Hvað er MVDC-teknólogía? Förmenni ferli og framtíðarstrengur

Miðþrýstur beinn straumur (MVDC) er mikilvæg nýsköpun í orkutengslum, búinn til til að yfirleitast takmarkanir hefðbundinna afmælisstraumskerfa í ákveðnum notkunarmöguleikum. Með því að senda orkurafmagn með beinni straumi við spenna sem venjulega fer frá 1,5 kV upp í 50 kV, sameinar hann förmun hækkrar spennu DC-sendingar yfir lengra veg með fleksibilið lágspennu DC dreifingu. Á bakvið stórflokkaflutt orkurannsóknir og nýjar orkukerfisútgáfur, birtist MVDC sem aðalsamhverf fyrir kerfisnýjun.

Kerfið samanstendur af fjórum atriðum: umskiptastöðum, DC-línum, lyklum og stjórnunarskyddsvélmum. Umskiptastöðvar nota flókina marghluta umskiptatekníku (MMC), sem ná markmiði hágildis umskipta með röðun undirstöðuatriða—hvert með óháðum kapasítörum og orkusemi-gefinum til að rétt stilla spennubil. DC-línurnar nota krosslengda polyetylen skýrslu með metalleit, sem minnkar línuverkfall á mikið. Samhliða DC lyklarnir geta skilt milli villu innan nokkurra millisekúndu, sem tryggir kerfisstöðugleika. Stjórnunarskyddarkerfið, byggt á rauntíma dígitalt sjónbreytilegra kerfa, gerir mögulega millisekúndu stig villustöðu og sjálfsameiningar virkni.

Í praktískri notkun sýnir MVDC margfaldar kosti. Í eldsteypju ákveðingar, 1,5 kV DC ákveðingar minnka ákveðingartíma um 40% og tækin staðgengi um 30% samanburði við hefðbundið AC ákveðingar. Gagnakerfur sem nota 10 kV DC orkarkasta ná yfir 15% hærri orkugildi og um 8% lægra dreifingarverkfall. Úthafs vindrækt með ±30 kV DC safnakerfi minnka neðurlagslínu fjárhagslega kostnað um 20% samanburði við AC og minnka mjök reynsluvirkni. Bæjar símferðaraðgerðir sýna að MVDC dragkerfi geti minnkað miðstöðva tölu um 50%, með endurheimt regeneratív bræðsla orku sem nálgast 92%.

Teknikkin býður upp á þrjá helstu kosti: 10–15% lægra sendingarverkfall en AC kerfi við sama spennustigi, eftir sem er fyrir flóknar dreifingu orkur; engin frekvenssynkronisering, sem einfaldir tengsl milli kerfa; og millisekúndu stig gildireglunarsvæði, sem gefur betri anpassun við sveiflenda orkur. En á móti eru þar áfanga, eins og hærri tæki kostnað og ófullkominn staðalun—sem er, stór magn DC lyklarnir kosta 3–5 sinnum meira en AC jafngildir, og einnig eru samstarflegar alþjóðlegar staðalunareinkunnir enn ekki til.

Staðalun er í hröðunarferli. IEC hefur gefið út IEC 62897-2020 fyrir MVDC línur, Kínvers CEC hefur gefið út Q/GDW 12133-2021 fyrir umskiptastöðvar, og EU Horizon 2020 styrkt MVDC kerfisprófun hefur fullnægt prófun á 18 kV/20 MW kerfi. Innheimt tæki framleiðsla hefur gert árangur: Kínvers framleiðendur eru nú að framleiða 2,5 kV/500 A IGBT hluti með hreyfingar spennujöfnunarrangrunni innan ±1,5%.

Framtíðartrendir eru: tækjamínnkun—SiC byggðar kompakta umskiptavélar geta minnkað rúmmál um 40%; kerfisheimspeki—dígtvenjutekníki bætir orkutæki líftíma spágnækkun yfir 95%; og notkunargreiðsla—rýmis sólarorku mikrohvalsröðunarsendingarkerfi hafa byrjað á jarðarfangprófun með 55 kV DC kerfi. Svo sem orkutækni kostnaður heldur á að falla, er MVDC væntanlegt að verða verklega betri en hefðbundið AC lausnir í dreifingarkerfis uppfærslu árið 2030.

Tækniútbreitung krefst samstarfs á mismunandi sviðum. Orkutækni starfsemi eru að þrópa 3D dígitalt hönnunar verkefni fyrir umskiptastöðvar skipulag og EMI hermun. Háskólakostur eru að fremja nýjar topologíur, með tvövirkt brúabréf umskiptari sem ná 98,7% gildi. Veitingar prufupróf sýna að 20 kV DC smákerfi í verkshöfnum geti hækkt græn orku hlutfall yfir 85%. Þessi aðgerðir veita gildar gögn fyrir teknísku endurbót.

Nýjum orkukerfum er MVDC aðalsamhverf, sem býður upp á tengsl milli UHVDC hryggurkerfa og lágspennu dreifingu til að form bjugga fleksibla, margspenna DC net. Dæmi sýna að inteligent miðstöðvar með 10 kV DC busbar geta hækkt ljósorku upptaka um 25% og haldið mikilvægu hendingar yfir 4 klukkustundir við aðalnet hættu. Svo sem dígitalt netþróun fer fram, MVDC kerfi eru að vinna í samstarfi við hliðarreikning og blockchains til að form bjugga sjálfsamræmd orkuaðalpunkt.

Praktískt verkþáttur krefst athygli: línasetningar má strengt stjórna boggráðu—minnst 25 sinnum línudiametr fyrir 35 kV DC línur. Elektromagnetísk samræming má uppfylla CISPR 22 Class B staðal, með skýrslu efni sem yfir 60 dB. Staðgengi og viðhald ætti að innihalda hitaskoðun með infraröðu hver 3 mánuðir og rauntíma hlutdeildarmat með markmið undir 20 pC, sem tryggir örugg og stöðugan gang.

Frá orku brottför perspektívi, er MVDC aðalsamhverf fyrir null koldkerfi. Hann leyfir beinn DC net tengsl fyrir vind og sólu, sem eyðir 6–8% orkuverkfall frá AC umskipti. Í vetnisframleiðslu, 50 MW elektrolysur með 10 kV DC orku ná 12 prósentum hærri gildi en AC gagnvart. Yfir sviða notkun er að breytast: maglev ferðamenn með 3 kV DC orku minnka dragorku fyrir 18%. Þessar nýsköpunar eru að endur umbúa orku notkun.

Viðskiptaþróun standast mannvængis ónæmis. Það er stór gap í sérfræðingum sem hafa kunnátu bæði í orkutækni og netstaðgengi. Kínvers háskólar hafa sett inn sérstök MVDC áfanga, og Landsins Starfsleyfis Listi hefur nú DC dreifingarverkfræðingur staðfesting. Fyrirtækjalæra miðstöðvar nota fullskala sjónbreytileg plötur til að læra fólki viðhorf við mismunandi villu tilvik. Þessi mannauðar þróunarmóðell er að stymma teknískar brottför tíma og hraska nýsköpunar útfærslu.