Kutoka Kutafiti kwa Mipango: Mkusanyiko wa Ubunifu katika Ukuaji wa Transformer wa Hali ya Kiwango nchini UK

I. Maelezo ya Solid-State Transformers (SST)

Solid-State Transformer (SST) ni kifaa cha ubadilishaji wa nguvu kimataifa ambacho kinajumuisha semikonduktori za nguvu, transforma za kiwango cha juu, na mifano ya kudhibiti.

Ingawa kumpanda na transforma za zamani, SST inaipatia uwezekano wa kubadilisha AC/AC, AC/DC, na DC/DC, na ina vifaa vyenye kipaumbele kama mzunguko wa nguvu kwa pande mbili, udhibiti wa akili, na utaratibu mdogo. Miundo yake muhimu ni miundo ya hatua moja, miundo ya hatua mbili (kunakunzwa na LVDC au HVDC), na miundo ya hatua tatu, kila moja yenye ufanisi katika mahali pamoja yake.

II. Vipimo vya SST

• Ukubwa ndogo na wazi: Ufanyikiano wa kiwango cha juu unaweza kupunguza ukubwa kwa asilimia 80.

• Ufanisi mkubwa: Hatua chache za kubadilisha na ushauri wa kuunganisha moja kwa moja DC.

• Inapatiana na mtandao wa akili: Inaipatia uwezekano wa kuzingatia mara kwa mara, kudhibiti nguvu za voltage, kutambua nguvu za reactive, na kuzuia hitimisho.

• Integreti na nishati ya maridhiano na uzalishaji wa nishati: Inapunguza mstari wa jua, upinde, na mifumo ya batiri.

• Inapatiana na soko la ukuaji wa juu: Kama vile kuchoma tezi sana vya magari ya umeme, vituo vya data, na nyanja za treni.

III. Viwanda vya Kutumia

• Mtandao wa Nguvu: Huongeza uwekezaji wa mtandao, hushiriki nguvu kwa pande mbili, na huunganisha viwanda vya nishati vidogo.

• Kuchoma Magari ya Umeme (EV): Hufanya kuchoma tezi sana (350kW+), funguo ya Gari kwa Mtandao (V2G), na uunganisho wa moja kwa moja wa nishati ya maridhiano.

• Nyanja za Treni: Hupunguza transforma za kuthamini za zamani, hupunguza uzito na kuongeza ufanisi.

• Vituo vya Data: Huongeza ufanisi wa nishati, hupunguza matarajio ya baridi, na hushiriki nishati ya maridhiano.

• Bahari na Ndege: Huhamisha mabadiliko ya umeme na kupunguza hedhi za karboni.

IV. Changamoto za Teknolojia

• Gharama Kubwa: Gharama ya SST ni mara 5–10 ya gharama ya transforma za zamani.

• Matatizo ya Imani: Uwezo mdogo wa kudhibiti hitimisho fupi, na vifaa vya semikonduktori vinavu kwa mshindo wa voltage.

• Maonyesho ya EMI: Ufanyikiano wa kiwango cha juu unachukua maonyesho ya electromagnetic, yanayohitaji ubora wa filter wa kasi.

• Insulation na Mawazo ya Joto: Ufanisi wa zao la insulation kwenye kiwango cha juu haijawahi kujua kwa kutosha.

• Gate Driving na Protection: Ubora unaonekana ni mgumu, unahitaji isolation na udhibiti wa kasi.

V. Nafasi za Soko nchini UK

• Mabadiliko ya Mtandao: Nchini UK kuna substation zaidi ya 585,000, ambazo 230,000 ya distribution zinaweza kupata faida kutoka SST.

• Matakwa ya Nishati ya Maridhiano: Matakwa ya 2030 inajumuisha 50GW ya nishati ya upepo wa bahari na 47GW ya nishati ya jua.

• Infrastrakti ya Kuchoma EV: Inatumai kuwa tunatafsiriwa kuchoma tezi sana (350kW+) na soko la kuchoma tezi sana lina uwezo mkubwa.

• Umeme wa Treni: Tumeingia kusaini kuharibisha treni za diesel zaidi ya 2,880, na uwezo wa soko wa SST unazidi £30 milioni.

• Ukuaji wa Vituo vya Data: Maombi ya nishati yanaendelea kukuza, na SST inaweza kuboresha ufanisi wa nishati na uwepo.

VII. Uelewa wa CSA Catapult

• Hutoa usaidizi wa mfumo mzima kwa SST, ikiwa ni kujenga, kufanikiwa, na kuthibitisha prototype.

• Huleta majukumu kama ASSIST ili kuboresha ukuaji wa mifumo ya supply chain ya Si high-voltage ya UK.

• Huna uwezo wa kuu katika kuzingatia virutubisho vingine, pakaging bora, na mawazo ya joto.