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東芝驗證GFM變頻 不靠蓄電池抑制降頻30%

太陽能發電網的問題,不只發電量受控於日照強度與日夜循環,還有太陽能電池不存在發電機具有的轉動慣量,因此日照強度降低的瞬間壓降頻降,比起發電機要更劇烈;日本電機大廠東芝(Toshiba)為此實驗新的變頻控制技術,在2022年公開2度實驗成果,能讓降頻幅度減少30~75%。

東芝採用的新變頻技術,GFM變頻器(Grid Forming Inverter),相對於傳統調頻用的GFL變頻器(Grid Follow Inverter),GFM變頻器能模擬類似發電機的慣性力,提供不斷電系統切換及各種示警所需時間,現在問題是效果,雖然廠商都會提出報告,但測試環境與真實電網未必相似,不能保證真實環境的效果。

根據東芝公布新聞,該廠的GFM變頻器測試用模擬電網,是世紀最早引進柴油發電機,模擬火力發電60%、再生能源40%的共組電網系統,由於目前全球多數國家的電網還是傳統發電與再生能源共組電網,這種模擬系統更近似真實環境。

東芝2022年3月於IEEE Access期刊公布的實驗成果,由5組各20kW蓄電系統、1組125kVA柴油發電機、及2台實驗裝置組成的50.0Hz電網上,負荷變化幅度50kW、且蓄電池放電時,GFL變頻器的電網頻率會降低2.4Hz,GFM變頻器則僅降頻0.6Hz,狀況緩和75%。

更重要的是,以日本的規定,東日本電網正常頻率50Hz,降頻超過1.5Hz便須斷電,以前段所述條件,GFL變頻器電網需斷電;GFM變頻器電網則不需斷電,差異很大。

而預定在2022年9~10月的新報告,追加沒有內建蓄電池的測試電網,1組20kW太陽能發電系統取代蓄電系統,其他如1組125kVA柴油發電機均相同,當負荷變化10kW時,50Hz電網降頻從1Hz減為0.7Hz,緩和30%。

另1個測試條件,3月公布的5組蓄電池與1組發電機模擬電網,蓄電池充電以模擬多輛EV充電時的狀況,GFM變頻器也能讓降頻幅度從2.2Hz減少為0.6Hz,可供EV應用參考。

雖然東芝還有不少測試要做,但對於斷電新聞頻傳的台灣,GFM變頻器這類技術有注意的必要。

By DIGITIMES

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