SST tehnologija: Analiza u potpunom scenariju proizvodnje prenošenja distribucije i potrošnje električne energije

I. Istraživački pozadina

Potrebe za transformacijom sistema snabdevanja električnom energijom

Promene u strukturi energije postavljaju veće zahteve na sisteme snabdevanja električnom energijom. Tradicionalni sistemi snabdevanja električnom energijom prelaze ka novogeneracijskim sistemima snabdevanja električnom energijom, a ključne razlike između njih su navedene ispod:

Ⅱ.Ključne primene čvrstih transformatora (SST)

Pod okvirom novih sistema snabdevanja električnom energijom, aktivna podrška, regulacija integracije mreže, fleksibilna interakcija i interakcija ponude i potražnje postali su ključni zahtevi za prostorno-vremensku komplementarnost energije. SST se proče svim fazama - proizvodnje, prenosa, raspodele i potrošnje - sa specifičnim primenama kao što su:

• Strana proizvodnje: Direktno povezani konverteri koji se upisuju u mrežu, oprema za formiranje mreže, srednjepritisni DC transformatori za integraciju vjetra, sunca i skladišta.

• Strana prenosa: Srednji- i visokopritisni DC distributivni transformatori, fleksibilni DC interkonekcijski uređaji.

• Strana raspodele: Fleksibilni srednji- i niskopritisni interkonekcijski blokovi, fleksibilni distributivni elektronički transformatori (PET), DC transformatori za električnu transportnu infrastrukturu.

• Strana potrošnje: DC napajanje za proizvodnju vodika/alu-minija, direktno povezani sistemi za punjenje, direktno povezani izvori napajanja za centar podataka.

(1) Trakcijski promet – 25kV trakcijski PETT

Konverterski sistemi bazirani na SST su ključna oprema za gradnju sledeće generacije mreža.

Ključni tehnološki otkrići:

• Visokoizolaciona visokofrekventna topologija pretvorbe i tehnologije visokosnagovnih visokofrekventnih transformatora

• Visoki pritisak (AC25kV direktna veza) i visoka izolaciona tehnologija uz kompaktni dizajn (otpornost na pritisak: 85kV/1min)

• Prilagođavanje snažnim udarcima i vibracijama, efikasno hlađenje promenom faze

• Visokofrekventne, visokoefikasne topologije pretvorbe i tehnike vođenja, visokofrekventna modulaciona kontrola sa gladkim preključivanjem

Rezultati primene:

• Instalirano i testirano na EMU brzinom od 140 km/h 2020. godine, sa izlazom DC1800V

• Nominalna efikasnost od 96,7% (2% više od postojećih sistema), porast gustoće snage za 20%

• Potpuno kontrolisan strani mreže omogućava aktivno filtriranje, reaktivnu kompenzaciju, nula magnetizacijski talas i bez stanja pripravnosti

• Prvi u svetu 25kV-SST proizvod koji je ostvario dinamičko testiranje na vozilu

(2) Napajanje grada – Višestruki energetski router za metrousteze

Osnovni dizajn:
Četvorostruka izolovana struktura koja podržava trakcijsku snagu, pomoćnu snagu, skladištenje energije i integraciju fotovoltaika.

Ključne tehnologije:

• Dvoslojna punomostova LLC kola topologija bazirana na IGBT-ovima

• SiC bazirana DAB kola topologija sa serijsko-paralelnim DC konfiguracijama

• Teknologija mekanog preključivanja za napajanje uređaja (efikasnost grane ≥98,5%)

• Zajednički 12-talasnih transformator povezan na AC mrežu, eliminira cirkulacione struje kada se paralelno spajaju diodni rektifikatori

Prednosti primene:

• Eliminira obujamne regenerativne transformatore na frekvenciji linije; manji otisak za 26%, smanjuje prostor za instalaciju i troškove građevinarstva

• Nema gubitaka transformatora bez opterećenja, omogućava nadogradnju postojećih linija

• Integrira rektifikaciju, povrat energije, reaktivnu kompenzaciju i harmonijsko filtriranje za preciznu kontrolu toka snage višestrukih portova

(3) Punjenje i zamena baterija – 10kV direktno povezani SST za punjenje električnih vozila

Konfiguracija sistema:

• 10kV srednji pritisak direktna veza, kapacitet 1MVA: 1 modul direktnog punjenja + 2 modula za mrežno povezivanje

• Konfigurisan sa 300kW ultra-brzim punjenjem i šest 120kW brzih punjenja; kompatibilan sa integracijom PV-skladišta i vezom srednjeg pritiska

Osnovne funkcije:

• Integrira transformator i module punjenja; širok raspon regulacije napon