Как генератор с постоянными магнитами (PMG) взаимодействует с устройствами накопления энергии в автономных промышленных микросетях

Удалённый горнодобывающий объект демонстрирует микросеть, которая окупилась сама

Удалённый перерабатывающий объект находился далеко от электросети и работал на нескольких дизель-генераторных установках, потреблявших топливо, доставляемое по длинной дороге. Оператор добавил ветровую и солнечную генерацию за аккумуляторной батареей; на ветровой стороне использовался постоянный магнитный генератор (PMG), питающий шину постоянного тока через выпрямитель. Постоянный магнитный генератор (PMG) заменил энергоёмкую дизель-генераторную установку в качестве основного источника питания, поэтому базовую нагрузку теперь обеспечивают аккумуляторная батарея и ветрогенератор. Гибридная система резко сократила расход топлива в ветреный сезон, а аккумуляторная батарея сгладила порывы ветра, из-за чего устаревшие генераторные установки больше не включались при каждом шквале. Постоянный магнитный генератор (PMG) оправдал своё применение, превратив переменный ветер из деструктивного фактора в полезный источник энергии.

Та же логика постоянного магнита генератора (PMG) применима к любому объекту, где сеть слабая или отсутствует — от изолированных ферм до строительных лагерей, поскольку буфер накопления превращает переменный источник в надёжный.

Почему сетевой подход не работает вне сети

Скрытая опасность работы вне сети заключается в том, что генератор, спроектированный для стабильного вывода энергии в сеть, ведёт себя нестабильно при постоянно меняющейся нагрузке и солнечной генерации каждую минуту. Асинхронному генератору требуется возбуждение от шины, и он потребляет реактивный ток, создающий перегрузку небольшой изолированной системы; кроме того, плохо согласованный источник может вывести аккумуляторную батарею за пределы допустимых параметров и вызвать отключение всей микросети. Генератор с постоянными магнитами (PMG) избегает проблемы возбуждения, поскольку его магнитное поле создаётся постоянными магнитами, однако устройство всё равно требует точной настройки под систему хранения энергии, чтобы не допустить перезаряда или недозаряда аккумуляторной батареи. ENNENG закрывает этот пробел, точно согласуя генератор с аккумулятором посредством проверенной схемы управления вместо стандартных настроек инвертера.

Постоянный магнитный генератор (PMG) также предотвращает перегрев магнитов, что вызывает беспокойство у проектировщиков-новичков, поскольку выпрямитель регулирует ток и удерживает машину вне предела размагничивания. ENNENG модели, которые ограничивают нагрузку при самом сильном порыве ветра до начала строительства, чтобы остров оставался в безопасности во время пиковых ветровых нагрузок. Постоянный магнитный генератор (PMG), настроенный на систему хранения энергии, избегает этого критического режима, поскольку выпрямитель ограничивает напряжение до того, как аккумуляторная батарея подаст сигнал тревоги.

Как работает постоянный магнитный генератор (PMG) в связке с системой хранения энергии

Рынок ENNENG Диапазон мощностей PMG охватывает от 5 кВт до 5 МВт при напряжении от 110 В до 690 В, что охватывает как крышиные установки, так и промышленные машины масштаба электростанции; более компактные модели вертикально-осевых ветротурбин находятся в диапазоне от 1 кВт до 10 кВт, а основными продвигаемыми номиналами являются 3 кВт, 5 кВт и 10 кВт. В таблице сравниваются асинхронный генератор и постоянный магнитный генератор (PMG) по параметрам, определяющим устойчивость микросети.

Хорошо согласованный генератор с постоянными магнитами (PMG) питает аккумулятор через выпрямитель, который ограничивает напряжение и перенаправляет избыток энергии в резистивную нагрузку или на другие потребители; поэтому сильный порыв ветра приводит к зарядке, а не к перегрузке. Поскольку на роторе отсутствуют обмотки, машина сохраняет высокий КПД при низких и переменных скоростях, характерных для реальных ветровых условий, а микросеть сохраняет резерв мощности для безветренных периодов. На горнодобывающем объекте тот же генератор с постоянными магнитами (PMG) проработал весь сезон без каких-либо неисправностей возбуждения — именно этот тип отказа обычно встречается у асинхронных установок в островном режиме.

Генератор с постоянными магнитами (PMG) охватывает диапазон от 5 кВт до 5 МВт и напряжений от 110 В до 690 В, поэтому одна и та же стратегия управления масштабируется от единичного устройства на крыше до промышленной установки без необходимости повторного проектирования шины.

Стандарты, обеспечивающие безопасность и сопоставимость микросети

Автономная микросеть оценивается по эталонным стандартам как для генератора, так и для системы хранения энергии. Стандарт IEC 60034-3 регламентирует характеристики генераторов и их модификации, основанные на турбинных технологиях, тогда как стандарт IEC 61400 касается ветрогенераторов и устанавливает пределы безопасности для малых и средних установок. Стандарт IEEE 1547, хотя изначально разработан для подключения к централизованной электросети, определяет логику аварийного отключения и устойчивости к кратковременным нарушениям — эти принципы заимствуются автономными системами для предотвращения каскадных отключений. Стандарт IEC 62933 определяет поведение систем хранения энергии, поэтому аккумуляторы и генераторы с постоянными магнитами (PMG) задаются на сопоставимой основе. Стандарт ISO 50001 рассматривает весь объект как управляемую энергосистему, а не как набор отдельных компонентов.

