کاربرد زیرстанسیون‌های پیش-یکپارچه و پیش-ساخته در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر
در پشت‌زمینه تغییرات عمیق در منظر جهانی انرژی و توسعه گسترده صنعت انرژی‌های نو، روش ساخت زیرстанسیون‌های سنتی دچار مشکل شده است تا نیازهای سریع بکارگیری پروژه‌های انرژی‌های نو را برآورده کند. زیرستانسیون هوشمند پیش‌ساخته مدولار با بهره‌گیری از مزایای نوآورانه خود، به یکی از جهت‌های کلیدی بهینه‌سازی سیستم قدرت انرژی‌های نو تبدیل شده است. بررسی عمیق اصول فنی، سازگاری صنعتی و ارزش کاربردی آن ضروری است.
۱. اصول فنی
زیرستانسیون هوشمند پیش‌ساخته مدولار با استفاده از کابین پیش‌ساخته مقاوم علیه فشار و ضد فرسایش به عنوان هسته، محیط پایداری برای تجهیزات ایجاد می‌کند. در میان تجهیزات اصلی، ترانسفورماتورها، کابین‌های کلیدی و دستگاه‌های جبران‌سازی بی‌اثر بر اساس ویژگی‌های انرژی‌های نو بهینه شده‌اند تا تبدیل و کنترل موثر انرژی الکتریکی را تامین کنند. تجهیزات ثانویه شامل نظارت هوشمند، حفاظت رله‌ای و سیستم‌های ارتباطی هستند. سنسورها داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند، انتقال دور مسافتی را امکان‌پذیر می‌سازند و پاسخ‌های هوشمند را حمایت می‌کنند تا عملکرد سیستم ایمن و قابل اطمینان باشد. هماهنگی استاندارد تمامی اجزا کارایی ساخت و نگهداری و عملیات را افزایش می‌دهد.
۲. نیازهای خاص صنعت انرژی‌های نو
۲.۱ سازگاری با ویژگی‌های تولید برق
تولید برق خورشیدی به دلیل شرایط نوری و چرخه روز و شب نوسانات متناوب دارد. زیرستانسیون‌ها نیاز به توانایی تنظیم انرژی الکتریکی دارند و با جبران‌سازی دقیق بی‌اثر و رابط‌های ذخیره‌سازی انرژی مجهز می‌شوند. تولید برق بادی با تغییر سرعت باد تغییر می‌کند و نیاز به توانایی پاسخ‌دهی پویا در زیرستانسیون‌ها و بهینه‌سازی جریان قدرت شبکه دارد. برای تولید برق بازیافتی، تأمین غیرثابت مواد اولیه نیاز به نظارت و تنظیم بیشتر را می‌طلبد تا تعادل بین حفاظت از محیط زیست و انتقال ایمن انرژی الکتریکی برقرار شود.
۲.۲ تسهیل ورود مرتب به شبکه
ناپیوستگی تولید برق انرژی‌های نو نیازمند مجهز کردن زیرستانسیون‌ها به سیستم‌های جبران‌سازی بی‌اثر پویا و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی برای پایداری کیفیت برق است. زیرستانسیون‌های موجود در ایستگاه‌های دور نیازمند توانایی انتقال برق با ظرفیت بالا و فاصله طولانی هستند و طراحی تجهیزات و خطوط بهینه شده‌اند. از نظر ارتباطات، لینک دوطرفه با سرعت بالا برای رسیدن به تعامل داده‌های زنده بین شبکه و زیرستانسیون‌ها باید برقرار شود.
۳. موارد کاربردی
۳.۱ پروژه تولید برق خورشیدی
پروژه فتوولتائیک ۵۰۰GW در گولمود، کوهستانی، از کابین‌های فولاد مقاوم در برابر آب و هوای سخت برای سازگاری با محیط صحرا استفاده می‌کند. تجهیزات اصلی به طور دقیق انتخاب شده‌اند تا تبدیل و توزیع انرژی الکتریکی را تامین کنند. تجهیزات ثانویه با استفاده از نظارت هوشمند و ۵G عملیات دور و نگهداری را ممکن می‌سازند تا عملکرد پایدار در شرایط پیچیده در ارتفاعات بالا تضمین شود.
۳.۲ پروژه تولید برق بادی
فرم بادی ۳۰۰GW در چیفنگ، منطقه داخلی مغولستان، مواد مرکب برای کابین پیش‌ساخته را بهینه کرده تا سازگار با محیط مرتع شود. تجهیزات اصلی نیازهای تقویت برق بادی و ورود به شبکه را برآورده می‌کنند. تجهیزات ثانویه از سنسورها و الگوریتم‌های هوشمند برای پیش‌بینی خرابی‌ها استفاده می‌کنند تا عملکرد قابل اعتماد در مناطق باز و پیچیده تضمین شود.
