تكنولوجيا SST: تحليل شامل لسيناريوهات إنتاج ونقل وتوزيع واستهلاك الكهرباء
I. خلفية البحث
احتياجات تحويل نظام الطاقة
التغيرات في هيكل الطاقة تضع مطالب أعلى على أنظمة الطاقة. أنظمة الطاقة التقليدية تنتقل نحو الأنظمة الجديدة للطاقة، مع الاختلافات الأساسية بينهما كالتالي:
| الأبعاد | نظام الطاقة التقليدي | نظام الطاقة الجديد |
| شكل الأساس التقني | نظام ميكانيكي كهرومغناطيسي | يسيطر عليه الآلات المتزامنة ومعدات الإلكترونية الطاقة |
| شكل الجانب الإنتاجي | الطاقة الحرارية بشكل أساسي | تسيطر عليها طاقة الرياح والطاقة الشمسية، مع وضعين مركزيين ومنتشر |
| شكل الجانب الشبكي | شبكة كبيرة الحجم واحدة | تعايش شبكة كبيرة الحجم وشبكة صغيرة (ميكروغرد) |
| شكل الجانب المستخدم | مستهلكو الكهرباء فقط | المستخدمون هم مستهلكو الكهرباء وإنتاجوها |
| نمط التوازن الكهربائي | إنتاج يتبع الحمل | تفاعل بين مصدر الطاقة والشبكة والحمل والتخزين |
Ⅱ. السيناريوهات الرئيسية لتطبيقات المحولات الصلبة (SST)
تحت خلفية الأنظمة الجديدة للطاقة، أصبح الدعم النشط والاندماج التنظيمي للشبكات والربط المرن والتداخل بين العرض والطلب متطلبات رئيسية لتكميل الطاقة الزمانية والمكانية. تتغلغل SSTs في جميع المراحل - الإنتاج والنقل والتوزيع والاستهلاك - مع التطبيقات التالية:
جانب الإنتاج: محولات ربط مباشرة بالشبكة، معدات تشكيل الشبكة، محولات متوسطة الجهد ذات التيار المباشر لدمج طاقة الرياح والطاقة الشمسية والتخزين.
جانب النقل: محولات توزيع ذات جهد متوسط وعالي، أجهزة اتصال مرنة بالتيار المباشر.
جانب التوزيع: وحدات اتصال مرنة ذات جهد متوسط ومنخفض، محولات إلكترونية للطاقة المرنة (PET)، محولات ذات تيار مباشر للنقل الكهربائي.
جانب الاستهلاك: مصادر طاقة ذات تيار مباشر لإنتاج الهيدروجين والألومنيوم، أنظمة شحن مباشرة، مصادر طاقة مباشرة لمراكز البيانات.
(1) الجذب في النقل السككي — PETT بجهد 25kV
أنظمة التحويل القائمة على SSTs هي معدات أساسية لبناء شبكات الطاقة الجيل القادم.
الإنجازات الفنية الرئيسية:
تحويلات توبولوجية عالية التردد عازلة وتقنيات المحولات ذات قوة عالية وتيرة عالية
جهد عالي (AC25kV متصل مباشرة) وتقنية عزل عالية تحت تصميم مضغوط (تحمل الجهد: 85kV/1 دقيقة)
تكيف مع البيئات ذات الصدمات والاهتزازات القوية، تبريد فعال بتغيير المرحلة
توبولوجيات وتقنيات تحويل عالية التردد وكفاءة عالية، التحكم في التردد العالي مع التحويل السلس
نتائج التطبيق:
تم تركيبها واختبارها على قطار EMU بسرعة 140 كم/ساعة في عام 2020، ينتج DC1800V
كفاءة مقدرة 96.7% (أعلى بنسبة 2% من الأنظمة الموجودة)، زيادة بنسبة 20% في كثافة الطاقة
التحكم الكامل في جانب الشبكة يسمح بالتصفية النشطة، تعويض الطاقة غير النشطة، عدم وجود تيار مغناطيسي أثناء التشغيل وعدم وجود خسائر في الانتظار
أول منتج 25kV-SST في العالم لتحقيق اختبار ديناميكي محمول على العربة
(2) تزويد الطاقة للسكك الحديدية الحضرية — موجه الطاقة متعدد المنافذ لنظم المترو
التصميم الأساسي:
بنية عازلة بأربع منافذ تدعم الطاقة الجذبية، الطاقة المساعدة، التخزين، وتكامل الطاقة الشمسية.
التقنيات الرئيسية:
توبولوجيا دائرة كاملة الجسر ثنائية المستوى على أساس IGBTs
توبولوجيا دائرة DAB على أساس SiC مع تكوين سلسلة موازية للتيار المباشر
تقنية التحويل الناعم للأجهزة الكهربائية (كفاءة الفرع ≥98.5%)
محول مشترك 12 نبضة متصل بشبكة التيار المتردد، يزيل التيار الدوري عند التوازي مع مصافي التيار المتردد
مزايا التطبيق:
يزيل المحولات التجديدية الضخمة؛ مساحة أقل بنسبة 26%، مما يقلل من مساحة التركيب وتكلفة البناء
لا يوجد خسائر في المحول بدون حمل، مما يسمح بإعادة تجهيز الخطوط القائمة
يتضمن التقويم والردود الطاقوية والتعويض اللاخطي والتصفية الذبذبية للتحكم الدقيق في تدفق الطاقة متعدد المنافذ
(3) الشحن وتبديل البطاريات — SST متصل مباشرة بجهد 10kV للشحن الكهربائي
تكوين النظام:
اتصال مباشر بجهد متوسط 10kV، طاقة 1MVA: وحدة شحن مباشرة + 2 وحدة شبكة مشتركة
مزودة بشاحن فائق السرعة بقوة 300kW وستة شواحن سريعة بقوة 120kW؛ متوافقة مع دمج الطاقة الشمسية والتخزين والاتصال بشبكة الجهود المتوسطة
الوظائف الأساسية:
