Rozwiązanie produktowe dla wspólnej pracy transformatora dystrybucyjnego 10 kV i mikrosieci

1. Wyzwania

1.1 Niewystarczająca przystosowalność do dwukierunkowego przepływu energii

• Fluktuacje napięcia i ryzyko przeciążenia

Dwukierunkowy przepływ energii zaostrza problem niestabilności napięcia i przeciążeń sprzętu, narażając transformatory i integralność sieci. Konieczne jest wzmocnienie adaptacyjnego projektu.

• Ograniczenia jednokierunkowego projektu

Konwencjonalne transformatory dystrybucyjne 10 kV, zaprojektowane dla jednokierunkowego przepływu energii, mają trudności z integracją rozproszonego generowania w mikrosieciach.

• Jakość energii i długowieczność sprzętu

Optymalizacja projektów transformatorów poprawia przystosowalność do dwukierunkowego przepływu energii, zapewniając stabilny dopływ energii i przedłużając żywotność sprzętu.

1.2 Wyzwania w kontroli jakości energii

• Intermitencja i zniekształcenia harmoniczne

Mikrosieci stykają się z intermitentnym generowaniem odnawialnych źródeł energii i zanieczyszczeniem harmonicznym z elektroniki mocy, co utrudnia stabilność napięcia i częstotliwości.

• Zwiększone straty i degradacja izolacji

Złożone środowiska energetyczne przyspieszają straty w transformatorach i lokalne nagrzewanie, prowadząc do starzenia izolacji i ryzyka awarii.

• Wzrost bezpieczeństwa operacyjnego

Zaawansowane metody redukcji zniekształceń poprawiają jakość energii, zmniejszając straty i awarie, zapewniając bezpieczniejsze operacje mikrosieci.

1.3 Słaba komunikacja i koordynacja sterowania

• Ograniczenia wymiany danych w czasie rzeczywistym

Istniejące transformatory 10 kV nie posiadają solidnych interfejsów komunikacyjnych do integracji z systemem zarządzania energią (EMS) mikrosieci.

• Bariera planowania i optymalizacji

Ograniczona interoperacyjność utrudnia elastyczne dysponowanie i optymalne działanie mikrosieci.

• Niezwykła konieczność inteligentnej modernizacji

Inteligentne uaktualnienia transformatorów z protokołami komunikacji IoT (np. IEC 61850) są kluczowe dla sterowalności na krawędzi sieci.

1.4 Niedostateczne konfiguracje ochronne

• Wyzwania w koordynacji ochrony

Tradycyjne schematy ochronne nie radzą sobie z zmianami kierunku prądu wypadkowego spowodowanymi przez rozproszone źródła energii (DER).

• Ryzyko fałszywych wyłączników

Dwukierunkowy przepływ energii komplikuje koordynację ochrony przeciwprądowej i ziemnej, zwiększając ryzyko błędnych działań.

• Adaptacyjne rozwiązania ochronne

Relaje przeciwprądowe kierunkowe i algorytmy oparte na synchrofasorach są niezbędne do izolacji uszkodzeń w hybrydowych sieciach.

2. Rozwiązania Vizman Electric Power

2.1 Optymalizacja globalnego projektu rdzenia

• Kompatybilność wielostandardowa

Obsługuje poziomy napięcia 11-66 kV, pracę dwuczęstotliwościową (50/60 Hz) i konfiguracje 3-fazowe 4-przewodowe (TN-C/TN-S)/5-przewodowe (system IT).

• Hybrydowe interfejsy AC/DC

Interfejsy zgodne z IEC 61850-7-420 z certyfikacją UL 1741 SA/CE zapewniają globalną interoperacyjność mikrosieci.

2.2 Wzmocniona odporność środowiskowa

• Przystosowanie do ekstremalnych warunków klimatycznych

Projekt z oceną IP65, zakres pracy -50°C do +55°C, zweryfikowany zgodnie z IEC 60068-3 dla strefy sejsmicznej 4 (skala Richtera 8).

• Odporność na korozję

Obudowy ze stali nierdzewnej z powłoką epoksydową spełniają standardy ISO 9227 do zastosowań przybrzeżnych i przemysłowych.

2.3 Lokalna inteligentna kontrola

• Wsparcie wielu protokołów

Integracja DNP3, Modbus i IEC 60870-5-104 umożliwia bezproblemową integrację z EMS/SCADA.

• Interoperacyjność z platformami chmurowymi

Zgodność z AWS/Azure, interfejsy API do Schneider EcoStruxure i Siemens Spectrum Power.

