무효 전력 관리는 그리드 연결형 태양광 시스템에서 더 이상 선택 사항이 아닙니다. 호주, 독일, 스페인 및 중동의 침투성이 높은 태양광 시장이 그리드 코드를 강화함에 따라 EPC 및 시스템 통합업체는 DNO 검사관이 현장에 도착하기 전에 무효 전력이 무엇인지, 어떤 Q 제어 모드가 시장에 적용되는지, Sungrow 인버터에서 이를 올바르게 구성하는 방법을 이해해야 합니다.

실제 전력과 무효 전력: 빠른 요약

AC 전원은 세 가지 상호 관련된 수량으로 흐릅니다. 실제 전력(kW) 모터 회전, 건물 조명, 프로세스 실행 등 유용한 작업을 수행하는 구성 요소입니다. 무효 전력(kVAr) 전체 사이클에 걸쳐 네트워크 작업은 없지만 실제 전력이 네트워크를 통해 효율적으로 흐르도록 하는 전압 레벨을 유지하는 데 필수적입니다. 피상전력(kVA) kVA = √(kW² + kVAr²)의 벡터 합입니다. 실제 전력과 피상 전력의 비율은 역률 (PF = kW / kVA), 단위(1.0)는 순전히 저항성 부하를 나타내고 더 낮은 값은 증가하는 무효 수요를 나타냅니다.

태양광 인버터가 무효 전력 관리에 특히 유용한 이유는 완전 전자식이라는 점입니다. 최신 Sungrow 스트링 또는 중앙 인버터는 정격 피상 전력(kVA) 한도까지 유효 전력 출력에 비례하여 거의 동시에 무효 전력을 생성하거나 흡수할 수 있습니다. 이는 네트워크 운영자에게 기존 고정 커패시터 뱅크가 따라올 수 없는 빠르고 제어 가능한 무효 전력 리소스를 제공합니다. 태양광 인버터는 햇빛이 전혀 없을 때 내부 DC 버스를 유지하기 위해 그리드 전력을 사용하여 무효 전력을 제공할 수도 있습니다. 이 기능은 아래 야간 VAr 섹션에서 설명합니다.

전력망 운영자에게 태양광의 무효 전력이 필요한 이유

대형 태양광 발전소는 특징적인 문제를 야기합니다. 즉, 한낮의 최대 발전 기간 동안 상당한 실제 전력을 로컬 네트워크에 공급합니다. 대부분의 배전 피더는 무시할 수 없는 저항-반응 임피던스를 갖기 때문에 이 전력 흐름은 연결 지점과 피더를 따라 로컬 전압을 상승시킵니다. 전압이 너무 많이 상승하면 네트워크 운영자의 자동 전압 조정기가 내려갑니다. 그러나 침투성이 높은 지역에서는 기존 탭 절환기가 순간적인 과전압 이벤트를 방지할 만큼 충분히 빠르거나 세밀하게 반응할 수 없습니다.

해결책은 로컬 전압이 높을 때 태양광 인버터가 무효 전력을 흡수하여(그리드 관점에서 지연 역률로 작동) 전압을 공칭 전압으로 다시 끌어오도록 요구하는 것입니다. 반대로 전압이 낮아지면(흐린 기간이나 산업 부하가 심한 경우 흔히 발생함) 인버터는 무효 전력을 주입하여 전압을 지원할 수 있습니다. 이 동적 전압 지원 기능은 정확히 그리드 코드를 다음과 같이 만드는 것입니다. AS/NZS 4777.2, VDE-AR-N 4105, 그리고 ENTSO-E의 발전기 요구사항(RfG) 임계 크기를 초과하는 그리드 연결 태양광 설비의 특정 무효 전력 응답 곡선을 의무화합니다.

EPC의 경우 실질적인 결과는 무효 전력 용량과 올바른 구성이 시운전 후에 고려할 사항이 아니라 처음부터 인버터 선택, kVA 크기 및 계통 연결 계약에 맞게 설계되어야 한다는 것입니다. 인버터 kVA 등급이 작으면 플랜트가 정격 유효 전력 출력에서 ​​무효 전력 의무를 충족하지 못할 수 있습니다.

무효 전력 제어 모드

Sungrow의 SG-CX 상용 스트링 시리즈 및 SH 하이브리드 시리즈와 같은 최신 인버터는 다중 무효 전력 제어 모드를 지원합니다. 올바른 모드는 로컬 그리드 코드 또는 DNO의 연결 동의에 의해 지정됩니다. 아래 표에는 가장 일반적인 모드와 일반적인 응용 프로그램이 요약되어 있습니다.

모드설명일반적인 사용
고정 역률출력에 관계없이 일정한 값(예: 0.95 지연 또는 선행)으로 설정된 PF고정 오프셋이 필요한 경우 간단한 그리드 코드 준수
cos Φ(P)역률은 정의된 곡선을 따르는 유효 전력 출력의 함수로 달라집니다.4.6kVA 이상의 독일 VDE-AR-N 4105 기본 요구 사항
Q(유)무효 전력 출력(VAr)은 측정된 그리드 전압에 따라 달라집니다.고급 동적 전압 지원; AS/NZS 4777.2 볼트-VAr 응답
Q(피)무효 전력은 유효 전력 출력에 따라 달라집니다.ENTSO-E RfG 준수 시스템; 유틸리티 지정 디스패치 곡선
Q 고정유효 전력에 관계없이 일정한 VAr 설정점특정 유틸리티 디스패치 또는 커패시터 뱅크 교체 애플리케이션
램프 속도전환 중 급격한 전압 스윙을 방지하기 위해 Q 출력의 점진적인 변화유틸리티 파견 제어; 공장 SCADA 또는 EMS와 통합

