Osnovno opremo v času pametne energije: rešitev elektronskega preobrazovalnika za proizvodnjo električne energije

​I. Ozadje in povpraševanje​

S hitrim naraščanjem uporabe obnovljivih virov energije tradicionalni elektromagnetni transformatorji težko izpolnjujejo sodobne zahteve omrežij po prožnosti učinkovitosti in inteligentnosti. Volatilnost in prekinjenost energije iz vetra in sončne energije predstavljata resne izzive za stabilnost omrežja kar zahteva inovativno središče za pretvorbo energije zmožno dinamičnega reguliranja in visokokakovostnega izhoda energije.

​II. Pregled rešitve​

Ta rešitev uporablja ​celo tranzistorne elektronske transformatorje (PET)​ za nadomestitev konvencionalnih transformatorjev na linijni frekenci. Z uporabo visokofrekvenčnih elektronskih naprav PET-ji omogočajo pretvorbo nivojev napetosti in kontrola energije z ključnimi prednostmi:

• ​Prožna pretvorba energije: Prekoračuje omejitve tradicionalnih transformatorjev (samo amplituda napetosti/toka) in doseže večdimenzionalno kontrolo nad frekvenco fazo in močjo.
• ​Dinamični odziv: Hitrost prilagajanja na milisekundsni ravni učinkovito zmanjšuje nihanja obnovljive energije.
• ​Pametni vmesnik: Ustvarja digitalni most med enotami za proizvodnjo energije in omrežjem.

​III. Ključna tehnična arhitektura​

​1. Optimizacija topologije z več stopnjami​

Uporablja ​"AC-DC-AC" Trehstopnjo pretvorbo:

• ​Visokofrekvenčna pravokotna stopnja: Uporablja topologijo MMC (Modular Multilevel Converter) za prilagoditev širokim nihanjem vhodne napetosti.
• ​Izolirana DC-DC stopnja: Implementira strukturo Dual Active Bridge (DAB) za visokofrekvenčno izolacijo na 10-20 kHz.
• ​Pametna inverzijska stopnja: Podpira dinamično preklop strategij povezave z omrežjem (V/f kontrola PQ kontrola).

​2. Izbor ključnih komponent​

​3. Pametni sistem kontrole​

Časovno spremljanje stanja omrežja omogoča:

• Aktivno prehod skozi padec napetosti (LVRT/ZVRT)
• Dinamično prilagajanje toka energije za nihanja obnovljive energije
• Algoritmi za optimizacijo izgub

​IV. Ključne prednosti in vrednost​

​Zasluzki učinkovitosti​

​Funkcionalne zmogljivosti​

• ​Aktivno filtriranje: Utiševanje 5.-50. harmonik (THD <1.5%)
• ​Kompensacija reaktivne moči: ±100% zvezno prilagajanje kapacitete
• ​Prehod skozi napako: Podpora za prehod skozi ničelno napetost (ZVRT)
• ​Črni zagon: Samostojna stabilizacija napetosti/frekvence v izoliranem načinu

​V. Scenariji uporabe​

​Scenarij 1: Sistem za zbiranje v veternej postaji​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Zbiralec 

    Zbiralec --> G[220kV Glavni transformator] 

• ​Reši: Nihanja vod v sistemu zbiranja zaradi kumulativnih nihanj napetosti turbine
• ​Rezultati: 12% manj odrezov vetrne energije 65% zmanjšanje odklona nihanja moči

​Scenarij 2: Pametna postaja za povišanje napetosti v fotovoltaični postaji​

• Modularni PET klasterji (1-2 MW/enota)
• Funkcija MPPT poveča donos za 7-15% pri delni senčenosti
• Nočna operacija kot STATCOM za podporo reaktivne moči omrežju

​VI. Načrt implementacije​

1. ​Pilotna faza: Namestitev PET-jev v postajah obnovljive energije z >10% volatilnostjo napetosti (20% kapaciteta).
2. ​Hibridna omrežna faza: Hibridni sistem transformatorjev (HTS) z vzporedno delovanjem PET-tradicionalnih transformatorjev.
3. ​Polna zamenjava: PET-ji za vse nove projekte faze prenove za obstoječe postaje.

​VII. Ekonomski analiza​

Primer: 100MW Veterne postaje

​Zaključek: Rešitve PET prekoračujejo tradicionalne elektromagnetne omejitve ustvarjajo naslednjo generacijo platforme za pretvorbo energije za omrežja z visokim deležem obnovljive energije. Njihove prednosti v učinkovitosti podpori omrežju in inteligentnosti jih postavljajo kot strategijo za moderne sisteme energije.