Klíčové zařízení v éře inteligentní energie: Řešení pro elektronický transformátor pro výrobu elektřiny

​I. Pozadí a poptávka​

S rychlým nárůstem využívání obnovitelných zdrojů energie se tradiční elektromagnetické transformátory stávají nezodpovědnými za splnění moderních požadavků na flexibilitu, efektivitu a inteligenci sítí. Volatilita a intermittence větrné a sluneční energie představují vážné výzvy pro stabilitu sítě, což vyžaduje inovativní centrum pro převod energie schopné dynamické regulace a kvalitního výkonu.

​II. Přehled řešení​

Toto řešení využívá ​celostátní elektronické transformátory (PETs)​ k nahrazení konvenčních lineárních frekvencí transformátorů. Využíváním vysokofrekvenčních elektronických zařízení umožňují PETs převod napěťových úrovní a kontrolu energie s hlavními výhodami:

• ​Flexibilní převod energie: Lámá omezení tradičních transformátorů (jen amplituda napětí/proudu) a umožňuje více rozměrovou kontrolu nad frekvencí, fází a výkonem.
• ​Dynamická odezva: Rychlost nastavení na milisekundové úrovni efektivně zmírňuje fluktuace obnovitelných zdrojů energie.
• ​Inteligentní rozhraní: Vytváří digitální most mezi jednotkami výroby energie a sítí.

​III. Klíčová technická architektura​

​1. Optimalizace topologie s více úrovněmi​

Používá ​"AC-DC-AC" třístupeňovou konverzní architekturu:

• ​Vysokofrekvenční část obvodového napájení: Používá topologii MMC (Modular Multilevel Converter) pro akomodaci širokých vstupních napěťových fluktuací.
• ​Izolovaná DC-DC část: Implementuje strukturu Dvojitý aktivní most (DAB) pro vysokofrekvenční izolaci 10-20 kHz.
• ​Chytrá inverzní část: Podporuje dynamické přepínání strategií spojení se sítí (V/f kontrola, PQ kontrola).

​2. Výběr klíčových komponent​

​3. Inteligentní systém kontroly​

Reálně časové monitorování stavu sítě umožňuje:

• Aktivní průchod propadem napětí (LVRT/ZVRT)
• Dynamickou úpravu toku energie pro fluktuace obnovitelných zdrojů
• Algoritmy pro optimalizaci ztrát

​IV. Klíčové výhody a hodnota​

​Zisky efektivity​

​Funkční možnosti​

• ​Aktivní filtrace: Potlačení 5. až 50. harmonických složek (THD <1.5%)
• ​Kompensace reaktivního výkonu: Neustálá regulační kapacita ±100%
• ​Průchod poruchou: Podpora průchodu nulovým napětím (ZVRT)
• ​Černý start: Autonomní stabilizace napětí a frekvence v ostrovním režimu

​V. Scénáře použití​

​Scénář 1: Systém sběru větrné farmy​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Collector 

    Collector --> G[220kV Main Trafo] 

• ​Řeší: Oscilace sběrové linky z důvodu kumulativních výkyvů napětí turbín
• ​Výsledky: 12% nižší omezování větru, 65% snížení odchylek fluktuací výkonu

​Scénář 2: Chytrá stanice pro zvýšení napětí fotovoltaického zařízení​

• Modulární skupiny PET (1-2 MW/jednotka)
• Funkce MPPT zvyšuje výtěžnost o 7-15% při částečném zastínění
• Noční provoz jako STATCOM pro podporu reaktivního výkonu sítě

​VI. Cesta k implementaci​

1. ​Pilotní fáze: Nasazení PET v obnovitelných zdrojích s >10% volatilitou napětí (20% kapacity).
2. ​Hybridní síťová fáze: Hybridní transformátorový systém (HTS) s paralelním chodem PET-tradičních transformátorů.
3. ​Úplná náhrada: PET pro všechny nové projekty; postupné modernizace stávajících zařízení.

​VII. Ekonomická analýza​

Příklad: 100MW větrná farma

​Závěr: Řešení PET prolamují tradiční elektromagnetické omezení a vytvářejí platformu pro převod energie pro sítě s vysokým podílem obnovitelných zdrojů. Jejich výhody v efektivitě, podpoře sítě a inteligenci je umisťují jako strategickou technologii pro moderní energetické systémy.