Rumah
Tentang Fuji Electric
Cerita
Pembangunan Barisan Hadapan Teknologi “GFM Inverter” Baharu untuk Menggalakkan Penggunaan Tenaga Boleh Diperbaharui

Pembangunan Barisan Hadapan Teknologi “GFM Inverter” Baharu untuk Menggalakkan Penggunaan Tenaga Boleh Diperbaharui

Perkara utama artikel ini

Cabaran grid kuasa dan keperluan untuk penyongsang GFM
Kerjasama merentas jabatan dan cabaran pasukan pembangunan
Bertujuan untuk membangunkan penyongsang GFM yang boleh terus beroperasi walaupun sekiranya berlaku kemalangan
Pengajaran yang dipelajari daripada ujian gabungan mesin sebenar
Menangani isu teknikal untuk aplikasi praktikal
Menyumbang kepada rangkaian kuasa masa hadapan

Memandangkan penggunaan tenaga boleh diperbaharui berkembang di seluruh dunia, kerajaan Jepun menggalakkan penyahkarbonan dengan menyasarkan untuk menjadikan tenaga boleh diperbaharui sebagai sumber utama elektrik. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa cabaran untuk memperkenalkan tenaga boleh diperbaharui secara besar-besaran. Sebagai satu penyelesaian, terdapat peningkatan minat terhadap teknologi baharu yang mengekalkan kestabilan grid kuasa.
Baru-baru ini, kami bercakap dengan tiga ahli pasukan Fuji Electric yang terlibat dalam pembangunan penyongsang GFM (penyongsang pembentuk grid) tentang cara mengkomersialkan teknologi canggih.

Cabaran grid kuasa dan keperluan untuk penyongsang GFM

Tenaga elektrik yang dijana oleh loji janakuasa diangkut ke rumah dan kilang melalui rangkaian penghantaran dan pengedaran yang dipanggil grid. Grid menyediakan bekalan elektrik yang stabil dengan mengekalkan frekuensi yang tetap sambil mengimbangi bekalan dan permintaan.
Penjana berskala besar, seperti yang terdapat di loji janakuasa haba dan hidroelektrik, telah menyokong grid dan menggunakan "kuasa inersia" mereka yang dijana oleh daya putaran untuk memastikan frekuensi tetap. Walau bagaimanapun, tiada kuasa inersia dalam penjanaan tenaga boleh diperbaharui yang tersedia pada masa ini. Jika sejumlah besar elektrik yang dijana oleh tenaga suria atau angin disalurkan terus ke dalam grid, kekerapannya akan menjadi lebih teruk, dan ia akan menjadi lebih teruk. gangguan bekalan elektrik secara besar-besaran.

Untuk membuka jalan bagi penyahkarbonan, adalah perlu untuk mencipta satu cara untuk menggunakan penjanaan tenaga boleh diperbaharui tanpa inersia secara stabil dalam grid.
Encik Uemura dari Jabatan R&D telah menyiasat teknologi untuk menangani pengurangan kuasa inersia. Dia berkata bahawa apabila dia menemui kertas luar negara yang menerangkan penyongsang GFM, dia segera berfikir, "Ini dia!"
Menurut penemuan kami, Fuji Electric telah mengusahakan pembangunan penyongsang GFM sejak separuh kedua tahun 2010-an. Penyongsang GFM menggunakan perisian kawalan untuk meniru ciri penjana segerak. Mereka bertujuan untuk menyumbang kepada peningkatan kadar penggunaan tenaga boleh diperbaharui dengan membekalkan kuasa inersia dengan cara yang sama seperti penjana dan dengan menstabilkan frekuensi grid.

Penyongsang GFM yang sedang dibangunkan akan digunakan sebagai sistem penyaman kuasa (PCS) untuk bateri simpanan.
Foto menunjukkan PCS bateri simpanan untuk produk sedia ada.

