Коренско опрема во ера на интелигентната енергија: Решение за трансформатор со степенчка електроника за производство на електрична енергија

​I. Позадина и барање​

Со брзото зголемување на усвојувањето на обновливи извори на енергија, традиционалните електромагнетни трансформатори се трудно справуваат со современите потреби на мрежата за флексибилност, ефикасност и интелигенција. Волатилитетот и прекинувањето на ветро- и сончевата енергија поставуваат сериозни предизвици за стабилноста на мрежата, што бара иновативен хаб за претворба на енергија способен на динамичко регулирање и висококвалитетна производство на енергија.

​II. Преглед на решението​

Ова решение користи ​сите-чврсти трансформатори со електроника за моќ (PETs)​​ за замена на традиционалните трансформатори со линиски честоти. Со користење на високочестотна електроника за моќ, PETs овозможуваат конверзија на ниво на напон и контрола на енергијата со основни предности:

• ​Флексибилна конверзија на моќ: Преодолува ограничувањата на традиционалните трансформатори (само амплитуда на напон/струја) за да се постигне многу-димензионална контрола над честота, фаза и моќ.
• ​Динамичка реакција: Брегула на милисекунди ефективно намалува флуктуациите на обновливата енергија.
• ​Интелектуелен интерфејс: Создава цифров мост меѓу единиците за генерирање на моќ и мрежата.

​III. Основна техничка архитектура​

​1. Оптимизација на мулти-ниво топологија​

Прифатува ​​"AC-DC-AC" Три-степенска конверзна архитектура:

• ​Степен со високочестотна ректификација: Користи MMC (Модуларна мулти-ниво конвертер) топологија за да се прифатат широки флуктуации на входен напон.
• ​Изолиран DC-DC степен: Имплементира структура на Дуален активен мост (DAB) за 10-20 кХц високочестотна изолација.
• ​Интелектуелен инверзен степен: Подржува динамичка промена на стратегии за поврзување со мрежата (V/f контрола, PQ контрола).

​2. Избор на клучни компоненти​

​3. Интелектуелен контролен систем​

Реално време мониторинг на статусот на мрежата овозможува:

• Активно преминување на пад на напон (LVRT/ZVRT)
• Динамичка регулирање на потокот на моќ за обновливи флуктуации
• Алгоритми за оптимизација на губитоци

​IV. Клучни предности и вредност​

​Добивки во ефикасност​

​Функционални можности​

• ​Активно филтрирање: Супресира 5-50 гармонии (THD <1.5%)
• ​Реактивна компензација: ±100% непрекината регулација на капацитет
• ​Превземање на грешки: Поддршка за преминување на нулта напон (ZVRT)
• ​Чрна стартирање: Аутономна стабилизација на напон/честота во режим на остров

​V. Сценарија за применување​

​Сценарио 1: Систем за собирање на ветропарк​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Collector 

    Collector --> G[220kV Главен трансформатор] 

• ​Решава: Колебања на линијата за собирање од кумулативни колебања на напон од турбините
• ​Резултати: 12% помалку ограничување на ветер, 65% намалување на девиацијата на флуктуациите на моќ

​Сценарио 2: Интелигентна станција за повишување на напон во ФВК планина​

• Модуларни кластери на PET (1-2 МВ/единица)
• Функција MPPT го подобрува добивката за 7-15% при парцијално сенчење
• Нощна работа како STATCOM за реактивна поддршка на мрежата

​VI. Карта на имплементација​

1. ​Пилотна фаза: Деплојрање на PETs во планини со обновливи извори на енергија со >10% волатилитет на напон (20% капацитет).
2. ​Хибридна мрежна фаза: Хибридна трансформаторска система (HTS) со паралелна работа на PET-традиционална.
3. ​Полната замена: PETs за сите нови проекти; фазиски ретрофит за постојечки планини.

​VII. Економска анализа​

Пример: 100MW Ветропарк

​Заклучок: Решенијата на база на PET преламаат традиционалните електромагнетни ограничувања, создавајќи следна генерација платформа за претворба на моќ за мрежи со висок процент на обновливи извори. Нивните предности во ефикасност, поддршка на мрежата и интелигенција ги поставуваат како стратешка технологија за современи системи за моќ.