Rozwiązanie optymalizacji ekonomicznej transformatora fotowoltaicznego: Kluczowe ścieżki do obniżenia kosztów i zwiększenia efektywności

Ⅰ. Tło problemu
W elektrowniach fotowoltaicznych, konteneryzowane transformatory zwiększające napięcie (zwane „transformatorami PV”) stanowią około 8%–12% całkowitych inwestycji w sprzęt, podczas gdy ich straty przekraczają 15% całkowitych strat stacji. Tradycyjne metody wyboru często ignorują koszty cyklu życia (LCC), co prowadzi do ukrytych strat ekonomicznych.

Ⅱ. Kluczowe wyzwania ekonomiczne

1. Wysokie początkowe koszty
   • Znaczne premie cenowe dla wysokiej klasy sprzętu importowanego; krajowe alternatywy pozostają niedooptymalizowane.
2. Za duże straty bez obciążenia i ze stratą obciążenia
   • Roczne straty energetyczne wynikające z nieefektywnych transformatorów mogą sięgać 0,5%–1,2% całkowitej produkcji energii.
3. Niekontrolowane koszty konserwacji
   • Częste awarie prowadzą do strat spowodowanych przerwami w pracy; koszty napraw są podwójnie wyższe w odległych obszarach.
4. Niska wykorzystana moc
   • Nadmierna inżynieria powoduje długotrwałą pracę przy lekkim obciążeniu i obniżoną efektywność.

Ⅲ. Rozwiązania optymalizacji ekonomicznej

1. Strategia precyzyjnego rozmiarowania: Unikanie nadmiernych mocy
   • Model dynamicznego dopasowywania mocy
   Używa lokalnych danych o nasłonecznieniu + stosunek DC do AC (zazwyczaj 1,1–1,3) do obliczenia optymalnego współczynnika obciążenia transformatora (zalecany 75%–85%).
   Przykład: Elektrownia o mocy 100MW zastąpiła konwencjonalne transformatory o mocy 160MVA dedykowanymi jednostkami PV o mocy 120MVA, zmniejszając początkowe inwestycje o ¥2,2M, jednocześnie utrzymując straty obciążeniowe.
   • Optymalizacja poziomu napięcia
   Użycie 35kV (zamiast 33kV) dla średniego napięcia obniża koszty kabli o 7%–10% i zmniejsza koszty zakupu sprzętu krajowego.
2. Technologia kontrolowania strat: Rdzeń redukcji kosztów cyklu życia
   • Materiały o niskich stratach
   Transformatory z rdzeniem amorficznym obniżają straty bez obciążenia o 60%–80%. Pomimo 15%–20% wyższego początkowego kosztu, zwrot z inwestycji jest osiągany w ciągu 3–5 lat (obliczone przy ¥0,4/kWh).
   • Inteligentna regulacja mocy
   Regulacja tapu pod obciążeniem (OLTC) umożliwia pracę w trybie niskiej mocy podczas okresów niskiego nasłonecznienia, obniżając straty bez obciążenia o ponad 40%.
3. Synergia lokalizacji i standaryzacji
   • Zastąpienie krajowych komponentów rdzeniowych
   Adoptowanie produkowanych w kraju nanokrystalicznych taśm (o 30% taniej niż Hitachi Metals) i systemów formowania żywicą epoksydową.
   • Projekt modułowy
   Prefabrykowane inteligentne podstacje PV (integrowane transformatory, moduły pierścieniowe, systemy monitorowania) obniżają koszty montażu na miejscu o 20% i skracają harmonogramy o 15 dni.
4. System inteligentnego zarządzania i konserwacji: Redukcja ukrytych kosztów
   • Terminaly monitorowania IoT
   Monitorowanie w czasie rzeczywistym temperatury oleju, częściowego wyładowania i prądów uziemienia rdzenia optymalizuje cykle konserwacji, obniżając nieoczekiwane przerwy w pracy.
   Dane: Inteligentna diagnostyka zwiększa MTBF do 12 lat i obniża koszty O&M o 35%.
   • Udział w odpowiedzi sieciowej
   Regulacja tapów transformatora w celu wsparcia napięcia generuje dochód z usług wspomagających sieci (¥30–80/MW·zdarzenie).
5. Zastosowania dźwigni finansowej
   • Instrumenty finansowe zielone
   Wykorzystanie tanich zielonych kredytów (10%–15% poniżej stawek referencyjnych) do efektywnej zakupu sprzętu.
   • Umowy o wydajności energetycznej (EPC)
   Dostawcy gwarantują progi efektywności, rekompensując luki w kosztach energii elektrycznej, jeśli nie zostaną spełnione.

Ⅳ. Kwantyfikacja ekonomiczna (przykład elektrowni 100MW)