10 kV разпределителен трансформатор и решение за съвместна операция на микромережа

1. Предизвикателства

1.1 Недостатъчна адаптивност към двупосочен поток на енергията

• Флуктуации на напрежението и рискове от прекомерно бреме

Двупосочният поток на енергията усилва нестабилността на напрежението и прекомерното бреме на оборудването, което застрашава трансформаторите и целостта на мрежата. Необходимо е подобряване на адаптивния дизайн.

• Ограничения на унипосочния дизайн

Традиционните 10 kV разпределителни трансформатори, проектирани за унипосочен поток на енергията, с труд се справят с интеграцията на разпределена генерация в микромрежи.

• Качество на енергията и продължителност на живота на оборудването

Оптимизирани дизайни на трансформатори подобряват адаптивността към двупосочен поток на енергията, осигурявайки стабилна доставка на енергия и удължаване на продължителността на живота на оборудването.

1.2 Предизвикателства при контрола на качеството на енергията

• Интермитентност и хармонично искажение

Микромрежите се сблъскват с интермитентна възобновяема генерация и хармонично замърсяване от електронни устройства, което предизвиква предизвикателства за стабилността на напрежението и честотата.

• Увеличени загуби и деградация на изолацията

Комплексните енергийни среди ускоряват загубите на трансформаторите и локалното прекомерно затопляне, водещо до стареене на изолацията и рискове от дефект.

• Подобряване на оперативната безопасност

Современи методи за намаляване на качеството на енергията намаляват загубите и дефектите на трансформаторите, осигурявайки по-безопасна работа на микромрежите.

1.3 Слаба комуникация и координация на контрола

• Ограничения в реалното време на обмена на данни

Съществуващите 10 kV трансформатори нямат достатъчно мощни комуникационни интерфейси за интеграция с системи за управление на енергията (EMS) на микромрежите.

• Бариери при планиране и оптимизация

Ограничената взаимодействаемост затруднява гъвкавото разпределяне и оптималната работа на микромрежите.

• Необходимост от интелигентно обновяване

Обновяване на интелигентни трансформатори с протоколи за комуникация, активирани от IoT (например IEC 61850), е ключово за контролируемостта на периферията на мрежата.

1.4 Недостатъчни конфигурации за защита

• Предизвикателства при координацията на защитата

Традиционните схеми за защита не се справят с промените в посоката на тока при аварии, причинени от разпределени енергийни ресурси (DERs).

• Рискове от фалшиви срабативания

Двупосочният поток на енергията усложнява координацията на защитата при преход на тока и заземяване, увеличавайки рисковете от неправилно срабативание.

• Адаптивни решения за защита

Направлените релета за преход на тока и алгоритми, базирани на синхрофазори, са необходими за изолация на дефектите в хибридни мрежи.

2. Решения на Vizman Electric Power

2.1 Оптимизация на глобалния ядрен дизайн

• Съвместимост с многобройни стандарти

Поддържа напрежения от 11 до 66 kV, двучестотна работа (50/60 Hz) и 3-фазни 4-жични (TN-C/TN-S)/5-жични (IT система) конфигурации.

• Хибридни AC/DC интерфейси

Интерфейси, съответстващи на IEC 61850-7-420, с сертификат UL 1741 SA/CE, гарантират глобална взаимодействаемост на микромрежите.

2.2 Подобрен екологичен резистентност

• Адаптация към крайни климатични условия

Дизайн с клас IP65, работещ при температурен диапазон от -50°C до +55°C, проверен според IEC 60068-3 за сейсмична зона 4 (8 по скалата на Рихтер).

• Устойчивост към корозия

Корпуси от неръжеща стомана с епоксидни покрития, отговарящи на стандарт ISO 9227 за солен тест за приморски и индустриални приложения.

2.3 Локализиран интелигентен контрол

• Поддържане на многобройни протоколи

Интегрира DNP3, Modbus и IEC 60870-5-104 за безпроблемна интеграция с EMS/SCADA.

• Взаимодействаемост с облачни платформи

Съвместим с AWS/Azure с API-интерфейси за Schneider EcoStruxure и Siemens Spectrum Power.

