
I. Hintergrund und Bedarf
Mit dem rasanten Anstieg der Nutzung erneuerbarer Energien haben herkömmliche elektromagnetische Transformatoren Schwierigkeiten, den modernen Anforderungen an Flexibilität, Effizienz und Intelligenz von Stromnetzen gerecht zu werden. Die Volatilität und Unregelmäßigkeit von Wind- und Solarenergie stellen erhebliche Herausforderungen für die Netzstabilität dar und erfordern eine innovative Energieumwandlungszentrale, die dynamische Regulierung und hochwertige Stromversorgung ermöglicht.
II. Lösungsübersicht
Diese Lösung setzt vollständig festkörperelektronische Leistungselektronik-Transformatoren (PETs) ein, um herkömmliche Netzfrequenz-Transformatoren zu ersetzen. Durch die Nutzung von Hochfrequenz-Leistungselektronik ermöglichen PETs Spannungspegelumwandlung und Energiesteuerung mit den folgenden Kernvorteilen:
III. Kerntechnische Architektur
1. Optimierung der Mehrstufigen Topologie
Verwendet eine "AC-DC-AC" Dreistufen-Umwandlungsarchitektur:
2. Auswahl der Schlüsselkomponenten
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Komponente |
Technologie |
Vorteile |
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Schaltgeräte |
SiC MOSFET-Module |
Hitzebeständigkeit (>200°C), 40% Verlustreduzierung |
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Magnetkern |
Nanokristalliner Legierung |
60% geringere Hochfrequenzverluste, 3x Leistungsdichte |
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Kondensatoren |
Metallisierte Polypropylen-Folienkondensatoren |
Hohes Spannungswiderstandsvermögen, langes Lebensdauer, niedriger ESR |
3. Intelligentes Steuerungssystem
Echtzeit-Netzstatusüberwachung ermöglicht:
IV. Kernvorteile und Wert
Effizienzgewinne
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Metrik |
Traditioneller Trafo |
PET |
Verbesserung |
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Vollast-Effizienz |
98,2% |
99,1% |
↑0,9% |
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20%-Last-Effizienz |
96,5% |
98,8% |
↑2,3% |
|
Leerlaufverluste |
0,8% |
0,15% |
↓81% |
Funktionale Fähigkeiten
V. Anwendungsszenarien
Szenario 1: Sammelsystem für Windparks
graph TB
WTG1[WTG1] --> PET1[10kV/35kV PET]
WTG2[WTG2] --> PET1
...
PET1 -->|35kV DC Bus| Sammler
Sammler --> G[220kV Haupttrafo]
Szenario 2: PV-Anlage Smart Step-Up Station
VI. Implementierungsroadmap
VII. Wirtschaftlichkeitsanalyse
Beispiel: 100MW-Windpark
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Punkt |
Traditionell |
PET |
Jährlicher Nutzen |
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Capex |
¥32M |
¥38M |
-¥6M |
|
Jährliche Energieverluste |
¥2,88M |
¥1,08M |
+¥1,8M |
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Betriebs- und Wartungskosten |
¥0,8M |
¥0,45M |
+¥0,35M |
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Blindleistungseinsparungen |
— |
¥0,6M |
+¥0,6M |
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Auszahlungsfrist |
— |
<3 Jahre |
Zusammenfassung: PET-Lösungen brechen mit den traditionellen elektromagnetischen Einschränkungen und schaffen eine nächste Generation von Energieumwandlungsplattformen für Netze mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien. Ihre Vorteile in Bezug auf Effizienz, Netzunterstützung und Intelligenz positionieren sie als strategische Technologie für moderne Stromsysteme.