2.4 Integracja magazynowania energii i dostosowanie do polityki

• Integracja wielotechnologiczna BESS

Interfejsy plug-and-play dla LFP, akumulatorów przepływowych i magazynowania wodoru, zgodne z NFPA 855/Regulaminem Baterii UE.

• Dynamiczna odpowiedź na taryfy

Systemy zarządzania energią (EMS) oparte na sztucznej inteligencji optymalizują strategie cenowe ToU/negatywne dla rynków UE i australijskich.

2.5 Certyfikacja niezawodności i projekt zorientowany na zgodność

• Międzynarodowe standardy i certyfikaty projektu

Rozwiązania Weitzmann Power Solutions ścisłe przestrzegają technicznych standardów opracowanych przez międzynarodowe organizacje standaryzacyjne, w tym:

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) i Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE).

• Inżynieryjne rozwiązania usługowe

Seamless Diesel Generator Transfer System:

Zintegrowany z zgodnym z IEC 61439 automatycznym przełącznikiem (ATS) i kontrolerem synchronizacji podwójnej linii, osiągając opóźnienie transferu <16ms (zgodnie z wymaganiami IEEE 1547 Class IV) dla ciągłego dopływu energii.

• Platforma kwantyfikacji kredytów węglowych:

Zintegrowany moduł monitorowania emisji z certyfikacją VERRA VCS/Gold Standard z zabezpieczeniem przed przepięciami zgodnym z IEC 62305-1, umożliwiający generowanie kredytów węglowych w czasie rzeczywistym i handel oparty na blockchain za pomocą protokołów zgłoszeniowych zgodnych z ISO 14064-2.

2.6 Międzynarodowe standardy i certyfikaty projektu

• Zgodność elektromagnetyczna i wymagania środowiskowe

Spełnia standardy zgodności elektromagnetycznej (EMC) EN 55032 (CE) i FCC Part 15, jednocześnie spełniając wymagania środowiskowe RoHS (UE) i REACH (bez PFAS), skutecznie redukując zakłócenia elektromagnetyczne i zanieczyszczenie środowiska.

• Standardy bezpieczeństwa elektrycznego

Rozwiązania Weitzmann Power Solutions spełniają standardy bezpieczeństwa elektrycznego IEC 60076 i IEEE C57.12.00, zapewniając inżynieryjne bezpieczeństwo w projektowaniu i procesach produkcji, skutecznie zapobiegając awariom elektrycznym i obrażeniom personelu.

• Odporność na pożary i klasyfikacje efektywności energetycznej

Certyfikowane zgodnie ze standardami odporności na pożary UL 94 V-0 (USA) i EN 45545 (UE), jednocześnie spełniając wymagania dotyczące efektywności energetycznej DOE 2016 (USA) i EU Tier 3, zapewniając bezpieczne działanie i wysoką efektywność sprzętu elektrycznego.

3. Osiągnięte wyniki

3.1 Wzmocniona niezawodność dopływu energii

• Optymalizacja strukturalna: Zaawansowane OLTC i rekompensacja reaktywna redukują fluktuacje napięcia o 32%.
• Modernizacja systemu ochronnego: Poprzez zaawansowany projekt wewnętrznej struktury transformatora, w połączeniu z zastosowaniem zaawansowanych regulacji tapu pod obciążeniem i urządzeń rekompensacji reaktywnej, ten podejście efektywnie redukuje fluktuacje napięcia i problemy z przeciążeniem spowodowane dwukierunkowym przepływem energii.
• Wpływ na użytkowników: Poprzez optymalizację strukturalną transformatorów i wzmocnione konfiguracje ochronne, niezawodność dopływu energii w mikrosieciach i sieciach dystrybucyjnych została znacznie poprawiona, co skutkuje wyraźnym obniżeniem rocznego średniego czasu przerw w dostawie energii dla użytkowników.

3.2 Poprawa jakości energii

• Kontrola THD

Poprzez funkcje zarządzania jakością energii, zawartość harmoniczna w mikrosieciach jest surowo kontrolowana w granicach narodowych standardów, efektywnie zapobiegając uszkodzeniom sprzętu elektrycznego i systemów energetycznych spowodowanym harmonikami.

• Supresja fluktuacji napięcia

Zaawansowane technologie supresji fluktuacji napięcia zapewniają stabilne napięcie na stronie użytkownika, redukując awarie sprzętu i problemy z jakością energii spowodowane fluktuacjami napięcia.

• Redukcja uszkodzeń sprzętu

Poprawa jakości energii znacznie minimalizuje szkodliwość dla sprzętu elektrycznego spowodowaną problemami z jakością energii, przedłużając żywotność sprzętu, zwiększając efektywność i dostarczając wysokiej jakości energię użytkownikom.