2.4 Интеграция на съхранение на енергия и съответствие на политики

• Интеграция на многофункционални BESS

Интерфейси plug-and-play за LFP, текучи батерии и водородно съхранение, съответстващи на NFPA 855/EU Battery Regulation.

• Динамичен отговор на тарифи

Системи за управление на енергията (EMS), активирани от AI, оптимизирани за стратегии ToU/отрицателни цени за EU/Австралийски пазари.

2.5 Сертификация за надеждност и дизайн, ориентиран към съответствие

• Международни стандарти и сертификати на проекта

Решенията на Weitzmann Power строго съответстват на техническите стандарти, формулирани от международни организации за стандартизиране, включително:

Международна комисия по электротехника (IEC) и Институт на електротехника и електроника (IEEE).

• Инженерни услуги и решения

Безпроблемна система за превключване на дизелови генератори:

Интегрирана с автоматично превключващо устройство (ATS), съответстващо на IEC 61439, и контролер за синхронизация на двойна шина, достигайки латентност на превключване <16ms (според изискванията на IEEE 1547 Клас IV) за непрекъснато доставяне на енергия.

• Платформа за количествено определяне на въглеродни кредити:

Вграден модул за мониторинг на емисии, сертифициран от VERRA VCS/Gold Standard, с защита от внезапни изменения на напрежението, съответстваща на IEC 62305-1, позволяващ реално време генериране на въглеродни кредити и търговия чрез блокчейн чрез протоколи за докладване, съответстващи на ISO 14064-2.

2.6 Международни стандарти и сертификати на проекта

• Електромагнитна съвместимост и екологични изисквания

Съответства на стандарти за електромагнитна съвместимост (EMC) EN 55032 (CE) и FCC Part 15, като отговаря на екологичните изисквания на RoHS (EU) и REACH (PFAS-free compliance), ефективно намалявайки електромагнитното въздействие и екологичното замърсяване.

• Стандартите за електрическа безопасност

Weitzmann Power Solutions съответстват на стандарти за електрическа безопасност IEC 60076 и IEEE C57.12.00, осигурявайки инженерна безопасност в дизайна и производствените процеси, с ефективно предотвратяване на електрически дефекти и повреди на персонала.

• Класификации за огнестойкост и енергийна ефективност

Сертифицирана според стандарти за огнестойкост UL 94 V-0 (USA) и EN 45545 (EU), като отговаря на изискванията за енергийна ефективност DOE 2016 (USA) и EU Tier 3, осигурявайки безопасна работа и високо ефективно изпълнение на електрическото оборудване.

3. Достижени резултати

3.1 Подобрената надеждност на доставянето на енергия

• Структурна оптимизация: Продължителните регулиращи трансформатори и реактивна компенсация намаляват флуктуациите на напрежението с 32%.
• Обновяване на системата за защита: Чрез сложен дизайн на вътрешната структура на трансформатора, в комбинация с прилагането на напреднали регулиращи трансформатори при нагрузка и устройства за реактивна компенсация, този подход ефективно намалява флуктуациите на напрежението и проблемите с прекомерно бреме, причинени от двупосочен поток на енергията.
• Въздействие върху потребителите: Чрез структурна оптимизация на трансформаторите и подобрените конфигурации за защита, надеждността на доставянето на енергия в микромрежи и разпределителни мрежи е значително подобрена, което води до явно намаление на годишната средна продължителност на прекъсванията на потребителите.

3.2 Подобреното качество на енергията

• Контрол на THD

Чрез интегрирани функции за управление на качеството на енергията, хармоничното съдържание в микромрежите е стриктно контролирано в рамките на националните стандарти, ефективно предотвратявайки повреди на електрическото оборудване и системите за енергия, причинени от хармонични помрачавания.

• Подаване на флуктуациите на напрежението

Современи технологии за подаване на флуктуациите на напрежението осигуряват стабилно напрежение на потребителите, намалявайки повреди на оборудването и проблеми с качеството на енергията, причинени от флуктуации на напрежението.

• Намаляване на повредите на оборудването

Подобреното качество на енергията значително намалява вредата, причинена на електрическото оборудване от проблеми с качеството на енергията, удължавайки продължителността на живота на оборудването, подобрявайки ефективността и доставяйки висококачествена енергия на потребителите.