Kerjasama merentas jabatan dan cabaran pasukan pembangunan

Encik Koshiba, Bahagian Penyelesaian Sosial, Kumpulan Jualan Power Electronics

Encik Koshiba bertanggungjawab dalam jualan dan pemasaran dan mempunyai ijazah sarjana dalam sains. Tugasnya memerlukan mengenal pasti keperluan pelanggan dan menyebarkan maklumat dalam syarikat. Memandangkan pengetahuan khusus sering diperlukan dalam bidang jualan, dia berkata bahawa apa yang dipelajarinya di sekolah siswazah telah membantunya.
Beliau berkata, "Penyongsang GFM kami pada masa ini adalah prototaip untuk tujuan demonstrasi, bukan produk yang dikeluarkan secara besar-besaran, jadi pelanggan tidak sabar-sabar untuk mencuba perkara yang berbeza. Oleh itu, secara semulajadi, mereka mempunyai permintaan yang sangat terperinci. Adalah menjadi tugas saya untuk menyelaraskan permintaan ini supaya mereka dapat dipenuhi. Apabila permintaan melibatkan bukan sahaja keperluan teknikal tetapi juga harga dan masa penghantaran, ini memainkan peranan penting dalam harga dan masa penghantaran!"

Mr. Oka, Power & Energy Management Department, Energy Business Group

Encik Oka, Jabatan Pengurusan Tenaga & Tenaga, Kumpulan Perniagaan Tenaga

Encik Oka dari Jabatan Pengurusan Kuasa & Tenaga menggunakan maklumat yang beliau terima daripada Encik Koshiba untuk mencipta spesifikasi bagi pengkomersilan penyongsang GFM. Beliau menyertai syarikat itu selepas menamatkan ijazah sarjananya dan kini berada di tahun ketiga. Beliau kini bertanggungjawab menyelaraskan jabatan teknikal.
Beliau berkata, "Saya mengatur isu teknikal dan berunding dengan jabatan yang sesuai, seperti jabatan reka bentuk dan R&D. Jabatan reka bentuk, pembuatan dan ujian bertanggungjawab untuk perincian, tetapi untuk mencapai pengkomersilan, adalah perlu untuk menyelaraskan keseluruhan proses."
Encik Uemura ialah seorang jurutera peringkat pertengahan dengan Ph.D. yang bertanggungjawab membangunkan dan menambah baik teknologi teras. Beliau berkata, "Walaupun masih terdapat isu yang perlu ditangani, kami berusaha dengan gigih dalam projek ini kerana ia sangat penting untuk merealisasikan masyarakat yang tidak berkarbon."

Bertujuan untuk membangunkan penyongsang GFM yang boleh terus beroperasi walaupun sekiranya berlaku kemalangan

Encik Uemura, Jabatan Penyelidikan Kawalan Sistem Kuasa, Makmal Inovasi Digital

Pembangunan penyongsang GFM adalah berdasarkan teknologi elektronik kuasa yang telah diusahakan oleh Fuji Electric selama bertahun-tahun.Mr. Koshiba mengulas, "Kekuatan utama kami ialah kami mempunyai keupayaan teknologi untuk membangunkan segala-galanya daripada perkakasan penyongsang untuk mengawal perisian secara konsisten secara dalaman."
Salah satu cabaran teknikal penting dalam pembangunan penyongsang GFM adalah untuk meningkatkan keupayaan Fault Ride Through (FRT).
Encik Uemura berkata, “Kami menyasarkan untuk membangunkan penyongsang GFM yang boleh meneruskan operasi walaupun terdapat masalah seperti turun naik frekuensi atau voltan. Kami mahu melakukan ini dengan memanfaatkan fungsi penindasan semasa proprietari kami (lihat Nota) untuk penyongsang GFM. Jika pembangunan berjaya, ia bukan sahaja akan memberikan produk Fuji Electric kelebihan daya saing, tetapi juga akan menyumbang kepada penstabilan grid kuasa di mana penyongsang GFM dipasang."

