Garinājuma Tehnoloģiju Era: Spēka Elektronisko Transformatoru Risinājums Enerģijas Ražošanai

​I. Fons un pieprasījums​

Augstākas atjaunojamās enerģijas pieņemšanas tempa dēļ tradicionālie elektromagnētiskie transformatoru sistēmas kļūst neefektīvākas, nespējot apmierināt moderno tīklu prasības par elastību, efektivitāti un intelektualitāti. Vēja un saules enerģijas nestabilitāte un nepastāvība rada nopietnas izaicinājumu tīkla stabilitātei, kas prasa inovatīvu enerģijas pārveidošanas centru, spējīgu nodrošināt dinamisku regulēšanu un augstas kvalitātes enerģijas iznākumu.

​II. Risinājuma pārskats​

Šis risinājums izmanto ​visceļu elektronisko transformatorus (PET)​​, lai aizstātu tradicionālos līnijfrekvences transformatorus. Izmantojot augstfrekvences enerģētikas elektroniku, PET nodrošina sprieguma līmeņa pārveidošanu un enerģijas kontrolēšanu ar galvenajiem priekšrocībām:

• ​Elastīga enerģijas pārveidošana: Pārvar tradicionālo transformatoru ierobežojumus ( tikai sprieguma/strāvas amplitūda), lai sasniegtu daudzdimensionālu kontrolēšanu frekvencē, fāzē un jaudā.
• ​Dinamiska reakcija: Milisekundes līmeņa pielāgošanas ātrums efektīvi mazina atjaunojamās enerģijas svārstības.
• ​Smarta savienojuma punkts: Izveido digitālo tiltu starp enerģijas ražošanas vienībām un tīklu.

​III. Galvenā tehniskā arhitektūra​

​1. Daudzlīmeņu topoloģijas optimizācija​

Izmanto ​​"AC-DC-AC" trīsstadiju konvertēšanas arhitektūru:

• ​Augstfrekvences rektifikācijas stadija: Izmanto MMC (modulāras multilīmeņu konverteres) topoloģiju, lai apmierinātu plašas ieplūdes sprieguma svārstības.
• ​Atdalīta DC-DC stadija: Realizē DAB (Divpusējo aktīvo tiltniekuru) struktūru 10-20 kHz augstfrekvences izolācijai.
• ​Smarta inversijas stadija: Atbalsta dinamisku tīkla savienojuma stratēģiju maiņu (V/f kontrole, PQ kontrole).

​2. Galveno komponentu atlase​

​3. Intelligenta kontroles sistēma​

Reāllaika tīkla statusa monitorings ļauj:

• Aktīvu sprieguma pazeminājuma pāreju (LVRT/ZVRT)
• Dinamisku jaudas plūsmas pielāgošanu atjaunojamās enerģijas svārstībām
• Zudējumu optimizācijas algoritmus

​IV. Galvenās priekšrocības un vērtība​

​Efektivitātes uzlabojumi​

​Funkcionālās spējas​

• ​Aktīva filtrācija: Supresē 5. - 50. harmonikas (THD <1.5%)
• ​Reaktivā kompensācija: ±100% nepārtraukta kapacitātes regulēšana
• ​Kļūdu pāreja: Nulles sprieguma pārejas (ZVRT) atbalsts
• ​Melnā starte: Autonomā sprieguma/frekvences stabilizācija salīdzinošā režīmā

​V. Lietošanas scenāriji​

​Scenārijs 1: Vēja parka kolektoru sistēma​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Kolektors 

    Kolektors --> G[220kV Galvenais trafo] 

• ​Risinājums: Kolektora līnijas svārstības no kumulatīvajām dzelzceļa virziena svārstībām
• ​Rezultāti: 12% zemāka vēja ierobežojuma, 65% mazāks jaudas svārstību novirze

​Scenārijs 2: PV rūpnīcas smart step-up stacija​

• Modulāras PET klasteri (1-2 MW/vienība)
• MPPT funkcionalitāte palielina ieguvumu par 7-15% daļējās ēnas
• Nakts darbība kā STATCOM tīklam reaktīvā atbalsta

​VI. Realizācijas plāns​

1. ​Pilotprojekta fāze: PET izmantošana atjaunojamās enerģijas rūpnīcās ar >10% sprieguma nestabilitāti (20% kapacitāte).
2. ​Hibrīda tīkla fāze: Hibrīda transformatoru sistēma (HTS) ar paralēlu PET-tradicionālo darbību.
3. ​Pilnīga aizstāšana: PET visiem jaunajiem projektiem; fāzētā atjaunošana esošajām rūpnīcām.

​VII. Ekonomiskā analīze​

Piemērs: 100MW vēja parks

​Secinājums: PET risinājumi pārvar tradicionālos elektromagnētiskos ierobežojumus, radot nākamās paaudzes enerģijas pārveidošanas platformu augstām atjaunojamās enerģijas tīkliem. Tās priekšrocības efektivitātē, tīkla atbalstā un intelektualitātē to pozicionē kā stratēģisko tehnoloģiju modernajiem enerģijas sistēmām.