Tecnologia avançada para as redes solares do futuro

Tecnologia avançada para as redes solares do futuro

De Bruno Moreira de Melo Guerra, diretor comercial da Huawei Brasil

PR Newswire

SÃO PAULO, 16 de abril de 2018

SÃO PAULO, 16 de abril de 2018 /PRNewswire/ -- A penetração dos sistemas de energia solar conectados à rede tem aumentado, de projetos de escala pública aos carros alimentados com energia solar. Sistemas avançados de energia inteligente são atualmente a chave para a próxima geração de redes de distribuição de energia renovável.

Com o rápido crescimento em variedade, produção e tamanho de projetos de energia solar, a geração de energia em frequência e/ou voltagem regulada para cargas de diferentes tamanhos, vemos um volume crescente na qualidade da energia que está sendo gerada. Novas demandas por: custo e redução de tamanho, desempenho, receita e melhoria da qualidade, flexibilidade e gerenciamento do consumo e leis mais rigorosas estão acelerando o ritmo dos avanços em tecnologias de interface de rede, como os inversores solares.

Como as harmônicas afetam a qualidade da energia

Harmônicas são múltiplos inteiros do sinal fundamental (voltagem ou corrente a 50 ou 60 Hz) e possuem efeitos de curto e longo prazo nas redes, equipamentos conectados à rede e equipamentos eletrônicos de energia, como mau funcionamento, falhas e perdas. Elas reduzem a confiabilidade, o ciclo de vida e a eficiência das redes elétricas. As principais desvantagens dos sistemas eletrônicos de energia são baixas (abaixo de 2kHz) e/ou altas emissões da frequência de harmônicas.

Como sabemos, em um sistema de energia elétrica, a carga elétrica não linear resultará em voltagem e correntes harmônicas. As harmônicas nas redes de energia são causa frequente de problemas na qualidade da energia. Elas aumentam a corrente e a temperatura em dispositivos conectados e condutores, além de produzirem quedas da voltagem harmônica na resistência a curto circuito da rede, de modo a influenciar o formato da onda de tensão. Quanto maior o valor absoluto da corrente harmônica, maior é a sua influência na distorção da voltagem da rede. A redução na corrente e na voltagem harmônica é considerada desejável. 

De acordo com o padrão IEC61727, a distorção da corrente harmônica total deve ser inferior a 5% da saída indicada no inversor. E na indústria solar a maioria dos fornecedores de inversores alega nas suas fichas de dados que a harmônica total é inferior a 3%.

Reduzindo os riscos das harmônicas usando a tecnologia de inversor string

O risco de ressonância harmônica é muitas vezes negligenciado na hora de desenvolver plantas de energia solar de grande e pequena escala. Muitas vezes, essas preocupações só são reconhecidas quando a construção dos projetos está perto da conclusão. Por isso, a operação comercial muitas vezes atrasa até que os problemas das harmônicas sejam resolvidos, deixando os desenvolvedores do projeto sob um significativo risco financeiro. Além disso, o reconhecimento tardio dos problemas pode resultar em soluções de qualidade inferior e alto custo.

Então, como você pode suprimir as harmônicas para obter redes de qualidade superior seguindo os padrões? Os inversores string absorvem e aplicam tecnologias avançadas para garantir um melhor desempenho no controle das harmônicas. Aqui temos uma visão de como eles conseguem isso.

(1)  Algoritmos inteligentes: Do algoritmo inversor, a voltagem de saída é a onda senoidal. Quando há uma distorção na saída da onda PWM, a onda de saída harmônica do inversor e o controle serão influenciados. O aumento da frequência de comutação e do número dos níveis de saída PWM pode reduzir a taxa de distorção da onda PWM. O inversor string com alta frequência de comutação e topologia de três níveis será melhor que o inversor central com baixa frequência de comutação e topologia de dois níveis.

(2)  Maior frequência de comutação: Quanto maior a frequência de comutação, maior o controle da largura de banda e melhor o controle de uma ampla gama de ondas harmônicas de corrente. Para garantir a estabilidade, o controle da largura de banda do inversor é normalmente de cerca de 1/10 da sua frequência de comutação. A frequência de comutação do inversor string (16 kHz) é muito maior do que o inversor central (3 kHz para inversor de topologia de dois níveis e 9 kHz para inversor de topologia de três níveis). Quanto melhor o controle da largura, melhor o controle da onda harmônica de ordem inferior.

(3)  Tecnologia de filtragem inovadora: A parte de alta frequência da corrente fora da largura de banda deve ser filtrada pelo filtro do inversor. Normalmente, o inversor  string usa o filtro LCL com forte capacidade derating da onda harmônica de alta frequência pouco influenciado pela resistência da rede. Os inversores centrais usam o filtro LC para cortar custos, o que influenciará o desempenho.

(4)  Modo de filtro ativo: Em uma matriz fotovoltaica, múltiplos inversores string são posicionados a diferentes distâncias até o transformador step-up, de modo que a resistência da linha será diferente. A resistência da linha pode alterar de forma equivalente a indutância LC no filtro LCL e os diferentes parâmetros do filtro mudarão a fase da onda harmônica. Quando múltiplos inversores são conectados em paralelo, a onda harmônica pode ser cancelada devido a diferente fase, de modo a reduzir a onda harmônica total. Com exceção do cancelamento da onda harmônica passiva, a Huawei desenvolve o modo de filtro ativo, que pode reduzir ativamente a onda harmônica para uma adaptação mais inteligente da rede.

O mundo está mudando e se transformando em uma velocidade extremamente rápida. Junto com ele, podemos ver como as tecnologias voltadas para energia solar estão seguindo o mesmo caminho, sendo uma alternativa sustentável e inovadora para um futuro hiperconectado.

Sobre a Huawei

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FONTE Huawei Brasil

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