SST- tegnologie: Volledige Scenario-analise in Kragopwekking Overdracht Distribusie en Verbruik

I. Navorsing-agtergrond

Behoeftes van die transformasie van kragstelsels

Veranderinge in die energiestrukture stel hoër eise aan kragstelsels. Tradisionele kragstelsels skuif oor na nuwe-generasie kragstelsels, met die kernverskille tussen hulle soos volg uiteengesit:

Ⅱ. Kern Toepassingskennisscenario's van Vaste-Staat Transformators (SST)

In die konteks van nuwe kragstelsels het aktiewe ondersteuning, netwerkintegrasie-regulering, fleksibele interkoppeling en vraag-aanbod-interaksie sleutelvereistes geword vir ruimtelike-tyd energiekomplementariteit. SST's deurdring alle fases—generasie, oordrag, verspreiding en verbruik—met die volgende spesifieke toepassings:

• Generasiekant: Direkverbinde netgekoppelde omsetters, netvormende toerusting, mediumspanning DC-transformators vir die integrasie van wind-, son- en berging.

• Oordragskant: Medium- en hoëspanning DC-verspreidings-transformators, fleksibele DC-interkoppelingtoestelle.

• Verspreidingskant: Medium- en lae-spanning fleksibele interkoppelingeenhede, fleksibele verspreidings krag-elektroniese transformators (PET), DC-transformators vir geëlektrifiseerde vervoer.

• Verbruikerskant: DC-kragbronne vir waterstof/aluminium-produksie, direkverbinde oplaai-stelsels, direkverbinde data sentrumkragbronne.

(1) Spoorvervoer Traksie — 25kV Traksie PETT

Op SST-gebaseerde omsetterstelsels is kernapparatuur vir die bou van volgende-generasie kragnette.

Sleutel Tegniese Deurbreekpunte:

• Hoë-isolasie hoë-frekwensie topologie-omskakeling en hoë-vermoe hoë-frekwensie transformator-tegnologieë

• Hoëspanning (AC25kV direkte verbinding) en hoë-isolasie tegnologie onder kompakte ontwerp (standvastigheid: 85kV/1min)

• Aanpassing aan sterk impak- en vibrasie-omgewings, doeltreffende fase-veranderingskoeling

• Hoë-frekwensie, hoë-doeltreffendheid omsettopologieë en dryf tegnieke, hoë-frekwensie modulasiebeheer met gladde skakeling

Toepassingsresultate:

• Geïnstalleer en getoets op 'n 140 km/h EMU in 2020, lewer DC1800V uit

• Geanneerse doeltreffendheid van 96.7% (2% hoër as bestaande stelsels), 20% toename in kragdigtheid

• Volledig beheerde netwerkkant maak aktiewe filtering, reaktiewe kragkompensasie, nul magneettrekinsetstroom en geen stand-by verliese moontlik nie

• Wêreld se eerste 25kV-SST produk wat dinamiese toetsing op voertuigvlak behaal het

(2) Stedelike Spoor Kragvoorsiening — Veelpoort Energie-router vir Metrosisteme

Kernontwerp:
Vierpoort geïsoleerde struktuur wat traksiekrag, hulpkrag, energieberging en PV-integrasie ondersteun.

Sleuteltegnologieë:

• Tweevlak volbrug LLC-skermsketstopologie gebaseer op IGBT's

• SiC-gebaseerde DAB-skermsketstopologie met serie-parallel DC-opstelling

• Sag-skakeltegnologie vir kragtoestelle (takdoeltreffendheid ≥98.5%)

• Gedeelde 12-puls transformator gekoppel aan AC-net, elimineer sirkulerende strome wanneer parallel met diode-omsettere

Toepassingsvoordele:

• Elimineer ommetloop lynfrekwensie regeneratiewe transformators; 26% kleiner voetspoor, verminder installasie-ruimte en konstruksiekoste

• Geen transformator no-load verliese, moontlikheid tot herbou van bestaande lyne

• Integreer omsetting, energie-terugvoer, reaktiewe kompensasie en harmoniese filtering vir presiese veelport kragvloeibeheer

(3) Oplaaier & Batteryskakel — 10kV Direkverbinde SST vir EV-Oplaaier

Stelselkonfigurasie:

• 10kV mediumspanning direkte verbinding, 1MVA kapasiteit: 1 direk-oplaaimodule + 2 gedeelde-bus netwerksmodules

• Geconfigureer met 300kW ultra-vinnige oplaaier en ses 120kW vinnige oplaaiers; kompatibel met PV-berging integrasie en mediumspanning netwerkverbinding

Kernfunksies:

• Integreer transformator en oplaaimodules; wyd-reeks spanningregulering maak direk-ooplaai moontlik, stelseldoeltreffendheid ≥97% (piek 98.3%)

• Voorsien netwerkondersteuning en kragkwaliteitsbestuur, moontlik bidireksionele V2G (voertuig-na-net) en G2V (net-na-voertuig) interaksie

(4) Park Kragvoorsiening — Lae-Koolstof Park Energie-router (PV-Berging-Oplaaier Integrering)

Stelselargitektuur:
10kV direkverbonde energie-router gebaseer op SST, met AC10kV en DC750V poorte, met batteryberging, DC-oplaai-interfaces en DC-beskermtoestelle aan die uitgangsyster.

Kernkonfigurasie:
315kW SST-kabinet, 976.12kWp PV, 0.5MW/1.3MWh energieberging, 10 DC-oplaaistasies.

