SST Technology: Жарнама ауыстыру және тарату сценарийлеріндегі электр энергиясын өндіру және жұмсарту туралы толық талдау

I. Жетілдіру Арқылы

Электр жүйесінің өзгеруіне қажеттілік

Энергия құрылымының өзгерісі электр жүйелеріне жоғары талаптар қойып отыр. Традиционды электр жүйелері жаңа ұзақ мезгілдік электр жүйелеріне өтуге бастады, олардың арасындағы негізгі айырмашылықтар мынадай:

II. Жұмсартылды түрлендірушілердің (SST) негізгі қолданылу сценарилері

Жаңа энергия жүйелерінің фонында, активті көмек, желіге интеграция, ынтымактастыру, өнімдер мен талаптар арасындағы ынтымактастыру - уақыт-орындық энергиялық комплементарлықтың маңызды талаптары болып табылады. SST-тер өндіру, өту, тарату және пайдалану барысына қатысады, төменде олардың өзара қолданылуы көрсетілген:

• Өндіру жағы: Тікелей қосылатын желіге интеграциялық түрлендірушілер, желін құрастыратын жабдықтар, есепке алған ветроэнергетика, күн энергиясы және сақтау үшін орта напрямдагы DC түрлендірушілер.

• Өту жағы: Орта және жоғары напрямдагы DC тарату түрлендірушілер, ынтымактастыру құрылғылары.

• Тарату жағы: Орта және төмен напрямдагы ынтымактастыру құрылғылары, ынтымактастыру электронды түрлендірушілер (PET), электр транспорт үшін DC түрлендірушілер.

• Пайдалану жағы: Гидроген/алюминий өндіру үшін DC энергия ресурстары, тікелей қосылатын зарядтау жүйелері, тікелей қосылатын деректер центрінің энергия ресурстары.

(1) Темір жол өткізгіш — 25кВ өткізгіш PETT

SST-ге негізделген түрлендіруші жүйелер - келесі поколдің энергия желілерін құрастыру үшін негізгі жабдықтар.

Негізгі техникалық жобалаулар:

• Жоғары айырмашылық жоғары дауысты топологиялық түрлендіру және жоғары өнеркөздік жоғары дауысты түрлендіруші технологиялары

• Компактты дизайн (жоғары напрям: AC25кВ тікелей қосылу) және жоғары изоляция технологиясы (жоғалту: 85кВ/1мин)

• Қатаң соуды және вибрациялық аймақтарға ыңғайлау, өтеффективті фазалық суықтыру

• Жоғары дауысты, өтеффективті топологиялық және жүктеме әдістері, жоғары дауысты модуляциялық басқару және жоюыншы өту

Қолданылу нәтижелері:

• 2020 жылы 140 км/сағ өткізгішке орнатылған және тесттен өткен, DC1800V шығару

• Рейтингдік өндіріс 96,7% (мезгілдік жүйелерден 2% жоғары), өнеркөздік сиректігі 20% артты

• Толығымен басқарылатын желі жағы активті суықтау, реактивті компенсация, нөл магниттік инициализация және басқа жоғалтулары болмайды

• Дүние жүзінде бірінші 25кВ-SST өндірісі, ауылшаруашылық динамикалық тесттерді жүзеге асыру

(2) Шаһар темір жолдарына энергия беру — Метро системасы үшін көптеген портталы энергия роутеры

Негізгі дизайн:
Етістік энергия, көмекші энергия, энергия сақтау және PV интеграция үшін төрт портталы айырмашылық структура.

