స్మార్ట్ ఎనర్జీ యుగంలో ముఖ్య పరికరాలు: విద్యుత్ ఉత్పత్తికి పవర్ ఇలక్ట్రానిక్ ట్రాన్స్‌ఫอร్మర్ పరిష్కారం
I. ప్రశ్న మరియు అవసరం
పునరుద్ధరణీయ శక్తి వినియోగంలో త్వరగా పెరుగుతున్నప్పుడు, పారంపరిక ఇలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు ఆధునిక గ్రిడ్ల కోసం ఉపయోగించే లాభాలు, దక్షత మరియు బౌద్ధికతను నిర్మాణించడంలో సహాయపడుతున్నారు. వాతావరణ మరియు సూర్య శక్తి యొక్క ప్రవాహం మరియు అంతరం గ్రిడ్ స్థిరతను పెద్ద లక్ష్యాలను ప్రభావితం చేస్తాయి, ఈ ప్రశ్నకు ఒక క్రియాశీల రూపంతో ఉపయోగించే శక్తి మార్పిడి కేంద్రం అవసరం.
II. పరిష్కార సారాంశం
ఈ పరిష్కారం పారంపరిక లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లను మార్చడంలో ఎంటైర్-సోలిడ్-స్టేట్ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు (PETs) ఉపయోగిస్తుంది. హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉపయోగంతో, PETs వోల్టేజ్-లెవల్ మార్పిడి మరియు శక్తి నియంత్రణను ఈ ప్రాముఖ్య లాభాలతో సాధిస్తుంది:
- క్షమాశీల పవర్ మార్పిడి: పారంపరిక ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల పరిమితులను (వోల్టేజ్/కరెంట్ అమ్ప్లిట్యూడ్ మాత్రమే) తోడించడం ద్వారా ఫ్రీక్వెన్సీ, పేజీ మరియు పవర్ యొక్క బహుముఖి నియంత్రణను సాధిస్తుంది.
- క్రియాశీల ప్రతిక్రియ: మిలీసెకన్‌ల్ లెవల్ మార్పిడి వేగం పునరుద్ధరణీయ శక్తి కాల్పులను సమర్ధవంతంగా నియంత్రించుతుంది.
- ప్రజ్ఞాత్మక ఇంటర్‌ఫేస్: పవర్ జనరేషన్ యూనిట్ల మరియు గ్రిడ్ మధ్య డిజిటల్ బ్రిడ్జ్ సృష్టిస్తుంది.
III. ముఖ్య తంత్రశాస్త్ర ఆర్కిటెక్చర్
1. మల్టీ-లెవల్ టాపోలజీ అప్టిమైజేషన్
"AC-DC-AC" మూడు-స్టేజీ మార్పిడి ఆర్కిటెక్చర్ ఉపయోగిస్తుంది:
- హై-ఫ్రీక్వెన్సీ రెక్టిఫికేషన్ స్టేజీ: వ్యాపక ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కాల్పులను ఏకీకరించడానికి MMC (మాడ్యులర్ మల్టీలెవల్ కన్వర్టర్) టాపోలజీని ఉపయోగిస్తుంది.
- ఇసోలేటెడ్ DC-DC స్టేజీ: 10-20 kHz హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇసోలేషన్ కోసం DAB (డ్యూయల్ అక్టివ్ బ్రిడ్జ్) స్ట్రక్చర్ ఉపయోగిస్తుంది.
- ప్రజ్ఞాత్మక ఇన్వర్షన్ స్టేజీ: గ్రిడ్-టై స్ట్రాటిజీలు (V/f నియంత్రణ, PQ నియంత్రణ) యొక్క క్రియాశీల మార్పిడిని మద్దతు ఇస్తుంది.