Toepassingswaarde:

• Maak gebruik van intelligente beheerstrategieë om fotovoltaïese generasie, energieberging en elektriese voertuig-oplaai te koördineer, verbeter netwerkstabiliteit en -doeltreffendheid

• Laer bedryfskoste en verhoogde energiehanteringkapasiteit deur optimale belastingprofielbeheer

• Moontlikheid tot terugvoer van oorskottige PV-energie na die hoofnetwerk, ondersteun duursame ontwikkeling

Verlaag elektrisiteitskoste deur PV-opwekking en energieopslag piek-skaaf arbitrage

(5) Vernuutbare Energie-integrasie — DC/DC Energie-router vir PV-na-waterstof

Kernparameters:

• 5MW geïsoleerde DC/DC omskakelaar: inset DC800–1500V, uitset DC0–850V, verbonden met waterstof elektroliseer busbal

• Enkel kabinet kapasiteit: 3/6MVA, skaalbaar van 3–20MVA; uitsetspanning aanpasbaar tot DC0–1300V/2000V

Tegniese voordele:

• Verminder omskakelingsfases in vergelyking met AC oordrag; algehele doeltreffendheid 96%–98%

• Hoogfrekwensie geïsoleerde DC transformators met buigsame reeks-paralel topologieë, geskik vir PV, opslag, spoorwegkrag, waterstof/aluminium vervaardiging

• Modulêre, konfigureerbare platform aangepas aan verskeie bedryfsgebied spesifieke DC roedeverwante behoeftes

(6) Verspreidingsnet Optimering

Medium- en Lae-spanning Buigsame Interkonneksie Toestel:

• Hanteer belasting onevenwichtigheid, stygende verdeelde PV, EV laadstasie uitbreiding, en betroubaarheid verbetering

• Normale operasie: asinkrone roede interkonneksie met aktiewe/reactiewe kragvloei beheer, verbeterde vernuutbare integrasie, en kragkwaliteit isolering

• Fout toestand: vinnige isolering en outomatiese oorskakeling om uitval te voorkom

10kV Direkte-verbonden Energie-opslag Stelsel:

• Medium/hogespannings roede verbinding verlaag lynverliese

• Tweedelig omskakeling maak wye bereik spanningsregulerings moontlik

• Modulêre PCS en batterij konfigurasie

• Buigsamer kapasiteit in vergelyking met gekaskadeerde H-brug topologie, wat batterij isolasie veiligheid en volledige ketting kragvloei beheer verseker

(7) Roede Verbinding aan Opwekking Kant — 10kV Direkte-verbonden Fotovoltaïese Nuwe Roede Interface

Tegniese Kenmerke:

• Hoogfrekwensie isolering + gekaskadeerde CHB hoofroete topologie

• Kapasiteit: N×315kVA (skaalbaar), uitset kompatibel met 1500V stelsels, doeltreffendheid >98.3%

Kernvoordele:

• Medium-spanning direkte verbinding met geïsoleerde DC-DC uitvoer MPPT (Maximum Power Point Tracking) en isolering/spanningsregulerings

• Gevorderde tweeledige argitektuur, hoogs doeltreffend; reageer direk op roede behoeftes op 10kV vlak

• Toepaslik op industriële, kommersiële, en landelike verdeelde PV scenario's

(8) Belasting Kant — Data Sentrum Kragtoevoer Gebaseer op SST

10kV Direkte-verbinding Oplossing:

• 2.5MW krag (315kW × 8), stelsel doeltreffendheid 98.3%, gebruik hoogfrekwensie geïsoleerde omskakeling

• 400VDC DC ringnetwerk aan DC kant

• Volledige PWM beheer bereik roede-kant kragfaktor >0.99, harmonieke <3%

Toekomsuitkyk

Gesentreer op AC/DC verspreidingsnetwerke, uitstrekkend na vernuutbare hulpbronne, vervoer, kragtoevoer, energiebestuur, en foutbeskerming, SST's maak 'n geïntegreerde stelseloplossing moontlik wat die volgende insluit:

• AC/DC hibriede kragtoevoer

• Bron-roede-belasting-opslag integrasie

• Geoptimeerde energiebestuur en kragvloei skedulering
  Ondersteun die bou van volgende generasie kragstelsels.

III. Toepassingsuitdagings en Bespreking

(1) Oorgangsbeskerming Verenigbaarheid Uitdaging
Navorsing is nodig oor die verenigbaarheid tussen krag-elektroniese transformateurs en tradisionele verspreidingsstelsels, veral vir kortsluit, grond, en open-sirkel foute. Duidelike beheerstrategieë tydens fout-oorbrugging en koördinasiemechanismes vir oorgangsbeskerming moet gestel word.

(2) Skedulerings-, Bestuurs-, en Moniterings-integrasie Uitdagings
Die wydverspreide aanvaarding van nuwe krag-elektroniese toerusting bring aanpassingsprobleme in skedulering en monitering, wat oplossings vereis vir drie kernbehoeftes:

• • Afsendingreëls & markmekanismes: Die tradisionele “bronne volg belasting”-logika kan nie tweerigting “belasting-bronnetjies-netwerk”-interaksies akkommodeer nie. Multi-rigting elektrisiteitsvloed-markmekanismes moet ontwikkel word.

  • Standaardisering & interoperabiliteit: Uiteenlopende toestelinterface-protokolle lei tot swak interoperabiliteit tussen vervaardigers. Gestandaardiseerde kommunikasie-protokolle en beheerbevelstelle moet bevorder word.

  • Oorregional gesamentlike afsending: Buigsame interverbinding breek die tradisionele zoneringgrense. Eenheid van verantwoordelikhedebepaling, reservecodeling, en oorregional gesamentlike afsendingkader moet opgestel word.

  Hierdie uitdagings vereis eenheidsstandaarde en moniteringuitvoeringsmekanismes om opgelos te word.