SST Teknolojisi: Elektrik Üretiminde Tesislerde Veri Analizi Uygulamaları İletimi Dağıtımı ve Tüketiminde Tam Senaryo Analizi

I. Araştırma Arkasındaki Fikir

Güç Sistemi Dönüşüm İhtiyacı

Enerji yapısındaki değişiklikler, güç sistemlerine daha yüksek talepler getiriyor. Geleneksel güç sistemleri yeni nesil güç sistemlerine geçiş yapıyor ve aralarındaki temel farklar aşağıdaki gibidir:

Ⅱ.Sıvı Haldeki Dönüştürücülerin (SST) Çekirdek Uygulama Senaryoları

Yeni güç sistemlerinin arka planında, aktif destek, ağ entegrasyonu düzenleme, esnek bağlantı ve tedarik-talep etkileşimi, zaman-uzay enerji tamamlamaları için kilit gereksinimler haline gelmiştir. SST'ler, üretim, iletim, dağıtım ve tüketim aşamalarına sızdırılır ve belirli uygulamaları şunlardır:

• Üretim Taraflı: Doğrudan bağlantılı şebekeye bağlanan dönüştürücüler, ağ oluşturan ekipman, rüzgar, güneş ve depolama entegrasyonu için orta gerilimli DC dönüştürücüler.

• İletim Taraflı: Orta ve yüksek gerilimli DC dağıtım dönüştürücüler, esnek DC bağlantı cihazları.

• Dağıtım Taraflı: Orta ve düşük gerilimli esnek bağlantı birimleri, esnek dağıtım güç elektronik dönüştürücüler (PET), elektrifikasyon ulaşımı için DC dönüştürücüler.

• Tüketim Taraflı: Hidrojen/alyuminyum üretimi için DC güç kaynakları, doğrudan bağlantılı şarj sistemleri, doğrudan bağlantılı veri merkezi güç kaynakları.

(1) Raylı Taşıma Tekerleme — 25kV Tekerleme PETT

SST tabanlı dönüştürücü sistemleri, nesilden sonraki güç ağlarının inşa edilmesinde temel ekipmandır.

Temel Teknik Kırılmalar:

• Yüksek izolasyonlu yüksek frekanslı topoloji dönüştürme ve yüksek güçli yüksek frekanslı dönüştürücü teknolojileri

• Kompakt tasarım altında yüksek gerilim (AC25kV doğrudan bağlantı) ve yüksek izolasyon teknolojisi (dayanıklılık: 85kV/1dk)

• Güçlü darbeye ve titreşimlere uygunluk, etkin faz değişim soğutması

• Yüksek frekanslı, yüksek verimli dönüşüm topolojileri ve sürme teknikleri, pürüzsüz anahtarlama ile yüksek frekanslı modülasyon kontrolü

Uygulama Sonuçları:

• 2020 yılında 140 km/s hızda EMU'ya monte edildi ve DC1800V çıkışı sağlandı

• Nominal verimlilik %96,7 (mevcut sistemlerden %2 daha yüksektir), güç yoğunluğu %20 arttı

• Tamamen kontrol edilebilir ağ tarafı, aktif filtreleme, reaktif güç kompensasyonu, sıfır manyetize akım ve bekleyen kayıplar olmadan çalışır

• Dünyadaki ilk araçta test edilen 25kV-SST ürünü

(2) Şehir Raylı Taşıma Güç Tedariki — Metro Sistemleri için Çoklu Portlu Enerji Yönlendirici

Çekirdek Tasarım:
Ray gücü, yardımcı güç, enerji depolama ve PV entegrasyonunu destekleyen dört portlu izole yapı.

Temel Teknolojiler:

• IGBT'ler üzerinde dayanan iki seviyeli tam köprü LLC devre topolojisi

• SiC tabanlı DAB devre topolojisi, seri-paralel DC yapılandırması

• Güç cihazları için yumuşak anahtarlama teknolojisi (dal verimliliği ≥%98,5)

• Diode dikdörtgenlerle paralel çalışırken dolaşan akımları ortadan kaldırarak AC ağına bağlı paylaşılan 12-puls dönüştürücü

Uygulama Avantajları:

• Kalın hat frekanslı yeniden üreten dönüştürücüleri ortadan kaldırır; ayak izi %26 küçültülür, kurulum alanı ve inşaat maliyetleri azalır

• Dönüştürücü boş yük kayıpları yoktur, mevcut hatların yeniden donatılmasına olanak sağlar

• Dikdörtgenleştirme, enerji geri beslemesi, reaktif kompensasyon ve harmonik filtreleme işlevlerini entegre ederek çoklu portlu güç akış kontrolünü sağlar

(3) Şarj ve Batarya Değişimi — Elektrikli Araç Şarjı İçin 10kV Doğrudan Bağlı SST

Sistem Yapılandırması:

• 10kV orta gerilimli doğrudan bağlantı, 1MVA kapasite: 1 doğrudan şarj modülü + 2 paylaşılan otobüs ağ modülü

• 300kW ultra hızlı şarj ve altı 120kW hızlı şarj cihazı ile yapılandırılır; PV-depolama entegrasyonu ve orta gerilimli ağ bağlantısı ile uyumludur

Temel Fonksiyonlar:

• Dönüştürücü ve şarj modüllerini entegre eder; geniş aralıklı gerilim düzenleme doğrudan şarjı sağlar, sistem verimliliği ≥%97 (tepe %98,3)

• Ağ desteği ve güç kalitesi yönetimi sağlar, çift yönlü V2G (araç-ağ) ve G2V (ağ-araç) etkileşimini mümkün kılar

(4) Park Güç Tedariki — Düşük Karbonlu Park Enerji Yönlendirici (PV-Depolama-Şarj Entegrasyonu)

Sistem Mimarisi:
SST tabanlı 10kV doğrudan bağlantı enerji yönlendirici, AC10kV ve DC750V portlarına sahiptir, çıkış tarafında pil depolama, DC şarj arayüzü ve DC koruma cihazları bulunur.