(Nota) fungsi penindasan arus lebih = Teknologi yang mengawal jumlah arus untuk mengelakkan peralatan dalaman terbakar akibat aliran arus yang berlebihan

Pengajaran yang dipelajari daripada ujian gabungan mesin sebenar

Tiga ahli pasukan berbual tentang teknologi yang sedang dibangunkan

Apabila menguji operasinya dalam keadaan kemalangan, pasukan itu menghadapi kesukaran yang tidak dijangka. Hari terakhir ujian selama tiga minggu hanya tinggal tiga hari lagi.
Ujian telah dijalankan dalam keadaan yang sangat teruk, di mana voltan pada bahagian grid menurun kepada sifar. Ia adalah ujian yang ditunggu-tunggu, tetapi penyongsang,
yang sepatutnya bekerja dalam fasa reka bentuk, tidak berfungsi atas sebab tertentu.Mr. Uemura dan Encik Koshiba datang ke tapak ujian gabungan peralatan sebenar, sambil berkata, "Ini adalah hari besar." Apabila Encik Uemura menyemak keadaan, dia mendapati punca penyongsang tidak berfungsi ialah pemutus litar pada panel yang disambungkan dengan grid telah tersandung. Kami segera bekerjasama dengan pereka bentuk sistem dan penguji untuk mengatasi masalah itu.
"Kami mendapat pengajaran besar bahawa penyongsang perlu dijadikan sebagai komponen keseluruhan sistem dalam kombinasi dengan panel yang disambungkan dengan grid dan panel pemantauan dan operasi, bukannya sebagai unit yang berdiri sendiri." (Encik Uemura)

Menangani isu teknikal untuk aplikasi praktikal

Terdapat satu lagi cabaran untuk penyongsang GFM berorientasikan grid. Penyongsang GFM itu sendiri boleh terus beroperasi walaupun sekiranya berlaku kegagalan kuasa, tetapi di bawah peraturan semasa, ia perlu ditutup untuk tujuan keselamatan apabila sistem peringkat atas mengalami kegagalan kuasa.
Salah satu ciri penyelidikan dan pembangunan Fuji Electric ialah persekitaran ujiannya yang meluas menggunakan peralatan sebenar. Untuk menangani isu seperti ini, pasukan pembangunan berulang kali menjalankan simulasi dan ujian terperinci menggunakan peralatan sebenar.En. Oka berkata, "Dengan mengambil kedua-dua pendekatan teori dan praktikal, kami membangunkan produk yang lebih dipercayai."

The three team members wrote short messages to students. (From left: Mr. Koshiba, Mr. Uemura, Mr. Oka)

Tiga ahli pasukan menulis pesanan ringkas kepada pelajar. (Dari kiri: En. Koshiba, En. Uemura, En. Oka)
“Membina hubungan berterusan dengan pelanggan adalah penting. Di atas segalanya, adalah penting untuk menjaga kesihatan anda.” (Encik Koshiba)
“Anda tidak akan tahu hasilnya melainkan anda mencuba, jadi cubalah!” (Encik Uemura)
“Memandangkan saya baru di tahun ketiga di syarikat itu, saya menganggap segala-galanya sebagai satu cabaran!” (Encik Oka)

Menyumbang kepada rangkaian kuasa masa hadapan

Encik Uemura berkata, "Di Fuji Electric, aktiviti perniagaan kami menyumbang kepada penyelesaian isu sosial. Oleh itu, menangani isu yang dihadapi secara langsung menyumbang kepada masyarakat."
Cabaran yang dihadapi oleh ketiga-tiga ahli pasukan ini ialah aplikasi praktikal penyongsang GFM. Jika berjaya, ia akan menggalakkan pengenalan tenaga boleh diperbaharui dan menyumbang secara signifikan kepada merealisasikan masyarakat yang tidak berkarbon.