حل ذكي لفصل الضغط العالي في الهواء الطلق للمشاريع الموزعة للطاقة الشمسية وتخزين الطاقة في فيتنام
1. خلفية المشروع
تنمو المشاريع الكهروضوئية الموزعة ومشاريع تخزين الطاقة بسرعة في فيتنام وجنوب شرق آسيا، لكنها تواجه تحديات صعبة:
1.1 ضعف الشبكة الكهربائية:
- تواجه شبكة الكهرباء في فيتنام تقلبات متكررة (خاصة في المناطق الصناعية الشمالية). في عام 2023، أدى نقص الطاقة من الفحم إلى انقطاعات كهربائية على نطاق واسع، مما أدى إلى خسائر يومية تتجاوز 5 ملايين دولار أمريكي.
- تفتقر أنظمة الطاقة الكهروضوئية التقليدية إلى القدرة على العزل السريع، مما يجعلها عرضة للتلف وأحداث السلامة أثناء أعطال الشبكة. وهذا يؤكد الحاجة الملحة لمحول فصل عالي الجهد موثوق به.
1.2 ضغط الامتثال للسياسات والسلامة:
- تتطلب اللوائح الجديدة لفيتنام لعام 2024 أن تمر أنظمة تخزين الطاقة باختبار التشغيل المنعزل لمدة 72 ساعة من قبل مجموعة الكهرباء الفيتنامية (EVN) وأن تمتلك قدرة التحمل عند ارتفاع الجهد العالي (HVRT).
- تظهر المخاطر المرتفعة الجهد على الجانب المباشر بشكل بارز؛ يمكن أن تؤدي أعطال القوس الكهربائي (مع درجات حرارة فورية تصل إلى 1000 درجة مئوية) إلى الحرائق. إن محول الفصل عالي الجهد القوي ضروري لتخفيف هذه المخاطر على الجانب المباشر.
1.3 متطلبات التكيف البيئي:
- تساهم المناخات ذات الحرارة والرطوبة العالية (الرطوبة السنوية المتوسطة >80%) في تسريع تقادم المعدات، مما يتطلب محولات فصل ذات مقاومة عالية للتآكل ومقاومة الرطوبة. يجب أن يستوفي محول الفصل عالي الجهد هذه المتطلبات البيئية الصارمة.
2. الحل: نظام محول فصل عالي الجهد ذكي
2.1 تصميم التكنولوجيا الأساسية
- محول فصل عالي الجهد ثلاثي المواقع (مفتوح-مغلق-متصل بالأرض):
يستخدم هيكل الدوران ذو القطعتين، الجهد المقنن ≥15kV، التيار المقنن 6300A (تصميم التبريد بالهواء القسري)، ويستجيب لاحتياجات المحطات الكهروضوئية الموزعة الكبيرة.
تحسين إطفاء القوس الكهربائي:مزود بأجهزة إطفاء القوس الكهربائي المغناطيسي الداخلية، وقت قطع القوس الكهربائي المباشر ≤20ms، مما يمنع الأعطال الناتجة عن القوس الكهربائي من تسبب الحرائق. إن هذا الإطفاء السريع للقوس الكهربائي هو ميزة أمان رئيسية لمحول الفصل عالي الجهد.
- تعزيز التكيف البيئي:
يتميز الغلاف بدرجة حماية IP65؛ يتم طلاء المكونات الأساسية بالفضة لمقاومة التآكل بسبب رذاذ الملح (وفقًا للمعيار IEC 60068-2-52). توفر هذه الحمايات موثوقية طويلة الأمد لمحول الفصل عالي الجهد.
تصميم الحرارة:تم إضافة مبردات حرارية من سبيكة الألومنيوم، مع السيطرة على الارتفاع الحراري عند ≤40K (في بيئة 40 درجة مئوية). إن إدارة الحرارة الفعالة أمر حاسم لمحول الفصل عالي الجهد في المناخات الاستوائية.
2.2 نظام المراقبة الذكية والحماية
- وحدة المستشعر المتكاملة:
مراقبة الوقت الحقيقي لدرجة حرارة اللمسات وإشارات القوس الكهربائي والحالة العازلة؛ يتم مزامنة البيانات مع أنظمة SCADA المحلية ومنصات السحابة (مثل Hoymiles S-miles Cloud) خلال مللي ثانية. تعزز المراقبة المستمرة ملف السلامة لمحول الفصل عالي الجهد.
- تنسيق منطق الحماية:
تعاون مع مفاتيح الدائرة:يفتح تلقائيًا خلال 10 ثوانٍ عند اكتشاف انخفاض جهد الشبكة إلى 20% UN (وفقاً لمتطلبات فيتنام لقفل الجهد المنخفض).
تعاون مع نظام AFCI (قاطع دائرة أعطال القوس الكهربائي):يقطع دائرة العطل خلال 0.5 ثانية. يتم دمج هذا المنطق الحماية السريع بسلاسة مع محول الفصل عالي الجهد.
2.3 تحسينات التكيف المحلي
- المطابقة للشبكة:
يدعم وضع اختبار الجزيرة المطلوب من EVN، محاكاة التحويل السلس إلى تزويد الطاقة من تخزين الطاقة بعد انقطاع الشبكة. محول الفصل عالي الجهد هو جزء أساسي لاجتياز هذا الاختبار الحاسم.
واجهات الأسلاك الختم مثبتة مسبقًا لتلبية متطلبات الختم الإلزامية لغرف العدادات في فيتنام.
- سهولة الصيانة:
عمر اللمسات ≥10,000 عملية؛ تم تمديد دورة الصيانة إلى 5 سنوات، مما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة في المناطق الاستوائية. تقلل متانة محول الفصل عالي الجهد بشكل كبير من التكاليف الإجمالية للحياة.
3. النتائج التي تم تحقيقها
3.1 تعزيز السلامة والموثوقية
- يحقق التحويل خارج الشبكة خلال 10 مللي ثانية أثناء أعطال الشبكة (يزيد على المعيار الفيتنامي البالغ 50 مللي ثانية)، مما يضمن استمرارية تشغيل الأحمال الحرجة (مثل خطوط إنتاج المصانع). يتم تمكين هذا العزل السريع بواسطة محول الفصل عالي الجهد.
- بعد نشره في مشروع فيلا هانوي لعام 2024، انخفض خطر الحرائق على الجانب المباشر بنسبة 90٪، وتم القضاء على حوادث الصعق الكهربائي.
3.2 الفوائد الاقتصادية والامتثال
- تقليل مخاطر العقوبات:يتوافق مع متطلبات انبعاثات الكربون بموجب "قانون الصناعة الخضراء"، مما يتجنب غرامات الإيرادات السنوية بنسبة 3٪.
- تقصير فترة استرداد التكاليف:بفضل تقليل تكاليف الصيانة (بنسبة 30٪) وتقليل خسائر التوقف، زادت نسبة العائد الداخلي (IRR) بنقطتين إلى ثلاثة نقاط مئوية.
3.3 تعزيز قدرة دعم الشبكة
اجتاز اختبار البند الديناميكي للحد من الإنتاج: يدعم تنظيم الطاقة حتى 30٪ من الطاقة المثبتة تحت التوجيه المرن لـ EVN (عندما يكون الحمل الشبكي <75٪)، مما يسمح للمحطات الكهروضوئية بالمشاركة في سوق تنظيم التردد (FRP). يساهم محول الفصل عالي الجهد في هذه الوظيفة الداعمة للشبكة.