Негізгі технологиялар:

• IGBT-ге негізделген LLС контур топологиясы

• DC сериялық-параллель конфигурациясына негізделген SiC-ге негізделген DAB контур топологиясы

• Энергия құрылғылары үшін жұмсартылды коммутация технологиясы (бөлік өндіріс ≥98,5%)

• AC желіге қосылатын 12-пульс түрлендіруші, диодтық ректификаторлармен параллель қосылу кезінде циркуляциялық ағымдарды жою

Қолданылу артықшылықтары:

• Айырмашылық линиялық регенерациялық түрлендірушілерді жою; 26% аз айналу аймағы, орнату аймағын және құрылым құнын азайту

• Түрлендірушілердің бос өту жоғалтулары жоқ, мезгілдік жолдардың өңдеуіне мүмкіндік береді

• Ректификация, энергия қайтару, реактивті компенсация және гармоникалық суықтау үшін тәуелсіз бірнеше портталы энергия ағымын басқару

(3) Зарядтау және батарея ауыстыру — ЕV зарядтау үшін 10кВ тікелей қосылатын SST

Жүйе конфигурациясы:

• 10кВ орта напрям тікелей қосылу, 1МВА өндіріс: 1 тікелей зарядтау модулі + 2 ортаңғы автобус жүйелері модулі

• 300кВт өте жылдам зарядтау және алты 120кВт жылдам зарядтау құрылғыларымен қамтамасыз етілген; PV-сақтау интеграциясы және орта напрямдағы желіге қосылуға ыңғайлау

Негізгі функциялар:

• Түрлендіруші және зарядтау модулдерін интеграциялау; жоғары өндіріс (максимум 98,3%) үшін ширекті напрям басқару

• Желіге көмек және энергия сапасын басқару, V2G (ауылшаруашылық-желі) және G2V (желі-ауылшаруашылық) интеракциясын ыңғайлау

(4) Ауылшаруашылық энергия беру — Төмен карбонды ауылшаруашылық энергия роутеры (PV-сақтау-зарядтау интеграциясы)

Жүйе архитектурасы:
SST-ге негізделген 10кВ тікелей қосылатын энергия роутеры, AC10кВ және DC750V порттары, шығыс жағында аккумуляторлық сақтау, DC зарядтау интерфейстері және DC қорғау құрылғылары.

Негізгі конфигурация:
315кВт SST кабинет, 976,12кВтп PV, 0,5МВт/1,3МВт*с сақтау, 10 DC зарядтау станциялары.

Қолданылу бағыты:

• Фотоэлектрическое производство и энергохранилище пик-шевинг арбитраж арқылы электр энергиясының құнын төмендетеді

• Станцияға қажетті қуатты азайту, түскі электр жүйесіне тәсілді болу, және жақсы өсу мүмкіндігін ұсыну

• Шығыс жағындағы "жұмысқа шығармайтын DC цепь көтерісші + бөлікші" комбинациясы энергохранилишелер мен зарядтау станциялары үшін қателерді изолациялауға жардам береді

(5) Жаңартылатын энергия интеграциясы — PV-теңізге DC/DC энергия роутеры

Негізгі параметрлер:

• 5MW изолдас DC/DC конвертор: вход DC800–1500V, шығыс DC0–850V, теңізге электролизатор автобусына қосылу

• Бір кабинеттегі қуат: 3/6MVA, 3–20MVA-ға дейін өсу мүмкіндігі; шығыс напряжение DC0–1300V/2000V-ге ыңғайлау

Техникалық артықшылықтар:

• AC передачасына салыстырғанда айналдыру деңгейлерін азайту; жалпы үздік есебі 96%–98%

• Жоғары дауысты изолдас DC трансформаторлар, гибкая сериялық-параллельдік топологиялар, PV, энергохранилишелер, жел арнасы, теңіз/алюминий өндірісіне ыңғайлау

• Модульді, конфигурацияланатын платформа, аралық өнеркәсіптік DC түскі жүйелерге ыңғайлау

(6) Тарату жүйесін оптимизациялау

Орта және төмен напряжение жиынтық ыңғайлау құрылғысы:

• Жүктердің теңсіздігін, таратылған PV-ның өсуін, EV зарядтау құрылғыларының кеңейтілуін және надеждылықты жақсартуын шешеді

• Нормалды іске қосу: активті/реактивті энергия ағынын басқару, жаңартылатын энергия интеграциясын жақсарту, және энергия сапасын изолациялау

• Қате жағдайында: тез изолациялау және автоматты ауыстыру арқылы қатарлылықты талау

