I. Overzicht van vaste toestandstransformatoren (SST)
Een vaste toestandstransformator (SST) is een geavanceerd energieconversieapparaat dat krachtigecomponenten, hoogfrequente transformatoren en besturingscircuits integreert.
In vergelijking met traditionele transformatoren ondersteunt SST AC/AC, AC/DC en DC/DC conversies, en heeft voordelen zoals bidirectionele stroom, intelligente controle en een compact ontwerp.Zijn belangrijkste topologieën omvatten single-stage, two-stage (met LVDC of HVDC links), en three-stage structuren, elk geschikt voor specifieke toepassingsscenario's.
II. Voordelen van SST
Compacte afmetingen en lichtgewicht: Hoogfrequente werking vermindert het volume tot wel 80%.
Hoge efficiëntie: Minder conversiestappen en ondersteuning voor directe DC-aansluiting.
Compatibiliteit met slimme netwerken: Stelt real-time monitoring, spanningregeling, reactieve vermogenscompensatie en foutisolatie in staat.
Integratie met hernieuwbare energie en energieopslag: Directe aansluiting op zonne-energie, windenergie en batterij systemen.
Geschikt voor snelle groeiende markten: Zoals snelladingsstations voor elektrische voertuigen, datacenters en spoorwegtransit.
III. Toepassingsgebieden
Energie-netwerk: Verhoogt de flexibiliteit van het netwerk, ondersteunt bidirectionele stroom en integreert gedistribueerde energiebronnen.
Oplaadinfrastructuur voor elektrische voertuigen (EV): Maakt ultra-snelle oplading (350kW+) mogelijk, Vehicle-to-Grid (V2G) functionaliteit en directe integratie van hernieuwbare energie.
Spoorwegtransit: Vervangt traditionele tractietransformatoren, vermindert gewicht en verbetert efficiëntie.
Datacenters: Verbeterde energie-efficiëntie, verminderde koelbehoeften en ondersteuning voor integratie van hernieuwbare energie.
Maritiem en luchtvaart: Drijft de elektrolysatie-transformatie voort en vermindert CO2-uitstoot.
IV. Technische uitdagingen
Hoge kosten: De kosten van SST zijn 5–10 keer hoger dan die van traditionele transformatoren.
Betrouwbaarheidsproblemen: Zwakke korte-slagweerstand en halfgeleiderapparatuur zijn gevoelig voor spanningsspanningen.
EMI-storing: Hoogfrequente schakeling veroorzaakt elektromagnetische storing, wat complexe filterontwerp vereist.
Isolatie en thermisch beheer: Het gedrag van isolatiematerialen bij hoge frequenties is nog niet volledig beheersbaar.
Gate-aandrijving en -bescherming: Het ontwerp is complex en vereist isolatie en hoge precisie-controle.
V. Marktkansen in het VK
Modernisering van het netwerk: Het VK heeft ongeveer 585.000 substations, waarvan 230.000 distributiesubstations baat kunnen hebben bij SST.
Doelstellingen voor hernieuwbare energie: De doelstellingen voor 2030 omvatten 50GW offshore windenergie en 47GW zonne-energie.
Infrastructuur voor EV-opladen: Er wordt geschat dat er 300.000 openbare laadpalen nodig zullen zijn tegen 2030, en de markt voor ultra-snel opladen heeft enorm potentieel.
Elektrificatie van spoorwegen: Ongeveer 2.880 diesellocomotieven moeten worden vervangen, en het marktpotentieel voor SST bedraagt meer dan £30 miljoen.
Groei van datacenters: De energiebehoefte blijft stijgen, en SST kan energie-efficiëntie en flexibiliteit verbeteren.
VII. De rol van CSA Catapult
Biedt full-chain technische ondersteuning voor SST, inclusief ontwerp, simulatie en prototypeverificatie.
Leidt projecten zoals ASSIST om de ontwikkeling van de Britse binnenlandse high-voltage Si-apparatuur leverketen te bevorderen.
Heeft kerncapaciteiten waaronder multi-objectief optimalisatie, geavanceerde verpakking en thermisch beheer.