โซลูชันแบบบูรณาการสำหรับหม้อแปลงสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เชื่อมต่อระบบ: การเลือก การออกแบบ และการดูแลรักษาอัจฉริยะ
โซลูชันแบบบูรณาการสำหรับทรานสฟอร์เมอร์สถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า: การเลือก ออกแบบ และการบำรุงรักษาอัจฉริยะ
1 ฟังก์ชันหลักและการพัฒนาเทคโนโลยีของทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแสงอาทิตย์
ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า ทรานสฟอร์เมอร์เป็นศูนย์กลางในการแปลงพลังงานที่สำคัญ ประสิทธิภาพของทรานสฟอร์เมอร์มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของสถานีผลิตไฟฟ้าและความเสถียรของระบบไฟฟ้า โดยใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มแรงดันไฟฟ้า AC ระดับต่ำจากอินเวอร์เตอร์ (ทั่วไปอยู่ที่ 380V-800V) ให้เป็นระดับแรงดันปานกลาง/สูงที่เหมาะสมกับระบบไฟฟ้า (10kV-35kV) ทำให้สามารถส่งผ่านระยะทางไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัย การแปลงแรงดันนี้เป็นสิ่งจำเป็น: โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์สร้างกระแสไฟฟ้า DC ซึ่งยังคงอยู่ที่แรงดันต่ำหลังจากการแปลง หากไม่มีการแปลงแรงดันขึ้น ความสูญเสียจากการส่งผ่านสายอาจเกิน 20% ทำให้โครงการไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
1.1 การแยกไฟฟ้าและป้องกันความปลอดภัย
ทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่รวมกลไกการป้องกันหลายชั้นเพื่อความปลอดภัยอย่างครอบคลุม:
- การแยกไฟฟ้า: ป้องกันส่วนประกอบ DC เหลือทิ้งจากอินเวอร์เตอร์เพื่อป้องกันการเบี่ยงเบน DC ในทรานสฟอร์เมอร์ระบบไฟฟ้า
- การป้องกันวงจรลัดวงจร: การออกแบบความต้านทานจำกัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากความผิดพลาดให้เหลือ 5-8 เท่าของกระแสไฟฟ้าปกติ เพื่อลดความเสียหายของอุปกรณ์
- ความปลอดภัยจากการไฟไหม้: สำหรับทรานสฟอร์เมอร์แช่น้ำมัน การใช้น้ำมันฉนวนที่มีจุดวาบไฟสูง (เช่น น้ำมันเอสเทอร์ธรรมชาติ >350°C) ลดความเสี่ยงจากการไฟไหม้มากกว่า 70% เมื่อเทียบกับน้ำมันแร่ (~160°C) ซึ่งเหมาะสำหรับสถานีที่อยู่ในพื้นที่ห่างไกลที่มีทรัพยากรดับเพลิงจำกัด
1.2 การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า
ทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแสงอาทิตย์ปรับปรุงความเข้ากันได้กับระบบไฟฟ้าโดยตรง:
- การปราบฮาร์มอนิก: ตัวกรองแบบไดนามิกและขดลวดพิเศษ (เช่น แบบสองแยก) ลดฮาร์มอนิกความถี่สูง (THD ทั่วไป <3%)
- การลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า: ตัวเปลี่ยนแรงดันแบบ On-Load Tap Changers (OLTC) ปรับแรงดันไฟฟ้าได้ ±10% สำหรับการส่งผ่านระยะทางไกลหรือการเพิ่มโหลดอย่างกะทันหัน
ข้อมูลจากโลกจริง: โรงงานขนาด 200MW ในซาอุดิอาระเบียลดการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าจาก 4.2% เป็น 1.8% หลังจากการปรับปรุง ลดเวลาหยุดทำงานประจำปีลง 45%