Выбор генератора с постоянными магнитами (PMG) с учётом этих стандартов позволяет оператору обосновать параметры микросети перед страховщиком или регулятором, поскольку и генератор, и система хранения энергии задаются на единой сопоставимой основе, а не на основе предположений.

Практический контрольный перечень для проектирования и технического обслуживания

Подбор постоянного тока генератора с постоянными магнитами (PMG) для микросети начинается с профиля нагрузки и ёмкости аккумуляторов, а не только с карты ветров. Согласуйте диапазон мощности генератора — от 5 кВт до 5 МВт и напряжения — от 110 В до 690 В — с шиной, настройте выпрямитель в соответствии с пределами зарядки аккумуляторов и учитывайте вертикальные модели мощностью от 1 кВт до 10 кВт для небольших или комбинированных крыш. При вводе в эксплуатацию регистрируйте напряжение шины и уровень заряда аккумуляторов в течение ветреного и безветренного дня и используйте эти данные как базовые показатели. Техническое обслуживание минимально: проверяйте охлаждение выпрямителя, регулярно осматривайте подшипники ротора и отслеживайте напряжение холостого хода, чтобы выявить неисправность магнита или соединения до того, как это вызовет аварийное отключение островного режима.

Генератор с постоянными магнитами (PMG) требует лишь лёгкой дисциплины в эксплуатации, поскольку выпрямитель и подшипники — единственные движущиеся и коммутируемые компоненты, подверженные старению, и оба легко контролировать.

Обратитесь в ENNENG по вопросам источника вашей микросети

ENNENG создаёт генераторы с постоянными магнитами и прототипы в соответствии со стандартами ISO 9001 и CE — от удалённых промышленных объектов до распределённых проектов возобновляемой энергетики. Предоставьте команде инженеров профиль нагрузки, ёмкость аккумулятора и целевое напряжение, чтобы получить генератор с постоянными магнитами (PMG), точно согласованный с системой хранения энергии, а не приблизительный вариант из каталога.

Свяжитесь с ENNENG по следующим ссылкам:

• WhatsApp:+86 18562780228
• Электронная почта: [email protected]
• Адрес:  Промышленный парк «Хайчун» по новой энергетике и новым материалам, улица Гуидин, д. 1, район Лицан, Циндао, провинция Шаньдун, Китай
• Веб-сайт: global.ennengmotor.com

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Почему следует выбрать генератор с постоянными магнитами (PMG) вместо асинхронного генератора для автономной работы?

A:Асинхронному генератору требуется реактивная мощность от шины для возбуждения ротора, что создаёт нагрузку на небольшую изолированную сеть и требует опорной сети, которой может не быть. Генератор с постоянными магнитами (PMG) самовозбуждается, поэтому он подаёт энергию в аккумулятор без потребления реактивной мощности (VAR) и сохраняет высокий КПД при низких и изменяющихся скоростях, характерных для реального ветра. Благодаря этому микросеть остаётся устойчивой во время порывов ветра, а не отключается при каждом шквале, как устаревшие установки.

Вопрос: Какой диапазон мощностей охватывает PMG от ENNENG?

A:Диапазон мощности генератора ENNENG составляет от 5 кВт до 5 МВт при напряжении от 110 В до 690 В — от единичного устройства для крыш до промышленных установок масштаба электростанции. Для небольших или неоднородных крыш вертикально-осевые ветротурбины представлены в диапазоне от 1 кВт до 10 кВт; основные предлагаемые модели — 3 кВт, 5 кВт и 10 кВт. Правильный выбор определяется сначала нагрузкой и аккумуляторной батареей, а затем уже ветровым ресурсом, поэтому устройство подбирается под конкретную шину, а не под рекламный проспект.

В: Как генератор предотвращает перезарядку аккумулятора?

A:Постоянный магнитный генератор (PMG) подаёт ток на аккумулятор через выпрямитель, который ограничивает напряжение на шине и перенаправляет избыточную мощность на резистивную нагрузку или полезный теплоотвод при полной зарядке аккумуляторной батареи. Эта система управления настраивается на пределы заряда конкретной батареи во время ввода в эксплуатацию, поэтому сильный порыв ветра обеспечивает дополнительную зарядку, а не перегрузку. Без такой точной настройки даже высококачественный постоянный магнитный генератор (PMG) может вывести накопитель за пределы безопасного рабочего диапазона и вызвать отключение автономного режима (island).

В: Какие стандарты применяются при проектировании микросети?

A:Стандарт IEC 60034-3 регулирует характеристики генераторов, стандарт IEC 61400 — требования безопасности для ветроэнергетических установок, а стандарт IEC 62933 определяет поведение систем накопления энергии, обеспечивая совместимость аккумуляторов и генераторов. Стандарт IEEE 1547 задаёт логику отключения и устойчивости к кратковременным нарушениям, которую автономные системы используют для предотвращения каскадных аварий. В совокупности эти стандарты позволяют покупателю однозначно и проверяемо указать постоянный магнитный генератор (PMG).