SST Texnologiyasi: Elektr energiyasini ishlab chiqarish, uzatish, taqsimlash va foydalanish bo'lgan to'liq scenariy tahlili

I. Taqqoslash orqali oʻrganish

Elektr tizimlari transformatsiyasi talablari

Energetik strukturadagi oʻzgarishlar elektr tizimlari keng masalalarini yaratmoqda. Ancha elektr tizimlari yangi avlodga qatnashmoqda, ular orasidagi asosiy farqlar quyidagilardir:

Ⅱ.Solid-State Transformers (SST)ning asosiy qo'llanma scenariylari

Yangi elektr tizimlarining fonida, aktiv yordam, tarmoq integratsiyasi, nisbiy bog'liqlik va ta'minot-talab munosabati kabi asosiy talablar ko'proq ma'naviy energiya kompensatsiyasiga ega. SSTlar generatsiya, uzatish, taqsimlash va sarflash barcha bosqichlarini o'z ichiga oladi, shu jumladan, quyidagi qo'llanmalar mavjud:

• Generatsiya tomonidan: Tizimga ulangan inverterlar, tizimni yaratish apparatlari, shamol, quvib-tushirish va saqlashni integratsiya qilish uchun o'rta voltajli DC transformatorlar.

• Uzatish tomonidan: O'rta va yuqori voltajli DC taqsimlash transformatorlari, nisbiy DC bog'liklash uchun qurilmalar.

• Taqsimlash tomonidan: O'rta va past voltajli nisbiy bog'liqlik birliklari, nisbiy taqsimlash power electronic transformers (PET), elektrli transport uchun DC transformatorlar.

• Sarflash tomonidan: Gidrogen/alyuminii ishlab chiqarish uchun DC ta'minot, doimiy ulangan zaryad sistemasini, doimiy ulangan ma'lumot markazi ta'minotini.

(1) Temir yo'lli traksiya — 25kV Traksiya PETT

SST asosidagi o'girish tizimlari keyingi avlod elektr tarmoqlarini qurish uchun asosiy qurilmalar hisoblanadi.

Nihoyatgi texnikani yechish:

• Yuqori izolyatsiyali yuqori chastotali topologik o'girish va yuqori quvvatli yuqori chastotali transformator texnologiyalari

• Qisqacha dizaynda (AC25kV doimiy ulangan) yuqori voltaj va yuqori izolyatsiya texnologiyasi (izolyatsiya quvvati: 85kV/1min)

• Kuchli ta'sir va urish sharoitlariga moslash, samarali fazaviy sovuq tekshirish

• Yuqori chastotali, samarali o'girish topologiyalari va haydavchilik usullari, yuqori chastotali modulyatsiya boshqaruv bilan samarali o'tish

Qo'llanma natijalari:

• 2020-yilda 140 km/s so'rab ketayotgan EMU-da o'rnatildi va sinovdan o'tkazildi, DC1800V chiqarishi

• Nominal samaradorlik 96,7% (mevcut tizimlardan 2% yuqori), quvvat sifatida 20% oshishi

• To'liq boshqariladigan tarmoq tomoni aktiv filtratsiya, reaktiv quvvat kompensatsiyasi, nol magnitlangan o'tish aktsiyasi va hech qanday qoldiq yo'qotmalarni ta'minlaydi

• Dunyo bo'lgan 25kV-SST mahsuloti avtomobil yuqorisidagi dinamik sinovni amalga oshirish

(2) Shahar temir yo'llari ta'minoti — Metrosistem uchun ko'p portli energiya routeri

Asosiy dizayn:
Traksiya quvvati, yordamchi quvvati, energiya saqlashi va quvib-tushirish integratsiyasi uchun to'rt portli izolyatsiya struktura.

Asosiy texnologiyalar:

• IGBT asosidagi ikki darajali to'liq most LLC shematika topologiyasi

• SiC asosidagi DAB shematika topologiyasi seriyal-paralel DC konfiguratsiyasi bilan

• Quvvat qurilmalari uchun yumshoq o'tish texnologiyasi (branch samaradorligi ≥98,5%)

• AC tarmoqka ulangan 12-pulsli umumiy transformator, diodli rectifierlar bilan parallel ulangan paytda aylanma aktsiyalarni bekor qiladi

Qo'llanma afzalliklari:

• Katta hajmdagi chastota regeneratsiya transformatorlari ortadan o'chiriladi; 26% kamroq joy talab etadi, o'rnatish joyini va qurilish narxini pasaytiradi

• Transformatorning hech qanday bo'sh yo'qotmalar yo'q, mevcut chiziqlarni takomillashtirish imkoniyati beradi

• Rectifikatsiya, energiya qaytarish, reaktiv kompensatsiya va garmonik filtratsiyani integratsiya qiladi, aniq ko'p portli quvvat oqimini boshqaradi

(3) Zaryad va batareyani almashtirish — Elektrli avtomobillar uchun 10kV doimiy ulangan SST

Tizim konfiguratsiyasi:

• 10kV o'rta voltaj doimiy ulanishi, 1MVA quvvat: 1 doimiy zaryad moduli + 2 umumiy otobus tarmog'i modullari

• 300kW super tez zaryad va altita 120kW tez zaryad qurilmalari bilan o'rnatilgan; quvib-tushirish-saqlash integratsiyasi va o'rta voltajli tarmoq ulanishi bilan moslashadi

Asosiy funksiyalar:

• Transformator va zaryad modullarini integratsiya qiladi; keng diapazonli voltaj boshqaruv doimiy zaryadni ta'minlaydi, tizim samaradorligi ≥97% (yuqori 98,3%)

• Tarmoq yordamini va quvvat sifatini boshqarish imkoniyatini beradi, ikki tomonlama V2G (avto-tarmoq) va G2V (tarmoq-avto) aloqasini ta'minlaydi

(4) Park ta'minoti — PAST park energiya routeri (quvib-tushirish-saqlash-zaryad integratsiyasi)

Tizim arxitekturasi:
SST asosidagi 10kV doimiy ulangan energiya routeri, AC10kV va DC750V portlari bilan, chiqish tomoni batareya saqlash, DC zaryad interfeyslari va DC himoya qurilmalari bilan.

Asosiy konfiguratsiya:
315kW SST shkaf, 976.12kWp quvib-tushirish, 0.5MW/1.3MWh energiya saqlash, 10 ta DC zaryad stantsiyasi.

Qo'llanma qiymati:

• Quvib-tushirish ishlab chiqarishi va energiya saqlash peak-shaving arbitraj orqali elektr narxlarini pasaytiradi

• Stansiya quvvat talabini pasaytiradi, tarmoq ta'sirini buferlaydi va yaxshi kengaytirish imkoniyatini beradi

• Chiqish tomoni "solid-state DC circuit breaker + disconnect switch" kombinatsiyasi saqlash va zaryad stansiyalari uchun xato izolyatsiyasini ta'minlaydi

(5) Quvib-tushirish integratsiyasi — Quvib-tushirish-gidrogen uchun DC/DC energiya routeri

Asosiy parametrlar:

• Sovg'a