1.3 แนวโน้มเทคโนโลยีและการพัฒนา
ทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแสงอาทิตย์กำลังพัฒนาผ่านสามนวัตกรรมหลัก:
- ทรานสฟอร์เมอร์แบบโซลิดสเตต (SST): แทนที่แกนเหล็กด้วยอิเล็กทรอนิกส์กำลัง บรรลุการแยกความถี่สูง (>5kHz) และการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา ลดขนาดลง 50% พร้อมการตอบสนองภายในมิลลิวินาที
- การป้องกันสัญญาณรบกวนแบบกว้างวง: การป้องกันแม่เหล็กและ RC snubbers ปราบสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (1kHz-10MHz) เพิ่มความเสถียรในระบบไฟฟ้าที่อ่อนแอ
- การชดเชยแบบปรับตัวตามสภาพ: การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ปรับจำนวนรอบขดลวดตามการเปลี่ยนแปลงเฟสของกระแส ชดเชยแรงดันตก (เวลาตอบสนอง <20ms)
2 พารามิเตอร์การเลือกหลักและกลยุทธ์การปรับปรุง
การเลือกทรานสฟอร์เมอร์ต้องคำนวณอย่างวิทยาศาสตร์และปรับให้เหมาะสมกับสถานการณ์ พารามิเตอร์หลักกำหนดประสิทธิภาพของระบบและผลตอบแทนจากการลงทุน
2.1 การจับคู่ความจุและการออกแบบสำรอง
ความจุ (kVA) = ความจุที่ติดตั้ง PV (kW) × ปัจจัยสำรอง ซึ่งปัจจัยรวมถึง:
- สำรองพื้นฐาน: 1.1× (สำหรับกระแสฮาร์มอนิก/โหลดเกินชั่วขณะ)
- การขยายในอนาคต: +0.1-0.15×
- สภาพแวดล้อม: +0.05× ในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูง
กรณีศึกษา: โครงการบนหลังคาขนาด 800kW เลือกทรานสฟอร์เมอร์แบบแห้งขนาด 1250kVA โดยใช้: 800 × (1.1 + 0.15) = 1000kVA สามารถจัดการกับโหลดเกินชั่วขณะ 1.3× ที่เที่ยงวันและรองรับการขยาย 200kW ในปีที่ 2
|
ประเภทโครงการ |
การคำนวณความจุ |
สถานการณ์ทั่วไป |
ทรานสฟอร์เมอร์ที่แนะนำ |
|
โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ |
P × 1.25 + การชดเชยอุณหภูมิ |
50MW อุณหภูมิแวดล้อม >40°C |
แช่น้ำมัน (≥31.5 MVA) |
|
เชิงพาณิชย์บนหลังคา |
P × 1.3 + 0.15× การขยาย |
โรงงานขนาด 1MW มีพื้นที่จำกัด |
แบบแห้ง (1000-2500kVA) |
|
การลดความยากจนในพื้นที่เขา |
P × 1.15 |
200kW ไม่มีแผนการขยาย |
แบบติดตั้งบนแท่น |
2.2 การปรับแรงดันและการออกแบบโครงสร้าง
การตรวจสอบแรงดันสามระดับเพื่อความเสถียร:
- ขั้วต้น: ด้านแรงดันต่ำ (LV) ตรงกับเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ (±5% ความคลาดเคลื่อน):
- ระบบ 380V → อินเวอร์เตอร์ 400V
- ระบบ 660V → อินเวอร์เตอร์ 630-690V
- ขั้วปลาย: ด้านแรงดันสูง (HV) ตรงกับมาตรฐานระบบไฟฟ้า:
- จีน: 10kV/35kV
- ยุโรป/อเมริกาเหนือ: 33kV
- เฟส: การเลือกกลุ่มการเชื่อมต่อ:
- ระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ: Ynd11 (การชดเชยเฟส 30°)
- ระบบไฟฟ้าแรงดันสูง: Dy11 (การปราบฮาร์มอนิกลำดับที่ 3)
กรณีล้มเหลว: สถานีขนาด 20MW ในเวียดนามละเลยการตรวจสอบแรงดัน (ทรานสฟอร์เมอร์ 380V/33kV + อินเวอร์เตอร์ 400V) ส่งผลให้ฉนวนเสื่อมสภาพภายใน 8 เดือนและสูญเสียรายได้ $230,000
2.3 การควบคุมการสูญเสียและการเพิ่มประสิทธิภาพ
ทรานสฟอร์เมอร์占位符
