SST టెక్నాలజీ: శక్తి ఉత్పత్తి, ప్రవాహం, వితరణ, మరియు ఉపభోగంలో ఫుల్-సెనరియో విశ్లేషణ

I. పరిశోధన ప్రశ్నలు

శక్తి వ్యవస్థ రూపాంతరణ అవసరాలు

ఎనర్జీ నిర్మాణంలో మార్పులు శక్తి వ్యవస్థల్లో ఎక్కువ ఆవశ్యకతలను తోప్పుతున్నాయి. పారంపరిక శక్తి వ్యవస్థలు కొత్త పేరిట శక్తి వ్యవస్థలకు మారుతున్నాయి, వాటి మధ్య ఉన్న ముఖ్య వ్యత్యాసాలు ఈ క్రింది విధంగా వివరించబడ్డాయి:

Ⅱ.సాలిడ్-స్టేట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల (SST) యొక్క కోర్ అప్లికేషన్ సనాదులు

కొత్త విద్యుత్ వ్యవస్థల నేపథ్యంలో, సక్రియ మద్దతు, గ్రిడ్ ఇంటిగ్రేషన్ నియంత్రణ, సౌలభ్యంగల ఇంటర్‌కనెక్షన్ మరియు సరఫరా-డిమాండ్ పరస్పర చర్య స్పేస్‌టైమ్ ఎనర్జీ పూరకత్వానికి కీలక అవసరాలుగా మారాయి. SSTలు ఉత్పత్తి, బదిలీ, పంపిణీ మరియు వినియోగం అన్ని దశలలో వ్యాపించాయి— ప్రత్యేక అప్లికేషన్లు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

• జనరేషన్ సైడ్: వాయు, సౌర మరియు నిల్వ విద్యుత్ ఇంటిగ్రేషన్ కోసం డైరెక్ట్-కనెక్టెడ్ గ్రిడ్-టైడ్ కన్వర్టర్లు, గ్రిడ్-ఫార్మింగ్ పరికరాలు, మధ్యస్థ-వోల్టేజ్ DC ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు.

• ట్రాన్స్మిషన్ సైడ్: మధ్యస్థ- మరియు అధిక-వోల్టేజ్ DC పంపిణీ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు, సౌలభ్యంగల DC ఇంటర్‌కనెక్షన్ పరికరాలు.

• డిస్ట్రిబ్యూషన్ సైడ్: మధ్యస్థ- మరియు తక్కువ-వోల్టేజ్ సౌలభ్యంగల ఇంటర్‌కనెక్షన్ యూనిట్లు, సౌలభ్యంగల పంపిణీ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు (PET), విద్యుదీకరించబడిన రవాణా కోసం DC ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు.

• వినియోగ వైపు: హైడ్రోజన్/అల్యూమినియం ఉత్పత్తి కోసం DC పవర్ సరఫరాలు, డైరెక్ట్-కనెక్టెడ్ ఛార్జింగ్ సిస్టమ్లు, డైరెక్ట్-కనెక్టెడ్ డేటా సెంటర్ పవర్ సోర్సులు.

(1) రైలు రవాణా ట్రాక్షన్ — 25kV ట్రాక్షన్ PETT

SST-ఆధారిత కన్వర్టర్ సిస్టమ్లు తదుపరి తరం పవర్ గ్రిడ్లను నిర్మించడానికి కీలక పరికరాలు.

ప్రధాన సాంకేతిక విచ్ఛేదాలు:

• అధిక-ఐసోలేషన్ అధిక-పౌనఃపున్య టాపాలజీ మార్పు మరియు అధిక-శక్తి అధిక-పౌనఃపున్య ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ సాంకేతికతలు

• సంపీడిత డిజైన్ లో అధిక-వోల్టేజ్ (AC25kV డైరెక్ట్ కనెక్షన్) మరియు అధిక-ఇన్సులేషన్ సాంకేతికత (ఓల్టేజ్ నిరోధం: 85kV/1min)

• బలమైన ప్రభావం మరియు కంపన పర్యావరణాలకు అనుకూలంగా ఉండటం, సమర్థవంతమైన ఫేజ్-మార్పు చల్లబరుస్తుంది

• అధిక-పౌనఃపున్య, అధిక-సమర్థత మార్పిడి టాపాలజీలు మరియు డ్రైవింగ్ సాంకేతికతలు, సులభ స్విచింగ్‌తో అధిక-పౌనఃపున్య మాడ్యులేషన్ నియంత్రణ