실제로 독일의 대부분의 상업용 태양광 프로젝트는 다음과 같이 운영됩니다. cos Φ(P) 기본 모드로, 역률은 낮은 출력에서 1에서 정격 최대(Pmax)의 50%를 초과하는 유효 전력에서 0.95로 곡선을 이룹니다. 호주에서는 Q(유) 볼트-VAr 응답 곡선은 보다 일반적인 요구 사항이며, 인버터는 연결 계약에 정의된 특정 곡선 모양을 따르도록 프로그래밍됩니다. ENTSO-E 시장(프랑스, 스페인, 이탈리아, 폴란드)에 공급하는 프로젝트는 점점 더 로컬 기본값인 cos Φ(P)와 TSO의 동적 설정점 디스패치에 직면하여 Modbus 또는 SCADA 통합이 필요합니다.

지역별 그리드 코드 요구 사항

특정 프로젝트에 적용되는 무효 전력 요구 사항을 이해하는 것은 시운전 작업이 아닌 사전 설계 작업입니다. 주요 지역 프레임워크는 다음과 같습니다.

야간 무효전력 보상

최신 Sungrow 인버터의 가장 강력하면서도 자주 간과되는 기능 중 하나는 태양광 발전이 발생하지 않는 야간에 무효 전력 보상을 제공하는 기능입니다. 이 모드에서 인버터는 내부 전력 전자 장치 및 DC 버스를 유지하기 위해 그리드에서 소량의 실제 전력을 끌어온 다음 활성화된 버스를 사용하여 AC 출력을 통해 무효 전력을 주입하거나 흡수합니다. 스태콤 (정적 동기 보상기).

이 기능은 여러 프로젝트 유형에서 상업적으로 중요합니다. 풍력 발전 단지 함께 배치된 태양광 인버터를 사용하면 태양광 발전소의 인버터를 사용하여 야간 무효 전력 지원을 제공할 수 있으므로 전용 STATCOM 설치가 필요하지 않습니다. 산업현장 야간 근무 중에 무효 전력을 소비하는 대형 모터 부하의 경우 태양광 인버터 VAr 용량을 사용하여 역률을 수정하고 낮 시간뿐만 아니라 24시간 내내 유틸리티 페널티를 피할 수 있습니다. 유틸리티 무효 전력 의무 ENTSO-E 시장에서 점점 더 보편화되고 있는 24시간 가용성으로 확장되는 이러한 기능은 보충 장비가 아닌 태양광 인버터 제품군으로 충족될 수 있습니다.

Sungrow의 SG-CX 시리즈 상업용 스트링 인버터는 유효 전력이 0일 때 정격 무효 출력을 갖는 야간 무효 전력 모드(iSolarCloud에서는 "야간 무효 전력" 또는 "STATCOM 모드"라고도 함)를 지원합니다. 실제 전력 헤드룸이 소비되지 않으므로 야간에 사용할 수 있는 정확한 kVAr 용량은 인버터의 정격 피상 전력(kVA)입니다. 이는 야간 VAr에 의존하는 설계를 결정하기 전에 특정 모델의 데이터시트와 계통 연결 계약의 무효 전력 의무 일정에 대해 확인되어야 합니다.

Sungrow 인버터의 무효 전력 구성

Sungrow SG-CX 및 SH 시리즈 인버터의 무효 전력 설정은 두 가지 경로를 통해 구성할 수 있습니다. 아이솔라클라우드 활성 클라우드 연결이 가능한 사이트를 위한 웹 및 모바일 포털, 또는 모드버스 TCP 로컬 SCADA 또는 플랜트 컨트롤러를 사용하여 사이트에 대한 쓰기를 등록합니다. 두 경로 모두 전체 무효 전력 제어 메뉴에 대한 액세스를 제공합니다.

iSolarCloud 구성 경로는 다음과 같습니다. 설정 → 계통 매개변수 → 무효 전력 제어. 이 메뉴에서 작업자는 활성 제어 모드(고정 PF, cos Φ(P), Q(U), Q(P) 또는 고정 Q)를 선택하고 필요한 설정점을 입력하거나 곡선 정의 파일을 업로드하고 변경 사항을 확인합니다. Q(U) 곡선의 경우 포털은 전압 설정점과 해당 무효 전력 목표의 표 형식 항목을 허용하며, 이는 Sungrow가 인버터의 내부 특성으로 변환합니다. 무효 전력 전환에 대한 램프 속도 제한도 이 메뉴에서 구성할 수 있습니다.

Modbus TCP 통합을 위해 Sungrow는 무효 전력 모드 선택, 설정점 쓰기 및 상태 판독을 특정 레지스터 주소에 매핑하는 통신 프로토콜 문서(요청 시 Econo Solar를 통해 제공)를 게시합니다. 이를 통해 발전소 EMS 또는 SCADA는 운영자 개입 없이 실시간으로 무효 전력 모드 및 설정점을 변경할 수 있습니다. 이는 보조 서비스 시장 및 DNO 파견 무효 전력 프로그램에 참여하기 위한 기반입니다.

중요한 실제 참고 사항: 무효 전력 설정은 초기 그리드 연결 승인 후 일부 DNO가 잠그는 매개변수 중 하나입니다. 시운전 후 이를 변경하려면 공식 통지 또는 재승인이 필요합니다. 시운전 문서를 마무리하기 전에 Econo Solar 프로젝트 엔지니어와 함께 무효 전력 설정 변경에 대한 DNO의 프로세스를 항상 확인하고 나중에 참조할 수 있도록 O&M 핸드오버 팩에 시운전된 무효 전력 설정을 기록하십시오.