2. ముఖ్య కాంపోనెంట్ల ఎంచుకోకలు
|
కాంపోనెంట్ |
టెక్నాలజీ |
లాభాలు |
|
స్విచింగ్ డెవైస్లు |
SiC MOSFET మాడ్యూల్స్ |
ఉష్ణోగ్రతా సహిష్ణువు (>200°C), 40% నష్టాల తగ్గింపు |
|
మాగ్నెటిక్ కోర్ |
నానోక్రిస్టల్ అలయిన్ |
60% తక్కువ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ నష్టాలు, 3x పవర్ ఘనత్వం |
|
కెప్స్ |
మెటలైజ్డ్ పాలీప్రాపిలీన్ ఫిల్మ్ కెప్స్ |
ఉచ్చ వోల్టేజ్ సహిష్ణువు, పెద్ద ఆయుహు, తక్కువ ESR |
3. ప్రజ్ఞాత్మక నియంత్రణ వ్యవస్థ
ప్రాప్తంగా గ్రిడ్ స్థితి నిరీక్షణ చేస్తుంది:
- సక్రియ వోల్టేజ్ సాగువించడం (LVRT/ZVRT)
- పునరుద్ధరణీయ కాల్పుల కోసం క్రియాశీల పవర్ ఫ్లో మార్పిడి
- నష్టాల అప్టిమైజేషన్ అల్గోరిథంలు
IV. ముఖ్య లాభాలు మరియు విలువ
దక్షత లాభాలు
|
మీట్రిక్ |
పారంపరిక ట్రాఫో |
PET |
ప్రగతి |
|
ఫుల్-లోడ్ దక్షత |
98.2% |
99.1% |
↑0.9% |
|
20% లోడ్ దక్షత |
96.5% |
98.8% |
↑2.3% |
|
నో-లోడ్ నష్టాలు |
0.8% |
0.15% |
↓81% |
ఫంక్షనల్ క్షమతలు
- సక్రియ ఫిల్టరింగ్: 5th-50th హార్మోనిక్లను దందలు చేస్తుంది (THD <1.5%)
- రీయాక్టివ్ కంపెన్సేషన్: ±100% కంటిన్యూఅస్ క్షమత నియంత్రణ
- ఫాల్ట్ రైడ్-థ్రూ: సున్నా-వోల్టేజ్ రైడ్-థ్రూ (ZVRT) మద్దతు
- బ్లాక్ స్టార్ట్: ఐలాండెడ్ మోడ్లో స్వయంగా వోల్టేజ్/ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరత
V. అనువర్తన స్థితులు
స్థితి 1: విండ్ ఫార్మ్ కాలెక్టర్ వ్యవస్థ
graph TB
WTG1[WTG1] --> PET1[10kV/35kV PET]
WTG2[WTG2] --> PET1
...
PET1 -->|35kV DC బస్| కాలెక్టర్
కాలెక్టర్ --> G[220kV మెయిన్ ట్రాఫో]
- పరిష్కరిస్తుంది: కాలెక్టర్ లైన్ కాల్పులు టర్బైన్ వోల్టేజ్ స్వంగాల నుండి
- ఫలితాలు: 12% తక్కువ విండ్ కర్టెయిల్మెంట్, 65% తక్కువ పవర్ ఫ్లక్చ్యువేషన్ విచ్యూల్యులు
స్థితి 2: పీవీ ప్లాంట్ స్మార్ట్ స్టెప్-అప్ స్టేషన్
- మాడ్యులర్ PET క్లస్టర్లు (1-2 MW/యూనిట్)
- పార్షియల్ షేడింగ్లో MPPT ఫంక్షనల్నితో 7-15% ఉత్పత్తి పెంచుతుంది
- రాత్రి పనికి స్టాట్కామ్ గా గ్రిడ్ రీయాక్టివ్ మద్దతు
VI. అమలు చేయడం యొక్క మార్గం
- పైలట్ ప్యాస్: >10% వోల్టేజ్ వైపుల్యత ఉన్న పునరుద్ధరణీయ ప్లాంట్ల్లో PETs అమలు చేయండి (20% క్షమత).
- హైబ్రిడ్ గ్రిడ్ స్టేజీ: సమాంతరం PET-పారంపరిక పనిచేయడం ఉన్న హైబ్రిడ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వ్యవస్థ (HTS).
- పూర్తి మార్పిడి: అన్ని కొత్త ప్రాజెక్ట్లలో PETs; ప్రాస్తమయ ప్లాంట్లలో ప్రగతియా మార్పిడి.
VII. ఆర్థిక విశ్లేషణ
ఉదాహరణ: 100MW విండ్ ఫార్మ్
|
అంశం |
పారంపరిక |
PET |
వార్షిక లాభం |
|
Capex |
¥32M |
¥38M |
-¥6M |
|
వార్షిక పవర్ నష్టాలు |
¥2.88M |
¥1.08M |
+¥1.8M |
|
O&M ఖర్చులు |
¥0.8M |
¥0.45M |
+¥0.35M |
|
రీయాక్టివ్ సంపదలు |
— |
¥0.6M |
+¥0.6M |
|
పైబ్యాక్ కాలం |
— |
<3 సంవత్సరాలు |
ముగిసింది: PET పరిష్కారాలు పారంపరిక ఇలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ పరిమితులను తోడించడం ద్వారా, ఉన్నత-పునరుద్ధరణీయ గ్రిడ్లకు తరువాతి పీరియడ్ పవర్ మార్పిడి ప్లాట్ఫార్మ్ని సృష్టిస్తాయి. వాటి దక్షత, గ్రిడ్ మద్దతు మరియు బౌద్ధికత వాటిని ఆధునిక పవర్ వ్యవస్థల కోసం ఒక రాష్ట్రీయ టెక్నోలజీగా స్థాపిస్తుంది.
