Основно оборудване в ерата на интелигентната енергия: Решение с преобразувател на мощността за производство на електроенергия

​I. Фон и потребности​

С бързото увеличаване на приемството на възобновяеми източници на енергия, традиционните електромагнитни трансформатори с трудност се справят с современите изисквания за гъвкавост, ефективност и интелигентност на мрежите. Волатилността и преривността на вятърната и слънчевата енергия представляват сериозни предизвикателства за стабилността на мрежата, което налага необходимостта от иновативен хуб за преобразуване на енергия, способен на динамично регулиране и висококачествено изходно напрежение.

​II. Общ преглед на решението​

Това решение използва ​цялостно-твърди трансформатори с електроника на мощност (PETs)​​ за замяна на традиционните линейни трансформатори. Използвайки високочестотна електроника на мощност, PETs позволяват преобразуване на нивото на напрежението и контрол на енергията с основни предимства:

• ​Гъвкаво преобразуване на мощност: Преодолява ограниченията на традиционните трансформатори (амплитуда на напрежението/ток) за да постигне многомерен контрол над честотата, фазата и мощността.
• ​Динамичен отговор: Скорост на корекция на милисекунден niveau, която ефективно намалява колебанията на възобновяемата енергия.
• ​Интелигентен интерфейс: Създава цифров мост между единиците за генериране на енергия и мрежата.

​III. Основна техническа архитектура​

​1. Оптимизация на многоуровневата топология​

Използва ​​"AC-DC-AC" Триетапна конверсионна архитектура:

• ​Етап на високочестотно правоъгълно преобразуване: Използва MMC (Модулна многонивна преобразувателна топология) за акомулация на широки колебания на входното напрежение.
• ​Изолиран DC-DC етап: Реализира структура на двойна активна мост (DAB) за 10-20 kHz високочестотна изолация.
• ​Интелигентен инвертен етап: Поддържа динамично свързване на стратегии за свързване с мрежата (V/f контрол, PQ контрол).

​2. Избор на ключови компоненти​

​3. Интелигентна система за управление​

Реално време наблюдение на състоянието на мрежата позволява:

• Активно преодоляване на провал на напрежението (LVRT/ZVRT)
• Динамична корекция на потока на мощността за колебания на възобновяемата енергия
• Алгоритми за оптимизация на загубите

​IV. Ключови предимства и ценности​

​Печелища в ефективността​

​Функционални възможности​

• ​Активно филтриране: Подтисква 5-50-ти гармоники (THD <1.5%)
• ​Реактивна компенсация: ±100% непрекъснато регулиране на капацитета
• ​Преодоляване на дефект: Поддържане на работата при нулево напрежение (ZVRT)
• ​Старт при изключена мрежа: Автономна стабилизация на напрежението и честотата в режим на остров

​V. Приложни сценарии​

​Сценарий 1: Система за събиране на вятърна ферма​

graph TB 

    WTG1[WTG1] --> PET1[10kV/35kV PET] 

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Collector 

    Collector --> G[220kV Главен трансформатор] 

• ​Решава: Колебания на линиите за събиране поради кумулативни колебания на напрежението от турбините
• ​Резултати: 12% по-малко ограничения на вятъра, 65% намаление на отклоненията от колебанията на мощността

​Сценарий 2: Интелигентна станция за повишаване на напрежението в ПВ установка​

• Модулни кластери от PET (1-2 MW/единица)
• Функция MPPT подобрява продукцията с 7-15% при частично затеняване
• Нощна работа като STATCOM за реактивна подкрепа на мрежата

​VI. Дорожна карта за имплементация​

1. ​Пилотен етап: Разположете PET в установки с възобновяема енергия с >10% волатилност на напрежението (20% капацитет).
2. ​Етап на хибридна мрежа: Хибридна система от трансформатори (HTS) с паралелна работа на PET-традиционни.
3. ​Пълна замяна: PET за всички нови проекти; фазирана реновация за съществуващи установки.

​VII. Икономически анализ​

Пример: 100MW вятърна ферма

​Заключение: Решенията с PET премахват традиционните електромагнитни ограничения, създавайки следващо поколение платформа за преобразуване на мощност за мрежи с висока дял от възобновяема енергия. Их предимства в ефективност, подкрепа на мрежата и интелигентност ги позиционират като стратегическа технология за съвременните системи за енергия.