అప్లికేషన్ ఫలితాలు:

• 2020లో 140 km/h EMU లో ఇన్‌స్టాల్ చేసి పరీక్షించారు, DC1800V ని అందిస్తుంది

• 96.7% రేట్ చేయబడిన సమర్థత (ప్రస్తుత సిస్టమ్ల కంటే 2% ఎక్కువ), పవర్ సాంద్రతలో 20% పెరుగుదల

• పూర్తిగా నియంత్రిత గ్రిడ్ వైపు సక్రియ ఫిల్టరింగ్, రియాక్టివ్ పవర్ కంపెన్సేషన్, సున్నా మాగ్నిటైజింగ్ ఇన్‌రష్ కరెంట్ మరియు స్టాండ్‌బై నష్టాలు లేకుండా చేస్తుంది

• వాహనంపై డైనమిక్ పరీక్షను సాధించిన ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి 25kV-SST ఉత్పత్తి

(2) నగర రైలు శక్తి సరఫరా — మెట్రో సిస్టమ్ల కోసం మల్టీ-పోర్ట్ ఎనర్జీ రూటర్

కోర్ డిజైన్:
ట్రాక్షన్ పవర్, సహాయక పవర్, ఎనర్జీ స్టోరేజ్ మరియు PV ఇంటిగ్రేషన్ కు మద్దతు ఇచ్చే నాలుగు పోర్ట్ ఐసోలేటెడ్ నిర్మాణం.

ప్రధాన సాంకేతికతలు:

• IGBTల ఆధారంగా రెండు-స్థాయి ఫుల్-బ్రిడ్జ్ LLC సర్క్యూట్ టాపాలజీ

• సిరీస్-పారలల్ DC కాన్ఫిగరేషన్‌తో SiC-ఆధారిత DAB సర్క్యూట్ టాపాలజీ

• పవర్ పరికరాల కోసం సాఫ్ట్-స్విచింగ్ సాంకేతికత (బ్రాంచ్ సమర్థత ≥98.5%)

• AC గ్రిడ్ కు కనెక్ట్ చేయబడిన షేర్డ్ 12-పల్స్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్, డయోడ్ రెక్టిఫైయర్లతో సమాంతరంగా ఉన్నప్పుడు సర్క్యులేటింగ్ కరెంట్లను తొలగిస్తుంది

అప్లికేషన్ ప్రయోజనాలు:

• భారీ లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ రీజనరేటివ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లను తొలగిస్తుంది; 26% చిన్న పరిమాణం, ఇన్‌స్టాలేషన్ స్థలం మరియు నిర్మాణ ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది

• ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ నాన్-లోడ్ నష్టాలు లేవు, ఉన్న లైన్లను పునరుద్ధరించడానికి అనుమతిస్తుంది

• రెక్టిఫికేషన్, ఎనర్జీ ఫీడ్‌బ్యాక్, రియాక్టివ్ కంపెన్సేషన్ మరియు హార్మోనిక్ ఫిల్టరింగ్ ఏకీకృతం చేస్తుంది, ఖచ్చితమైన మల్టీ-పోర్ట్ పవర్ ఫ్లో నియంత్రణ అందిస్తుంది

(3) ఛార్జింగ్ & బ్యాటరీ స్వాప్ — EV ఛార్జింగ్ కోసం 10kV డైరెక్ట్-కనెక్టెడ్ SST

సిస్టమ్ కాన్ఫిగరేషన్:

• 10kV మధ్యస్థ-వోల్టేజ్ డైరెక్ట్ కనెక్షన్, 1MVA సామర్థ్యం: 1 డైరెక్ట్-ఛార్జింగ్ మాడ్యూల్ + 2 షేర్డ్-బస్ నెట్‌వర్కింగ్ మాడ్యూల్లు

• 300kW అతి త్వరిత ఛార్జింగ్ మరియు ఆరు 120kW వేగవంతమైన ఛార్జర్లతో కూడినవి; PV-నిల్వ ఇం

  ఫోటో వోల్టిక్ ఉత్పత్తి మరియు శక్తి నిల్వ పీక్-షేవింగ్ ఆర్బిట్రేజ్ ద్వారా విద్యుత్ ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది

• స్టేషన్ సామర్థ్య డిమాండ్‌ను తగ్గిస్తుంది, గ్రిడ్ ప్రభావాన్ని బఫర్ చేస్తుంది మరియు అద్భుతమైన స్కేలబిలిటీని అందిస్తుంది

• అవుట్‌పుట్ వైపు "సాలిడ్-స్టేట్ DC సర్క్యూట్ బ్రేకర్ + డిస్ కనెక్ట్ స్విచ్" కలయిక నిల్వ మరియు ఛార్జింగ్ స్టేషన్‌లకు ఫాల్ట్ ఐసొలేషన్‌ను నిర్ధారిస్తుంది

(5) పునరుత్పాదక శక్తి ఏకీకరణ — PV-నుండి-హైడ్రోజన్ కోసం DC/DC ఎనర్జీ రౌటర్

కోర్ పారామితులు:

• 5MW ఐసొలేటెడ్ DC/DC కన్వర్టర్: ఇన్‌పుట్ DC800–1500V, అవుట్‌పుట్ DC0–850V, హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ బస్‌బార్‌కు కనెక్ట్ చేయబడింది

• సింగిల్ క్యాబినెట్ సామర్థ్యం: 3/6MVA, 3–20MVA వరకు స్కేలబుల్; అవుట్‌పుట్ వోల్టేజి DC0–1300V/2000Vకు అనుకూలంగా ఉంటుంది

సాంకేతిక ప్రయోజనాలు:

• AC ట్రాన్స్మిషన్ కంటే కన్వర్షన్ దశలను తగ్గిస్తుంది; మొత్తం సమర్థత 96%–98%

• సౌకర్యవంతమైన సిరీస్-పారలల్ టాపాలజీలతో హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఐసొలేటెడ్ DC ట్రాన్స్ఫార్మర్లు, PV, స్టోరేజ్, రైల్ పవర్, హైడ్రోజన్/అల్యూమినియం ఉత్పత్తికి అనుకూలం

• వివిధ పరిశ్రమలకు సంబంధించిన DC గ్రిడ్ అవసరాలకు అనుకూలంగా ఉండే మాడ్యులార్, కాన్ఫిగర్ చేయదగిన ప్లాట్‌ఫారమ్

(6) పంపిణీ నెట్‌వర్క్ ఆప్టిమైజేషన్

మధ్యస్థ మరియు తక్కువ వోల్టేజి ఫ్లెక్సిబుల్ ఇంటర్ కనెక్షన్ పరికరం:

• లోడ్ అసమతుల్యత, పెరుగుతున్న డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ PV, EV ఛార్జర్ విస్తరణ మరియు విశ్వసనీయతను పెంచడం పై పరిష్కారం ఇస్తుంది

• సాధారణ పనితీరు: ఆక్టివ్/రియాక్టివ్ పవర్ ఫ్లో కంట్రోల్‌తో అసింక్రొనస్ గ్రిడ్ ఇంటర్ కనెక్షన్, పునరుత్పాదకాల ఏకీకరణ మెరుగుపరుస్తుంది మరియు పవర్ క్వాలిటీ ఐసొలేషన్

• ఫాల్ట్ పరిస్థితి: అవుటేజీలను నివారించడానికి వేగవంతమైన ఐసొలేషన్ మరియు ఆటోమేటిక్ స్విచ్ ఓవర్

10kV డైరెక్ట్-కనెక్టెడ్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్:

• మధ్యస్థ/అధిక వోల్టేజి గ్రిడ్ కనెక్షన్ లైన్ నష్టాలను తగ్గిస్తుంది

• రెండు-దశల కన్వర్షన్ విస్తృత పరిధి వోల్టేజి రెగ్యులేషన్‌కు అనుమతిస్తుంది

• మాడ్యులార్ PCS మరియు బ్యాటరీ కాన్ఫిగరేషన్

• కాస్కేడెడ్ H-బ్రిడ్జ్ టాపాలజీతో పోలిస్తే మరింత సౌలభ్యంగా ఉండే సామర్థ్యం, బ్యాటరీ ఇన్సులేషన్ భద్రత మరియు ఫుల్-చైన్ పవర్ ఫ్లో కంట్రోల్‌ను నిర్ధారిస్తుంది

(7) జనరేషన్ వైపు గ్రిడ్ కనెక్షన్ — 10kV డైరెక్ట్-కనెక్టెడ్ ఫోటోవోల్టిక్ న్యూ గ్రిడ్ ఇంటర్‌ఫేస్

