komunikacji na dużą odległość
- Sposób sterowania: EMS poprzez linię komunikacyjną wysyła najpierw polecenie uruchomienia do hosta o największej mocy w grupie CAN; po zakończeniu uruchomienia, w kolejności malejącej mocy, wysyła polecenia uruchomienia do kolejnych hostów w grupach CAN, z zachowaniem odstępu 30–60 s.

5.2.3 Zastosowanie zwiększenia mocy w projektach wyspowych
W starszych projektach czysto wyspowych zwiększenie mocy jest często ograniczeniem — trzeba uwzględnić zarówno adaptację do istniejącej architektury komunikacyjnej PCS, jak i wystarczający zapas obciążenia magistrali komunikacyjnej.
W trybie wyspowym PCS umożliwia zwiększenie mocy poprzez VSG bez komunikacji, z możliwością adaptacji PCS dowolnej marki, bez konieczności uwzględniania architektury komunikacyjnej. Pozwala to na bezszwową rozbudowę systemu wyspowego, a przy zastosowaniu szafy All-in-one możliwe jest rozwiązanie Place-and-Play — zainstaluj i uruchom.
Dodatek: Tabela szybkiego dostępu — kluczowe parametry
Trzy kluczowe mechanizmy VSG
| Mechanizm | Symulowany obiekt | Działanie | |:---|:---|:---|n| Bezwładność wirtualna J | Energia kinetyczna wirnika | Tłumienie RoCoF (szybkość zmian częstotliwości) | | Tłumienie wirtualne D | Uzwojenie tłumiące / tarcie | Sprzężenie zwrotne ujemne tłumiące oscylacje przejściowe | | Pierwotna regulacja częstotliwości Kf | Charakterystyka regulatora obrotów | Sterowanie P-f z opadaniem, odbudowa stanu ustalonego |
Oferta produktowa PCS
| Seria | Moc | Klasa napięcia | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| IP20 | 105, 125 kW | AC 400 V | Przemysłowo-handlowe |
| IP65 | 135 kW | AC 400/480 V | Przemysłowo-handlowe |
| IP66 (platforma 1500 V) | 215 kW | AC 690/800 V | Duże obiekty przemysłowo-handlowe / sprzężenie fotowoltaika–magazyn |
Porównanie rozwiązań przełączania
| Rozwiązanie | Konfiguracja | Czas przełączania | Scenariusz zastosowania |
|---|---|---|---|
| 1 | Moduł STS + PCS | 20 ms | Wysoka odporność komunikacji |
| 2 | Napęd elektryczny + synchrocheck | 100 ms | Brak złącza VG lub wyłącznik daleko |
| 3 | Próbkowanie VG + DI/DO (napęd elektryczny) | 200 ms | Wersja 125 kW europejsko-australijska z podwójnym przekaźnikiem |
| 3 | Próbkowanie VG + DI/DO (stycznik) | 20 ms | Wersja 125 kW europejsko-australijska z podwójnym przekaźnikiem |
Kluczowe korzyści VSG w trybie hybrydowym diesel–magazyn
| Wymiar | Rozwiązanie tradycyjne | Rozwiązanie VSG |
|---|---|---|
| Koszt sprzętu STS | 8–15% wartości systemu | Bez STS |
| Łączna moc systemu | Ograniczona mocą generatora diesla | (moc generatora + magazynu) × (0,5–0,8) |
| Wzór na moc fotowoltaiczną | ≤ 70% mocy generatora diesla | = magazyn × 75% + generator × 70% |
| Harmoniczne napięcia | 3–8% w generatorze diesla | Magazyn kompensuje, łączna redukcja |
Porównanie rozwiązań równoległej pracy wyspowej
| Rozwiązanie | Komunikacja | Maks. liczba równoległych urządzeń | Zasięg | Sposób uruchamiania |
|---|---|---|---|---|
| Tradycyjne VF | CAN wymagany | 4–10 urządzeń | ≤ 50 m | Czarny start master–slave |
| VSG bez komunikacji | Nie wymagana | 12 urządzeń | Bez ograniczeń | EMS wysyła do każdego urządzenia |
| VSG ze słabą komunikacją | CAN opcjonalny | Wiele urządzeń | ≤ 50 m | Jednoprzyciskowy czarny start |
| VSG ze słabą komunikacją na dużą odległość | Grupowanie CAN | Wiele urządzeń | Bez ograniczeń | Synchronizacja wewnątrz grupy CAN |