الحل المتكامل: محولات مثبتة على لوحة لتعزيز الكفاءة والموثوقية في أنظمة الطاقة الشمسية الموزعة

1. الدور الأساسي لمحول الكهرباء المثبت على قاعدة (PMT) في أنظمة الطاقة الشمسية الموزعة​

محول الكهرباء المثبت على قاعدة (PMT) هو محول كهربائي مغلق تمامًا وله شكل صندوقي يتم تثبيته مباشرة على قاعدة خرسانية على مستوى الأرض. وهو مناسب لرفع الجهد وتوصيل الشبكة في محطات الطاقة الشمسية الموزعة. وتشمل وظائفه الرئيسية:

• ​تحويل الجهد:​​يرفع الجهد الكهربائي المنخفض الناتج عن معكوسات الطاقة الشمسية (مثل 0.8 كيلوفولت) إلى 10 كيلوفولت أو 35 كيلوفولت لتلبية متطلبات توصيل الشبكة.
• ​تكامل النظام:​​يجمع بين المفاتيح ذات الجهد العالي وأجهزة الحماية ومعدات القياس، مما يقلل من المساحة المستخدمة ويحسن موثوقية النظام.
• ​العزل الأمني:​​تصميمه المغلق تمامًا يوفر حماية ضد الغبار والرطوبة والصدأ، مما يمكّن العمل في بيئات خارجية قاسية.

2. المعايير الفنية الأساسية واختيار دليل لمحول الكهرباء المثبت على قاعدة​

2.1 مبدأ التوافق السعوي​

• ​حساب السعة:​​يجب أن يكون أكبر قليلاً من القوة الكهربائية القصوى للنظام الشمسي (عادة ما يتم تهيئته بـ 1.1~1.2 مرة من السعة).

• مثال: مشروع طاقة شمسية بقدرة 19.9 ميجاواط مزود بـ 8 وحدات من PMTs بقدرة 2.5 ميجافولت أمبير (إجمالي السعة 20 ميجافولت أمبير).
• ​مستوى الجهد:​​اختر 10 كيلوفولت أو 35 كيلوفولت بناءً على جهد نقطة التوصيل بالشبكة (مثل مشروع 8.3 ميجاواط في شنغهاي يستخدم توصيل شبكة 10 كيلوفولت).

​2.2 معلمات الاختيار الأساسية​

2.3 تصميم التوافق​

• ​توافق المعكوس:​​يجب أن يغطي نطاق الجهد الداخل جهد الخرج للمعكوس (مثل 0.8 كيلوفولت → 10 كيلوفولت).
• ​تكامل أجهزة الحماية:​​مزود ب保险丝、避雷器（浪涌保护器）和温度传感器；具备与外部防孤岛保护和故障隔离装置的接口。

3. 垫装变压器系统集成方案​

​智能监控集成​

• ​传感器配置：​​实时监测温度、电流和电压。
• ​通信接口：​​支持Modbus或IEC 61850协议，以集成到光伏监控系统中（例如Acrel-1000DP）。
• ​安全保护：​​

防孤岛装置：在检测到电网断电后0.5秒内断开连接。

电弧检测：基于AI的智能电弧故障识别（例如华为解决方案）。

4. 垫装变压器典型应用案例研究​

4.1 19.9MW分布式光伏项目​

• ​垫装变压器配置：​​8台2.5MVA垫装变压器，靠近4个变电站部署，以便与10kV配电室紧密连接。
• ​结果：​​年发电量为1495万kWh，系统效率>80%，电缆长度减少30%。

4.2 上海8.3MW屋顶光伏项目​

• ​解决方案特点：​​
  • 5台PMT（2台2.5MVA + 2台1.6MVA + 1台0.8MVA）与不同容量的逆变器组匹配。
  • 光纤环网数据传输，实现远程功率预测和调度响应。

4.3 抗环境干扰设计​

• ​高风区：​​加强安装支架固定件（例如抗风载组件）。
• ​高湿度环境：​​使用抗盐雾涂层（针对沿海项目）和具有PID恢复功能的逆变器。

5. 经济效益和运维优化​

5.1 投资回报率（ROI）：​​

• 长春500kW项目：年发电量584,000 kWh，自用投资回报率12.2%，回收期约5.3年。

5.2 运维（O&M）策略：​​

• 智能诊断：IV曲线扫描，实时定位故障组件。
• 预防性维护：基于温度数据的变压器过载风险警报。

1. الدور الأساسي لمحول الكهرباء المثبت على قاعدة (PMT) في أنظمة الطاقة الشمسية الموزعة​

محول الكهرباء المثبت على قاعدة (PMT) هو محول كهربائي مغلق تمامًا وله شكل صندوقي يتم تثبيته مباشرة على قاعدة خرسانية على مستوى الأرض. وهو مناسب لرفع الجهد وتوصيل الشبكة في محطات الطاقة الشمسية الموزعة. وتشمل وظائفه الرئيسية:

• ​تحويل الجهد:​​يرفع الجهد الكهربائي المنخفض الناتج عن معكوسات الطاقة الشمسية (مثل 0.8 كيلوفولت) إلى 10 كيلوفولت أو 35 كيلوفولت لتلبية متطلبات توصيل الشبكة.
• ​تكامل النظام:​​يجمع بين المفاتيح ذات الجهد العالي وأجهزة الحماية ومعدات القياس، مما يقلل من المساحة المستخدمة ويحسن موثوقية النظام.
• ​العزل الأمني:​​تصميمه المغلق تمامًا يوفر حماية ضد الغبار والرطوبة والصدأ، مما يمكّن العمل في بيئات خارجية قاسية.

