Là một hệ thống năng lượng phân tán linh hoạt và hiệu quả, hệ thống microgrid được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm dữ liệu, sản xuất công nghiệp, cơ sở y tế và các lĩnh vực khác để đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định cho các tải trọng quan trọng. Trong các hệ thống microgrid, các thiết bị chuyển đổi năng lượng là một trong những thành phần cốt lõi đảm bảo độ liên tục và độ tin cậy của nguồn cung cấp năng lượng. Trong số đó, chuyển đổi chuyển tĩnh (STS) và chuyển đổi chuyển tự động (ATS) là hai thiết bị chuyển đổi nguồn phổ biến. Chúng có sự khác biệt đáng kể về chức năng, kịch bản ứng dụng và hiệu suất. Bài viết này sẽ đi sâu vào vai trò và sự khác biệt giữa STS và ATS trong các hệ thống microgrid.
1 Microgrid là gì
(1) Định nghĩa và cấu trúc của microgrid
Một microgrid là một hệ thống phân phối và phát điện nhỏ bao gồm các nguồn năng lượng phân tán (như quang điện mặt trời, năng lượng gió, thủy điện nhỏ, v.v.), các thiết bị lưu trữ năng lượng (như pin, siêu tụ điện, v.v.) Nó có thể hoạt động song song với lưới điện hoặc độc lập ở chế độ đảo, với chế độ hoạt động linh hoạt và hiệu quả sử dụng năng lượng cao.
(2) Chế độ hoạt động của hệ thống microgrid
Chế độ hoạt động kết nối lưới: Trong chế độ hoạt động kết nối lưới, microgrid được kết nối với lưới chính và các nguồn năng lượng phân tán trong microgrid có thể cung cấp năng lượng cho tải cục bộ. Điện dư cũng có thể được truyền đến lưới chính. Đồng thời, khi phát điện trong microgrid là không đủ, lưới lớn có thể cung cấp hỗ trợ năng lượng cho microgrid.
Chế độ vận hành đảo: Khi có lỗi hoặc mất điện theo kế hoạch trong lưới điện, microgrid có thể bị ngắt kết nối khỏi lưới điện và nhập chế độ hoạt động đảo. Trong chế độ hoạt động ở đảo, các microgrid dựa vào các nguồn năng lượng phân tán và các thiết bị lưu trữ năng lượng để duy trì nguồn điện cho tải trọng cục bộ, đảm bảo hoạt động bình thường của các tải trọng quan trọng.
2 Định nghĩa về STS và ATS
1. Công tắc chuyển tĩnh (STS)
STS (chuyển đổi tĩnh) là một thiết bị chuyển đổi nguồn dựa trên các mạch điện tử, chủ yếu được sử dụng để đạt được chuyển đổi nhanh và liền mạch giữa hai nguồn năng lượng AC độc lập. Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm một bảng điều khiển thông minh, thyristors tốc độ cao và bộ ngắt mạch.
2. Công tắc chuyển tự động (ATS)
ATS (Công tắc truyền tự động) là một thiết bị chuyển đổi nguồn cơ học chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống cung cấp năng lượng khẩn cấp để tự động chuyển mạch tải từ nguồn nguồn này sang nguồn nguồn dự phòng khác. Các thành phần thực hiện chuyển mạch thường là bộ tiếp xúc hoặc bộ ngắt mạch.
3 Vai trò của STS và ATS
(1) Vai trò của STS
1. Chuyển đổi nhanh chóng
STS có thể nhanh chóng chuyển sang nguồn cung cấp năng lượng dự phòng trong trường hợp mất điện chính, với thời gian chuyển đổi thường không quá 8 mili giây và thậm chí có thể đạt đến 1\/4 chu kỳ (thấp hơn hoặc bằng 5 mili giây). Khả năng chuyển đổi nhanh này đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn của các thiết bị điện tử chính xác, tránh mất dữ liệu hoặc thiệt hại thiết bị do mất điện.
2. Độ tin cậy cao
STS cung cấp năng lượng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu chất lượng điện cực cao, chẳng hạn như trung tâm dữ liệu, trạm cơ sở truyền thông, phòng thí nghiệm, v.v.