Temel Yapılandırma:
315kW SST kabini, 976.12kWp PV, 0.5MW/1.3MWh enerji depolama, 10 DC şarj istasyonu.

Uygulama Değeri:

• PV üretimi ve enerji depolama zirve kesme ile elektrik maliyetlerini azaltır

• İstasyon kapasite talebini azaltır, ağ etkisini bufferler ve mükemmel ölçeklenebilirlik sağlar

• Çıkış tarafındaki "katı hal DC devre kesici + ayrılma anahtarı" kombinasyonu, depolama ve şarj istasyonları için arızayı izole eder

(5) Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu — PV-Hidrojen için DC/DC Enerji Yönlendirici

Temel Parametreler:

• 5MW izole DC/DC dönüştürücü: giriş DC800–1500V, çıkış DC0–850V, hidrojen elektroliz hattına bağlanır

• Tek kabine kapasitesi: 3/6MVA, 3–20MVA'ya ölçeklenebilir; çıkış gerilimi DC0–1300V/2000V'ye uyarlanabilir

Teknik Avantajlar:

• AC iletimine göre dönüştürme aşamalarını azaltır; genel verimlilik %96–%98

• Esnek seri-paralel topolojileri ile yüksek frekanslı izole DC dönüştürücüler, PV, depolama, ray gücü, hidrojen/alyuminyum üretimi için uygun

• Modüler, yapılandırılabilir platform, çeşitli endüstri spesifik DC ağ ihtiyaçlarına uyarlanmıştır

(6) Dağıtım Ağı Optimizasyonu

Orta ve Düşük Gerilimli Esnek Bağlantı Cihazı:

• Yük dengesizliğini, artan dağıtık PV, EV şarj cihazının genişlemesini ve güvenilirliği artırır

• Normal çalışma: asenkron ağ bağlantısı, aktif/reactif güç akışı kontrolü, yenilenebilir entegrasyon iyileştirme ve güç kalitesi izolasyonu

• Arıza durumu: hızlı izolasyon ve otomatik geçiş, kesintileri önlemek için

10kV Doğrudan Bağlı Enerji Depolama Sistemi:

• Orta/yüksek gerilimli ağ bağlantısı hat kayıplarını azaltır

• İki aşamalı dönüşüm geniş aralıklı gerilim düzenleme sağlar

• Modüler PCS ve pil yapılandırması

• Daha esnek kapasite, basamaklı H-köprü topolojisine göre, pil yalıtımı güvenliği ve tam zincir güç akışı kontrolü sağlar

(7) Üretim Taraflı Ağ Bağlantısı — 10kV Doğrudan Bağlı Fotoğrafik Yeni Ağ Arayüzü

Teknik Özellikler:

• Yüksek frekanslı izolasyon + basamaklı CHB ana devre topolojisi

• Kapasite: N×315kVA (ölçeklenebilir), 1500V sistemleriyle uyumlu, verimlilik >%98,3

Temel Avantajları:

• Orta gerilimli doğrudan bağlantı, MPPT (Maksimum Güç Noktası İzleme) ve izolasyon/gerilim düzenleme yapan izole DC-DC

• Basitleştirilmiş iki aşamalı mimari, oldukça verimlidir; 10kV seviyesinde doğrudan ağ taleplerine yanıt verir

• Endüstriyel, ticari ve kırsal dağıtık PV senaryolarına uygundur

(8) Yük Taraflı — SST Tabanlı Veri Merkezi Güç Tedariki

10kV Doğrudan Bağlantı Çözümü:

• 2,5MW güç (315kW × 8), sistem verimliliği %98,3, yüksek frekanslı izole dönüştürme kullanır

• DC tarafında 400VDC DC halka ağı

• Tam PWM kontrol, ağ tarafı güç faktörü >0,99, harmonik <3%

Gelecek Beklentileri

AC/DC dağıtım ağları etrafında merkezlenerek, yenilenebilir enerji, ulaşım, güç tedariki, enerji yönetimi ve arıza korumasına kadar uzanarak, SST'ler şu şekilde kapsamlı bir sistem çözümü sağlar:

• AC/DC hibrit güç tedariki

• Kaynak-ag-yük-depolama entegrasyonu

• Optimize enerji yönetimi ve güç akışı派遣规则与市场机制：传统的“源随荷动”逻辑无法适应双向“负荷-电源-电网”互动。必须开发多向电力流市场机制。 - 标准化与互操作性：多样化的设备接口协议导致供应商之间的互操作性较差。必须推广标准化的通信协议和控制命令集。 - 跨区域协调调度：灵活互联打破了传统分区界限。必须建立统一的责任分配、储备共享和跨区域协调调度框架。 这些挑战需要统一的标准和监控执行机制来解决。