Od istraživanja do implementacije: Inovativni skok u razvoju čvrstotransformatora u Ujedinjenom Kraljevstvu
I. Pregled čvrstotransformatora (SST)
Čvrstotransformator (SST) je napredan uređaj za pretvorbu struje koji integriše poluprovodničke elemente visokih snaga, transformatore visoke frekvencije i kontroloske krugove.
U usporedbi s tradicionalnim transformatorima, SST podržava pretvorbe AC/AC, AC/DC i DC/DC, te ima prednosti poput dvosmjernog toka struje, pametnog upravljanja i kompaktnog dizajna. Njegove glavne topologije uključuju jednostepene, dvostepene (s LVDC ili HVDC vezama) i trostepene strukture, svaka odgovarajuća specifičnim scenarijima primjene.
II. Prednosti SST
Kompaktna veličina i lagana težina: Rad na visokoj frekvenciji smanjuje volumen do 80%.
Visoka učinkovitost: Manje faze pretvorbe i podrška za direktnu DC vezu.
Kompatibilnost s pametnim mrežama: Omogućuje stvarno vrijeme nadzora, regulaciju napona, kompenzaciju reaktivne snage i izolaciju grešaka.
Integracija s obnovljivim izvorima energije i pohranom energije: Direktno povezuje sustave solarnih, vjetračnih i baterijskih sustava.
Pogodan za tržišta visokog rasta: Poput brzog punjenja električnih vozila, podatkovnih centara i željezničkog prometa.
III. Područja primjene
Energetska mreža: Unapređuje fleksibilnost mreže, podržava dvosmjerni tok struje i integrira distribuirane izvore energije.
Punjenje električnih vozila (EV): Omogućuje ultra-brzo punjenje (350kW+), funkcionalnost Vozilo-do-mreže (V2G) i direktnu integraciju obnovljivih izvora energije.
Željeznički promet: Zamjenjuje tradicionalne trakcijske transformatore, smanjuje težinu i poboljšava učinkovitost.
Podatkovni centri: Poboljšava energetsku učinkovitost, smanjuje potrebu za hlađenjem i podržava integraciju obnovljivih izvora energije.
Morski i zračni promet: Potiče transformaciju elektromobiliteta i smanjuje emisije ugljičnog dioksida.
IV. Tehnički izazovi
Visoka cijena: Cijena SST-a je 5–10 puta veća od cijene tradicionalnih transformatora.
Problemi s pouzdanosti: Slaba otpornost na kratko zatvorene krugove, a poluprovodnički elementi su osjetljivi na naponsku stresu.
EMI smetnje: Frekventno preklapanje uzrokuje elektromagnetske smetnje, što zahtijeva složeni dizajn filtra.
Izolacija i termalno upravljanje: Performanse izolacijskih materijala na visokim frekvencijama još nisu u potpunosti savladane.
Upravljanje kapičnim pogonom i zaštita: Dizajn je složen, zahtijeva izolaciju i precizno upravljanje.
V. Tržišne prilike u Ujedinjenom Kraljestvu
Modernizacija mreže: Ujedinjeno Kraljestvo ima približno 585.000 transformatorskih stanica, od kojih može proći koristi od SST-a 230.000 distribucijskih transformatorskih stanica.
Ciljevi obnovljive energije: Ciljevi za 2030. godinu uključuju 50 GW pomorske vjetroenergije i 47 GW solarnih energija.
Infrastruktura za punjenje EV: Procjenjuje se da će do 2030. godine biti potrebno oko 300.000 javnih naplatnih stupova, a tržište za ultra-brzo punjenje ima ogroman potencijal.
Elektrifikacija željeznice: Trebalo bi zamijeniti približno 2.880 dizelskih lokomotiva, a potencijal tržišta SST-a prelazi £30 milijuna.
Rast podatkovnih centara: Zahtjev za strujom nastavlja rasti, a SST može poboljšati energetsku učinkovitost i fleksibilnost.
VII. Uloga CSA Catapult
Pruža tehničku podršku cijele lanac za SST, uključujući dizajn, simulacije i verifikaciju prototipa.
Vodi projekte poput ASSIST-a kako bi promovirao razvoj domaćeg lanca opskrbivanja visokonaponskih Si uređaja u UK-u.
Posjeduje ključne sposobnosti uključujući višeciljnu optimizaciju, napredno pakiranje i termalno upravljanje.