• Подобряване на икономическите ползи от доставянето на енергия

Подобреното качество на енергията намалява повредите и разходите за поддръжка, причинени от проблеми с качеството на енергията, подобрявайки икономическите ползи и качеството на услугите за доставчиците на енергия.

3.3 Подобряване на оперативната ефективност

• Синергетичен контрол

Интелигентната система автоматично коригира регулиращите трансформатори и реактивната компенсация

Намалява излишния поток на енергия с 15-20%

• Намаляване на загубите

Реалното регулиране на напрежението намалява загубите на трансформаторите

Подобрява енергийната ефективност с 25%+

• Оптимизация на разходите

Съгласуването на интелигентната мрежа намалява разходите за поддръжка

Осигурява дългосрочна жизнеспособност на микромрежите

• Цялостно обновяване

Подобрява скоростта на интеграция на чистата енергия

Постига устойчив модел за поддръжка и управление

3.4 Подобряване на гъвкавостта на системата

• Ефективна интеграция на разпределени източници на енергия

Обновените 10kV разпределителни трансформатори позволяват бърз отговор на флуктуациите на енергията в микромрежите, ефективно акомулирайки разпределени източници на енергия. Това осигурява оптимална употреба на енергията и допълващо сътрудничество на различни източници на енергия.

• Гъвкаво управление на потреблението

Чрез оптимизиран дизайн на трансформаторите, ефективно се регулира потреблението, ефективно балансирайки отношенията между предлагане и търсене в микромрежите. Това подобрява оперативната гъвкавост и капацитета за интеграция на възобновяема енергия.

• Подпомагане на приемането на чиста енергия

Обновените 10kV разпределителни трансформатори насърчават широкото приложение на чиста енергия, значително подобрявайки капацитета на микромрежите за интеграция на възобновяема енергия. Това положи основата за бъдещата трансформация на енергийната инфраструктура.

• Подобряване на оперативната гъвкавост на микромрежите

Със способности, включително бърз отговор на флуктуациите на енергията, ефективна интеграция на разпределени източници на енергия и гъвкаво управление на потреблението, обновените 10kV трансформатори значително подобряват оперативната гъвкавост на микромрежите.

4. Бъдещи тенденции

4.1 Интелигентна и цифрова конвергенция

• Интеграция на IoT: Реално време диагностика на трансформаторите чрез вградени сензори и цифрови двойници
• Енергийно-спестяващи и екологични

Прогрес в повторното използване и рециклиране на трансформаторите, за да се подобри устойчивостта, намали отпадъците и създаде съвместни зелени екосистеми.

4.2 Високо адаптиран към нов тип енергийни системи

• Съвместна синергия
  Бъдещите 10kV трансформатори ще се интегрират безшовно с възобновяема енергия, 
  съхранение на енергия, електромобили и технологии на интелигентната мрежа, за да се построят устойчиви, 
  ефективни и резистентни енергийни системи.
• Съвместимост и адаптивност
  Бъдещите 10kV трансформатори ще подобрят съвместимостта и адаптивността, за да 
  се справят гъвкаво с различни изисквания на мрежата в различни сценарии, осигурявайки стабилно 
  доставяне

4.3 Разработване на зелени и екологични продукти

• Производство с зелени материали

Бъдещите трансформатори ще използват екологични изолационни материали и енергийно-ефективно производство, за да намалят както експлоатационното енергийно потребление, така и екологичния отпечатък.

• Енергийно-спестяващи и екологични
  Прогрес в повторното използване и рециклиране на трансформаторите, за да се подобри устойчивостта, намали отпадъците и създаде съвместни зелени екосистеми.

4.4 Интегрирани функции и модуларен дизайн

• Интегрирани функции

10kV трансформаторите ще се развият до многфункционални модулни единици, включващи функции за управление на качеството на енергията, защита, комуникация и контрол, за да отговорят на изискванията на микромрежите.

• Модуларен дизайн

Подобрява инсталацията, поддръжката и обновяването, като подобрява универсалността и взаимозаменяемостта на продуктите, позволявайки бързо заменяне на компоненти на полето, за да се намалят разходите и се подобри ефективността на системата.