Nozīmīgs solis no pētījumiem līdz ieviešanai: Inovācijas skūpsts Lielbritānijas cietvielu transformatoru attīstībā

I. Solid State Transformatoru (SST) apskats

Solid State Transformators (SST) ir paātrināts enerģijas pārveidošanas ierīce, kas integrē enerģijas poluoktadātus, augstfrekvenčus transformatorus un vadības shēmas.

Salīdzinājumā ar tradicionālajiem transformatoriem, SST atbalsta AC/AC, AC/DC un DC/DC pārveidošanu, un tās priekšrocības ietver divvirziena enerģijas plūsmu, inteliģento vadību un kompakto dizainu. Tās galvenās topoloģijas ietver vienreizēju, divreizēju (ar zemu spriegumu vai augstu spriegumu DC saiti) un trīsreizēju struktūras, katra piemērota konkrētiem lietojuma scenārijiem.

II. SST priekšrocības

• Kompakts izmērs un mazs svars: Augstfrekvenča darbība samazina tilpumu līdz 80%.

• Augsta efektivitāte: Mazāk konvertēšanas stadijas un atbalsts tiešai DC savienojamībai.

• Saderība ar gudru tīklu: Ļauj reala laika monitoringu, sprieguma regulēšanu, reaktivās jaudas kompensāciju un defektu izolāciju.

• Integrācija ar atjaunojamo enerģiju un enerģijas uzglabāšanu: Tieši savieno saules, vēja un akumulatoru sistēmas.

• Piemērots augstas izaugsmes tirgiem: Piemēram, rītdienas elektromobiļu ātrā uzlāde, datu centri un dzelzceļa transporta.

III. Lietojuma jomas

• Enerģijas tīkls: Palielina tīkla elastību, atbalsta divvirziena enerģijas plūsmu un integrē sadalītas enerģijas resursus.

• Elektromobiļu (EV) uzlāde: Ļauj superātru uzlādi (350kW+), Veicināšanu no transporta uz tīklu (V2G) funkcionalitāti un tiešu atjaunojamo enerģiju integrāciju.

• Dzelzceļa transports: Aizstāj tradicionālos traksi transformatorus, samazina svaru un uzlabo efektivitāti.

• Datu centri: Uzlabo enerģijas efektivitāti, samazina dzesēšanas prasības un atbalsta atjaunojamo enerģiju integrāciju.

• Jūras un aviācijas nozare: Veicina elektrifikācijas transformāciju un samazina oglekļa emisijas.

IV. Tehniskie izaicinājumi

• Augsta cena: SST cena ir 5–10 reizes lielāka nekā tradicionālo transformatoru cena.

• Uzticamības problēmas: Vāja īssaites izturība, un poluoktadātu ierīces ir jutīgas pret sprieguma stresu.

• EMI interferencija: Augstfrekvenča mainīšana rada elektromagnētisko interferenci, kas prasa sarežģītu filtra dizainu.

• Izolācija un termiskā pārvaldība: Izolējošo materiālu veiktspēja augstās frekvences apstākļos nav pilnībā odomāta.

• Vārtu pārvade un aizsardzība: Dizains ir sarežģīts, prasot izolāciju un augstprecīzu kontrolēšanu.

V. Tirgus iespējas Lielbritānijā

• Tīkla modernizācija: Lielbritānijā ir aptuveni 585 000 substanču, no kuriem 230 000 sadalīšanas substanču varētu iegūt labumu no SST.

• Atjaunojamās enerģijas mērķi: 2030. gada mērķi ietver 50 GW jūras vēja enerģijas un 47 GW saules enerģijas.

• EV uzlādes infrastruktūra: Lielbritānijā līdz 2030. gadam būs nepieciešami aptuveni 300 000 sabiedriski pieejami uzlādes punkti, un superātrās uzlādes tirgus potenciāls ir liels.

• Dzelzceļa elektrifikācija: Aptuveni 2 880 dienzela lokomotīves jāaizstāj, un SST tirgus potenciāls pārsniedz £30 miljonus.

• Datu centru izaugsme: Enerģijas patēriņa prasības turpinās pieaugt, un SST var uzlabot enerģijas efektivitāti un elastību.

VII. CSA Catapult loma

• Piedāvā pilnvaru tehnisko atbalstu SST, tostarp dizainu, simulāciju un prototipa verifikāciju.

• Vada projektus, piemēram, ASSIST, lai veicinātu Lielbritānijas mājās ražoto augstsprieguma Si ierīču piegādes ķēdes attīstību.

• Iesaista galvenās spējas, tostarp daudzobjektīvo optimizāciju, progresīvu pakotni un termisko pārvaldību.