సాంకేతిక లక్షణాలు:

• హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఐసొలేషన్ + కాస్కేడెడ్ CHB మెయిన్ సర్క్యూట్ టాపాలజీ

• సామర్థ్యం: N×315kVA (స్కేలబుల్), అవుట్‌పుట్ 1500V సిస్టమ్‌లకు అనుకూలం, సమర్థత >98.3%

కోర్ ప్రయోజనాలు:

• మధ్యస్థ వోల్టేజి డైరెక్ట్ కనెక్షన్ MPPT (గరిష్ఠ పవర్ పాయింట్ ట్రాకింగ్) మరియు ఐసొలేషన్/వోల్టేజి రెగ్యులేషన్ చేసే ఐసొలేటెడ్ DC-DCతో

• సరళీకృతమైన రెండు-దశల ఆర్కిటెక్చర్, అత్యధిక సమర్థత; 10kV స్థాయిలో నేరుగా గ్రిడ్ డిమాండ్‌లకు స్పందిస్తుంది

• పారిశ్రామిక, వాణిజ్య మరియు గ్రామీణ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ PV సనాళాలకు అనుకూలం

(8) లోడ్ వైపు — SST ఆధారిత డేటా సెంటర్ పవర్ సప్లై

10kV డైరెక్ట్-కనెక్షన్ పరిష్కారం:

• 2.5MW పవర్ (315kW × 8), సిస్టమ్ సమర్థత 98.3%, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఐసొలేటెడ్ కన్వర్షన్ ఉపయోగిస్తుంది

• DC వైపు 400VDC DC రింగ్ నెట్‌వర్క్

• పూర్తి PWM కంట్రోల్ గ్రిడ్ వైపు పవర్ ఫ్యాక్టర్ >0.99, హార్మోనిక్స్ <3% సాధిస్తుంది

భవిష్యత్ అవలోకనం

AC/DC పంపిణీ నెట్‌వర్క్‌లపై కేంద్రీకృతమై, పునరుత్పాదకాలు, రవాణా, పవర్ సరఫరా, ఎనర్జీ మేనేజ్‌మెంట్ మరియు ఫాల్ట్ ప్రొటెక్షన్‌కు విస్తరిస్తూ, SSTలు కింది వాటిని కలిగి ఉన్న ఏకీకృత సిస్టమ్ పరిష్కారాన్ని అందిస్తాయి:

• AC/DC హైబ్రిడ్ పవర్ సప్లై

• సోర్స్-గ్రిడ్-లోడ్-స్టోరేజ్ ఏకీకరణ

• ఆప్టిమైజ్ చేసిన ఎనర్జీ మేనేజ్‌మెంట్ మరియు ప

  • డిస్పాచ్ నియమాలు & మార్కెట్ మెకనిజంస్: ప్రధాన లోడ్-ఫాలో లాజిక్ ద్విముఖ లోడ్-సోర్స్-గ్రిడ్ పరస్పర ప్రభావాలను సహనం చేయలేదు. అనేక దశలలో ప్రవాహం కలిగిన మార్కెట్ మెకనిజంస్ అభివృద్ధి చేయబడాలి.

  • ప్రత్యేకతలు & ఇంటరోపరేబిలిటీ: వివిధ డైవైస్ ఇంటర్‌ఫేస్ ప్రామాణికతలు విక్రేతల మధ్య తక్కువ ఇంటరోపరేబిలిటీని ఎదుర్కొంటాయి. ప్రామాణిక మాధ్యమిక ప్రామాణికతలు మరియు నియంత్రణ ఆదేశాల సమితులను ప్రారంభించాలి.

  • క్రాస్-రిజియనల్ సామన్య డిస్పాచ్: శుష్క ఇంటర్కనెక్షన్ పారంపరిక జోనింగ్ అంచెలను తుప్పుచేస్తుంది. ఏకీకృత బాధ్యత కేటాయింపు, రిజర్వ్ శేరింగ్, మరియు క్రాస్-రిజియనల్ సామన్య డిస్పాచ్ ఫ్రేమ్వర్క్స్ ఏర్పాటు చేయాలి.

  ఈ చట్టాలను పరిష్కరించడానికి ఏకీకృత ప్రమాణాలు మరియు నిర్ధారణ నిర్వహణ మెకనిజంస్‌లు అవసరం.