۴. فناوری‌ها و راه‌حل‌های کلیدی
۴.۱ فناوری الکترونیک قدرت
برای حل مشکلات تخلیه حرارتی، راه‌حل سردسازی مایع + بهینه‌سازی ساختاری اتخاذ شده است. برای سازگاری الکترومغناطیسی، از پوشش مواد محافظ و بهینه‌سازی سیم‌کشی مدار استفاده شده تا عملکرد پایدار تجهیزات تضمین شود.
۴.۲ نظارت و عملیات‌های هوشمند
برای پردازش داده‌ها، پایگاه‌های داده توزیع‌شده، ۵G و محاسبات لبه معرفی شده‌اند تا فشار انتقال را کاهش دهند. تشخیص خرابی از مدل‌سازی داده‌های بزرگ و الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای بهبود دقت استفاده می‌کند. عملیات دور و نگهداری از فناوری‌های VR/AR برای تصویرسازی استفاده می‌کند تا کارایی را افزایش دهد.
۴.۳ طراحی و یکپارچه‌سازی بهینه
طرح تجهیزات از شبیه‌سازی ۳D برای انتخاب راه‌حل بهینه استفاده می‌کند. یکپارچه‌سازی سیستم از طریق استانداردهای یکپارچه و توسعه دستگاه‌های تبدیل مشکلات سازگاری رابط و پروتکل را حل می‌کند. ساختار کابین از مواد مقاوم علیه فشار بالا و طراحی بهینه برای افزایش سازگاری محیطی استفاده می‌کند.
۵. ارزیابی عملکرد و تحلیل مزایا
۵.۱ شاخص‌های عملکرد فنی
یک سیستم شاخص برای ارزیابی عملکرد به طور جامع شامل پایداری تجهیزات (فاصله بین خرابی‌ها، نرخ خرابی و غیره)، کارایی تبدیل انرژی الکتریکی (کارایی ترانسفورماتور، دقت جبران‌سازی بی‌اثر و غیره)، سطح عملیات‌های هوشمند (جمع‌آوری داده‌ها، هشدار زودهنگام خرابی و غیره) و سازگاری محیطی (عملکرد محافظ کابین) ساخته شده است.
۵.۲ روش‌های ارزیابی
سنسورهای با دقت بالا داده‌های تجهیزات و محیط را جمع‌آوری می‌کنند. پس از طبقه‌بندی و تحلیل، مدل‌سازی نرم‌افزاری روندها را پیش‌بینی می‌کند. مقایسه با استانداردهای صنعتی شکاف‌ها را شناسایی می‌کند تا به بهینه‌سازی عملکرد هدایت کند.
۵.۳ مزایای اقتصادی
در مرحله ساخت، پیش‌ساخته‌سازی دوره را کوتاه می‌کند و هزینه‌های سرمایه و ریسک‌های بازسازی را کاهش می‌دهد. در عملیات، عملیات‌های هوشمند هزینه‌های کاری را کاهش می‌دهند و تعمیر سریع خرابی‌ها درآمد تولید برق را افزایش می‌دهند. کوچک‌تر بودن مساحت زمین هزینه‌های زمین را کاهش می‌دهد و مزایای کلی آن از زیرستانسیون‌های سنتی فراتر می‌رود.
۵.۴ مزایای محیطی و اجتماعی
از نظر محیطی، طراحی فشرده مساحت زمین را کاهش می‌دهد و اکوسیستم را محافظت می‌کند. از نظر اجتماعی، آن سرعت پیاده‌سازی پروژه‌های انرژی‌های نو را برای برآورده کردن تقاضای برق افزایش می‌دهد. عملیات‌های هوشمند اشتغال را ترویج می‌دهند و به ترقی صنعتی کمک می‌کنند و توسعه پایدار را حمایت می‌کنند.
۶. نتیجه‌گیری
پس از غلبه بر چالش‌های فنی، زیرستانسیون هوشمند پیش‌ساخته مدولار نیازهای تولید برق انرژی‌های نو را برآورده می‌کند و مزایای اقتصادی، محیطی و اجتماعی را ارائه می‌دهد. با نوآوری فنی و بهبود استانداردها، آن نقش کلیدی در ساخت سیستم قدرت جدید خواهد داشت و بررسی و ترویج مداوم آن ضروری است.