10kV прямой қосылған энергохранилише жүйесі:

• Орта/жоғары напряжение жүйесіне қосылу линиялық жоюларды азайтады

• Екі деңгейлі айналдыру ширек диапазондағы напряжение регуляциясын ыңғайлау

• Модульді PCS және батарея конфигурациясы

• Каскадты H-мост топологиясына қарағанда өзгерту мүмкіндігі жиірек, батарея изоляциясының қауіпсіздігін және толық цепьде энергия ағынын басқаруын қамтиды

(7) Өндірістік жағындағы түскі жүйеге қосылу — 10kV прямой қосылған фотоэлектрическі жаңа түскі интерфейс

Техникалық өзектіліктері:

• Жоғары дауысты изоляция + каскадты CHB негізгі цепть топологиясы

• Қуат: N×315kVA (өсу мүмкіндігі), шығыс 1500V жүйелеріне ыңғайлау, үздік есебі >98.3%

Негізгі артықшылықтар:

• Орта напряжение прямой қосылу, MPPT (максималды қуат нүктесінің треккері) және изоляция/напряжение регуляциясын ыңғайлау үшін изолдас DC-DC

• Сындырылған екі деңгейлі архитектура, өте үздік; 10kV деңгейінде түскі жүйенің талаптарына тікелей жауап береді

• Промышленные, коммерческие және ауылшаруашылық таратылған PV сценарияларына ыңғайлау

(8) Жүк жағы — SST негізінде құрылған деректер орталығының энергия ресурсы

10kV прямой қосылған шешім:

• 2.5MW қуат (315kW × 8), жүйе үздігі 98.3%, жоғары дауысты изоляцияланған айналдыру қолданылады

• DC жағында 400VDC DC дөңгелек тармағы

• Толық PWM басқару түскі жүйедегі күш факторы >0.99, гармоникалар <3%

Будущее развитие

АС/DC тарату жүйелеріне негізделген, жаңартылатын энергия, транспорт, энергия ресурсы, энергия менеджменті және қателерді қорғауға дейін SST-лер интегрированная система шешімін қамтиды:

• АС/DC гибридті энергия ресурсы

• Источник-сеть-нагрузка-хранение интеграциясы

• Энергия менеджментін және энергия ағынын басқару оптимизациялау
  Келесі поколение энергия жүйелерін құруға қолдау.

III. Қолдану қиындықтары және талқылау

(1) Реле қорғауына сәйкестендіру қиындығы
Электр энергиясы трансформаторлары мен традиционды тарату жүйелерінің сәйкестендіру қиындығы зерттелуі керек, әсіресе кіші цикл, жер, және ашық цепть қателері үшін. Қателер арқылы өту уақытында және реле қорғауы үшін координация механизмдерінің анықталуы керек.

(2) Басқару, менеджмент және мониторинг интеграциясының қиындықтары
Жаңа электр энергиясы құрылғыларының кеңінен қолданылуы басқару және мониторингке қосымша адаптация қиындықтарын шешу үшін үш негізгі талаптарға шешімдер қажет:

• • Жабысты жеткізу ережелері және боры тұту механизмтері: Қадимғы “жұмысшы - түкпір” логикасы бірнеше бағыттағы “түкпір-жұмысшы-түрбөлік” әсерлерін қабылдай алмайды. Бірнеше бағыттағы энергия ағысуына арналған боры тұту механизмдерін дамыту керек.

  • Стандарттау және сенімділік: Арнайы түрлі құрылғы интерфейс протоколдары өндірістік шаралар арасындағы сенімділікті төмендетеді. Стандартталған хабарлау протоколдары мен басқару командаларын жетілдіру керек.

  • Аймақтар арасындағы координатты жеткізу: Ерекше интеграция қадимғы аймақ шекараларын бұзылады. Бірізді жоғары мақсатты жобалау, резервті бөлу және аймақтар арасындағы координатты жеткізу құрылымдарын негіздеу керек.

  Бұл шексіздіктер бірізді стандарттар және мониторинг жүзеге асыру механизімдерімен шешілуді талап етеді.