3. Tương thích với nhiều nguồn năng lượng
STS có thể đạt được chuyển đổi liền mạch giữa UPS và UPS, UPS và Trình tạo, UPS và nguồn điện chính và nguồn điện chính cho nguồn điện chính, cung cấp hỗ trợ năng lượng đáng tin cậy cho thiết bị trong môi trường điện phức tạp.
(2) Vai trò của ATS
1. Chuyển đổi sao lưu khẩn cấp
ATS chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống cung cấp điện khẩn cấp. Khi nguồn điện chính không thành công, nó sẽ tự động chuyển sang nguồn điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục của các tải trọng quan trọng. Thời gian chuyển đổi của nó thường là hơn 100 mili giây, phù hợp cho các tải trọng không nhạy cảm với sự cố mất điện ngắn, như ánh sáng, động cơ, v.v.
2. Độ tin cậy của cấu trúc cơ học
ATS áp dụng chuyển đổi tiếp xúc cơ học, có khả năng chống can thiệp mạnh và tỷ lệ thành công chuyển đổi cao. Cấu trúc của nó rất đơn giản, chi phí bảo trì thấp và nó phù hợp để chuyển đổi tải nặng.
3. Được sử dụng rộng rãi
ATS được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, trung tâm dữ liệu, bệnh viện và các dịp khác đòi hỏi cung cấp điện liên tục, đặc biệt là trong các kịch bản mà tốc độ chuyển đổi không cao.
4 Sự khác biệt giữa STS và ATS
(1) Tốc độ chuyển đổi
STS: Tốc độ chuyển đổi cực kỳ nhanh, thường là từ 5 mili giây đến 8 mili giây, phù hợp với các thiết bị nhạy cảm với mất điện.
ATS: Tốc độ chuyển đổi chậm, thường hơn 100 mili giây và thậm chí có thể đạt tới 1,5 giây, phù hợp với tải không nhạy cảm với mất điện ngắn.
(2) Phương pháp chuyển đổi
STS: Sử dụng các công tắc điện tử (thyristors tốc độ cao) để đạt được chuyển đổi, quá trình chuyển đổi là "tắt trước và sau đó", có thể đạt được chuyển đổi liền mạch.
ATS: Chuyển đổi đạt được bằng cách sử dụng các tiếp điểm cơ học (bộ tiếp xúc hoặc bộ ngắt mạch) và quá trình chuyển đổi dựa trên hành động cơ học, có thể dẫn đến mất điện ngắn.
(3) Kịch bản ứng dụng
STS: Thích hợp cho các dịp có yêu cầu cực kỳ cao về chất lượng điện, chẳng hạn như trung tâm dữ liệu, trạm cơ sở truyền thông, dụng cụ chính xác, v.v.
ATS: Thích hợp cho các dịp không nhạy cảm với sự cố mất điện ngắn gọn, như sản xuất công nghiệp, bệnh viện, ánh sáng, v.v.
(4) Độ tin cậy
STS: Phương pháp chuyển đổi chuyển đổi điện tử làm cho nó nhạy cảm hơn với các yếu tố như nhiễu điện từ và nhiệt độ, nhưng tốc độ chuyển đổi và an toàn cao hơn.
ATS: Phương pháp chuyển đổi tiếp xúc cơ học mang lại cho nó khả năng chống can thiệp mạnh hơn, nhưng lỗi có thể xảy ra do hao mòn tiếp xúc, tăng nhiệt độ và các vấn đề sưởi ấm.
(5) Chi phí và bảo trì
STS: Chi phí thiết bị tương đối cao, nhưng bảo trì tương đối đơn giản.
ATS: Chi phí thiết bị tương đối thấp, nhưng cấu trúc cơ học yêu cầu bảo trì thường xuyên.
5 Kết luận
STS, với những ưu điểm của việc chuyển đổi nhanh và cung cấp năng lượng độ tin cậy cao, phù hợp với các thiết bị chính xác nhạy cảm với mất điện; ATS, mặt khác, phù hợp cho các tải trọng thông thường không nhạy cảm với mất điện ngắn hạn do độ tin cậy cơ học và chi phí thấp hơn. Trong các ứng dụng thực tế, STS hoặc ATS nên được lựa chọn hợp lý dựa trên các yếu tố như đặc điểm tải, môi trường năng lượng và ngân sách để đảm bảo hoạt động ổn định của các hệ thống microgrid và độ tin cậy của cung cấp điện.