حلول التطبيقات لمراكز التحويل الصغيرة في شبكات الطاقة الحضرية

بصفتها مكونًا حيويًا لنظم الطاقة الحديثة، أصبحت المحولات المدمجة معدات رئيسية لترقية وتحويل الشبكات الحضرية بسبب مزاياها في التصنيع المسبق بالمصنع وتثبيتها السهل والمساحة الصغيرة التي تحتلها والأمان والموثوقية. مع تسارع عملية التحضر، تتطور المحولات المدمجة من معدات توزيع تقليدية إلى عقد طاقة ذكية خضراء من خلال دمج مصادر الطاقة المتجددة وأنظمة تخزين الطاقة والتكنولوجيات الذكية للرصد. بناءً على مواصفات التقنية الأحدث وتحليل سيناريوهات التطبيق، يقترح هذا الحل استراتيجيات تكوين معقولة وتحول ذكي للمحولات المدمجة في الشبكات الحضرية، بهدف تحسين جودة التزويد بالطاقة وتقليل التكاليف التشغيلية وتعزيز تطوير الشبكة ذات الكربون المنخفض.

1. تحليل الخصائص الفنية ومزايا المحولات المدمجة

1.1 الفلسفة الأساسية للتصميم
يستفيد من تصميم مغلق تمامًا ومنهجي، يدمج أجهزة التحكم الكهربائية ذات الجهد العالي والمحولات التوزيع وأجهزة التوزيع ذات الجهد المنخفض داخل غلاف واحد، مما يحقق نموذج "تصنيع مسبق بالمصنع + تجميع في الموقع". وفقًا لمواصفات التقنية العامة لعام 2025 للمحولات المدمجة، فإن مستوى حماية الغلاف هو ≥IP55، قادر على تحمل بيئات قاسية مثل رذاذ الملح.

1.2 ستة مزايا رئيسية

• دورة بناء قصيرة: يستغرق التثبيت حتى التشغيل فقط 5-8 أيام، مما يوفر ما يصل إلى 40%-50% من الاستثمار مقارنة بالمحولات التقليدية.
• حفظ المساحة: تحتل محطة محول مدمجة بقدرة 4000 كيلو فولت أمبير ≤300 متر مربع، وهي أقل بـ 1/10 من المساحة التي تحتلها المحولات التقليدية.
• أمان عالٍ: هيكل عازل مغلق تمامًا بدون أجزاء حية مكشوفة، مما يحقق "صفر حوادث الصعق الكهربائي".
• قوة التحكم الآلي: يدعم وظائف "التحكم الأربعة عن بعد" (قياس عن بعد، إشارة عن بعد، تحكم عن بعد، تنظيم عن بعد)، مما يلبي متطلبات التشغيل بدون وجود شخص.
• تكوين مرن: تصميم منهجي يتكيف مع سيناريوهات الشبكة الحضرية المتعددة.
• صيانة سهلة: مكونات موحدة تدعم استبدال سريع، مما يقلل من وقت الانقطاع.

1.3 تصنيف الهياكل الفنية

2. سيناريوهات التطبيق النموذجية للشبكات الحضرية وخطط التكوين

2.1 سيناريو منطقة السكنية

• حالة: مجمع سكني (24,000 متر مربع، 398 منزل)، قدرة محول التوزيع 630 كيلو فولت أمبير.
• اقتراحات التكوين:

• النوع: 500-1000 كيلو فولت أمبير، حماية IP55.
• تصميم المناظر الطبيعية: غلاف مع ألواح الإعلانات المضيئة، تركيب الطاقة الشمسية على السطح.
• تعويض الطاقة اللافعالية: مكون بنسبة 40%-50% من القدرة، جهاز تعويض تلقائي بمعدل 10 حلقات.
• خطوط الجهد المنخفض الخارجة: 15-25 حلقة (بما في ذلك 1-3 احتياطية).

2.2 سيناريو مركز تجاري

• حالة: مركز تسوق (مجمع 109,000 متر مربع)، باستخدام وحدة الحلقة الرئيسية المعزولة بالغاز الصديقة للبيئة (RMU).
• اقتراحات التكوين:

• القدرة: 1250-2000 كيلو فولت أمبير، نوع الاتصال الحلقي.
• الرصد الذكي: شريحة شبكة 5G + تشفير SM4/SM2، يدعم تحليل حالة المعدات بواسطة الذكاء الاصطناعي.
• تعويض الطاقة اللافعالية: مكون بنسبة 50%-60% من القدرة، نظام التزويد بالطاقة بمعدل 20-30 حلقة.

2.3 سيناريو مدينة صناعية

• حالة: محطة شحن موقف السيارات، باستخدام محول مدمج حلقي بقدرة 1250 كيلو فولت أمبير.
• اقتراحات التكوين:

• القدرة: 800-2000 كيلو فولت أمبير.
• تكامل تخزين الطاقة: 15%-20% من قدرة المحول الرئيسي، يُنصح بأن يكون نظام تخزين الطاقة المبرد بالسائل 6.25 ميجاوات ساعة.
• متطلبات الحماية: مزود بآلية رفع لضمان عدم التشوه أثناء النقل / التركيب.

2.4 مقارنة لمعلمات رئيسية عبر ثلاثة سيناريوهات

3. تحليل الفوائد الاقتصادية

3.1 توفير تكاليف الاستثمار:

• مثال: محطة محول واحدة بجهد 35 كيلو فولت، بحجم 4000 كيلو فولت أمبير:
• توفر المحول المدمج أكثر من مليون يوان مقارنة بالمحول التقليدي؛
• توفر حوالي 2700 متر مربع من مساحة الأرض.

3.2 تقليل تكاليف التشغيل والصيانة:

• اعتماد تقنيات متقدمة مثل المعدات الخالية من الزيت يتيح الصيانة بناءً على الحالة، مما يوفر حوالي 100,000 يوان سنويًا في تكاليف التشغيل والصيانة.

3.3 الاقتصاديات لحل متكامل (اتجاه عام 2025):

• انخفاض تكاليف تقنية تخزين الطاقة (تكلفة النظام ≤0.6 يوان / واط ساعة):
• حل "الطاقة الشمسية + المحول المدمج + تخزين الطاقة" يمكن أن يقصر فترة استرداد الاستثمار إلى أقل من 8 سنوات.

جدول البيانات الرئيسية

4. سيناريوهات تنفيذ المحولات المدمجة

4.1 الأولوية في البناء الجديد:

• إعطاء الأولوية لاستخدام المحولات المدمجة في المجمعات السكنية الجديدة والمراكز التجارية والمدن الصناعية، مستفيدًا من مزايا المساحة الصغيرة وتثبيتها السهل.

4.2 تجديد وإعادة تجهيز الشبكات الحضرية:

• تدرج استبدال المحولات التقليدية بالمحولات المدمجة في مشاريع تحديث الشبكات الحضرية لتعزيز مرونة وموثوقية الشبكة.

4.3 استكشاف وإبتكار التجارب الصفرية الكربون:

• تنفيذ حلول متكاملة تجمع بين الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة والمحول المدمج.