• Wzmocnienie ekonomicznych korzyści z dostawy energii

Poprawa jakości energii redukuje awarie sprzętu i koszty utrzymania spowodowane problemami z jakością energii, zwiększając korzyści ekonomiczne i jakość usług dla dostawców energii.

3.3 Wzrost efektywności operacyjnej

• Synergiczna kontrola

Inteligentny system automatycznie dostosowuje regulacje tapu i rekompensację reaktywną

Redukuje nadmiarowy przepływ energii o 15-20%

• Zmniejszenie strat

Regulacja napięcia w czasie rzeczywistym redukuje straty w transformatorach

Poprawia efektywność energetyczną o 25%+

• Optymalizacja kosztów

Koordynacja inteligentnej sieci obniża koszty utrzymania

Zapewnia długoterminową rentowność mikrosieci

• Kompleksowa modernizacja

Zwiększa stopień integracji czystej energii

Osiąga model zrównoważonego O&M

3.4 Wzrost elastyczności systemu

• Efektywna integracja rozproszonych źródeł energii

Zmodernizowane transformatory dystrybucyjne 10 kV umożliwiają szybką reakcję na fluktuacje mocy w mikrosieciach, efektywnie integrując rozproszone źródła energii. Zapewnia to optymalne wykorzystanie energii i komplementarne synergie energetyczne.

• Elastyczne zarządzanie obciążeniem

Poprzez zoptymalizowany projekt transformatora, osiągana jest elastyczna regulacja obciążenia, efektywnie bilansując relacje popyt-podaż w mikrosieciach. Zwiększa to elastyczność operacyjną i zdolność do akomodacji energii odnawialnej.

• Promowanie adopcji czystej energii

Zmodernizowane transformatory dystrybucyjne 10 kV promują szerokie zastosowanie czystej energii, znacznie zwiększając zdolność mikrosieci do akomodacji energii odnawialnej. Kładzie to podwaliny pod przyszłą transformację infrastruktury energetycznej.

• Wzrost elastyczności operacyjnej mikrosieci

Z możliwością szybkiej reakcji na fluktuacje mocy, efektywną integracją rozproszonych źródeł energii i elastyczną regulacją obciążenia, zmodernizowane transformatory 10 kV znacznie zwiększają elastyczność operacyjną mikrosieci.

4. Przyszłe trendy

4.1 Inteligentna i cyfrowa konwergencja

• Integracja IoT: Diagnostyka transformatorów w czasie rzeczywistym za pomocą wbudowanych czujników i digital twin
• Oszczędzanie energii i przyjazne dla środowiska

Postęp w recyklingu i ponownym użyciu transformatorów wspiera zrównoważoność, minimalizuje odpady i tworzy współpracujące ekosystemy zielone.

4.2 Wysoka przystosowalność do nowych typów systemów energetycznych

• Synergia współpracy
  Przyszłe transformatory 10 kV będą bezproblemowo integrować energię odnawialną, 
  magazynowanie energii, pojazdy elektryczne i technologie inteligentnych sieci, budując zrównoważone, 
  efektywne i odporne systemy energetyczne.
• Kompatybilność i przystosowalność
  Przyszłe transformatory 10 kV będą wzmacniać kompatybilność i przystosowalność, aby 
  elastycznie spełniać różnorodne wymagania sieciowe w różnych scenariuszach, zapewniając stabilny 
  dopływ energii

4.3 Rozwój zielonych i przyjaznych dla środowiska produktów

• Produkcja zielonych materiałów

Przyszłe transformatory będą wykorzystywać ekologiczne materiały izolacyjne i efektywne energetycznie procesy produkcyjne, zmniejszając zużycie energii operacyjnej i ślad ekologiczny.

• Oszczędzanie energii i przyjazne dla środowiska
  Postęp w recyklingu i ponownym użyciu transformatorów wspiera zrównoważoność, minimalizuje odpady i tworzy współpracujące ekosystemy zielone.

4.4 Zintegrowana funkcja i modułowy projekt

• Zintegrowana funkcja

Transformatory 10 kV ewoluują w wielofunkcyjne modułowe jednostki, obejmujące zarządzanie jakością energii, ochronę, komunikację i sterowanie, aby spełnić wymagania mikrosieci.

• Modułowy projekt

upraszcza instalację, konserwację i modernizacje, jednocześnie zwiększając uniwersalność i wymienialność produktu, umożliwiając szybką zamianę komponentów w terenie, aby obniżyć koszty i zwiększyć efektywność systemu.