2. المعايير الفنية الأساسية واختيار دليل لمحول الكهرباء المثبت على قاعدة​

2.1 مبدأ التوافق السعوي​

• ​حساب السعة:​​يجب أن يكون أكبر قليلاً من القوة الكهربائية القصوى للنظام الشمسي (عادة ما يتم تهيئته بـ 1.1~1.2 مرة من السعة).

• مثال: مشروع طاقة شمسية بقدرة 19.9 ميجاواط مزود بـ 8 وحدات من PMTs بقدرة 2.5 ميجافولت أمبير (إجمالي السعة 20 ميجافولت أمبير).
• ​مستوى الجهد:​​اختر 10 كيلوفولت أو 35 كيلوفولت بناءً على جهد نقطة التوصيل بالشبكة (مثل مشروع 8.3 ميجاواط في شنغهاي يستخدم توصيل شبكة 10 كيلوفولت).

​2.2 معلمات الاختيار الأساسية​

2.3 تصميم التوافق​

• ​توافق المعكوس:​​يجب أن يغطي نطاق الجهد الداخل جهد الخرج للمعكوس (مثل 0.8 كيلوفولت → 10 كيلوفولت).
• ​تكامل أجهزة الحماية:​​مزود بدروع الانفجار (المقابس) وأجهزة الحماية من الصواعق (أجهزة الحماية من الصواعق) وأجهزة استشعار الحرارة؛ واجهات للتوصيل مع أجهزة الحماية الخارجية من عزل الجزيرة وأجهزة عزل الأعطال.

3. خطط تكامل نظام محول الكهرباء المثبت على قاعدة​

​تكامل المراقبة الذكية​

• ​تكوين المستشعرات:​​مراقبة الوقت الحقيقي للحرارة والتيار والجهد.
• ​واجهة الاتصال:​​يدعم بروتوكول Modbus أو IEC 61850 للتكامل في أنظمة مراقبة الطاقة الشمسية (مثل Acrel-1000DP).
• ​حماية الأمان:​​

جهاز منع عزل الجزيرة: يفصل بعد 0.5 ثانية من اكتشاف فقدان طاقة الشبكة.

كشف الأقواس الكهربائية: تحديد ذكي للأخطاء الكهربائية باستخدام الذكاء الاصطناعي (مثل حل هواوي).

4. دراسات حالة تطبيقية نموذجية لمحول الكهرباء المثبت على قاعدة​

4.1 مشروع طاقة شمسية موزعة بقدرة 19.9 ميجاواط​

• ​تكوين PMT:​​8 وحدات من محولات PMT بقدرة 2.5 ميجافولت أمبير، تم نشرها بالقرب من 4 محطات تحويل لربط قريب مع غرف التوزيع 10 كيلوفولت.
• ​النتائج:​​إنتاج سنوي للطاقة بقيمة 14.95 مليون كيلوواط ساعة، كفاءة النظام >80٪، تقليل طول الكابل بنسبة 30٪.

4.2 مشروع طاقة شمسية على الأسطح في شنغهاي بقدرة 8.3 ميجاواط​

• ​خصائص الحل:​​
  • 5 وحدات PMT (2 وحدة بقدرة 2.5 ميجافولت أمبير + 2 وحدة بقدرة 1.6 ميجافولت أمبير + وحدة واحدة بقدرة 0.8 ميجافولت أمبير) متطابقة لمجموعات مختلفة من المعكوسات.
  • شبكة حلقة ألياف ضوئية لنقل البيانات، مما يسمح بتوقع الطاقة عن بعد والاستجابة للجدولة.

4.3 تصميم مقاومة التداخل البيئي​

• ​مناطق الرياح العالية:​​تثبيت قواعد مدعمة (مثل مكونات مقاومة للحمل الريحي).
• ​بيئات الرطوبة العالية:​​استخدام طلاءات مقاومة للرشح المالح (للمشاريع الساحلية) ومعكوسات ذات وظيفة استعادة التدهور الناتج عن الجهد المحتمل (PID).

5. الفوائد الاقتصادية وتحسين التشغيل والصيانة​

5.1 استرداد الاستثمار (ROI):​​

• مشروع تشانغتشون بقدرة 500 كيلوواط: إنتاج سنوي 584,000 كيلوواط ساعة، معدل عائد الاستهلاك الذاتي 12.2٪، فترة استرداد الاستثمار ≈5.3 سنوات.

5.2 استراتيجية التشغيل والصيانة (O&M):​​

• تشخيص ذكي: مسح منحنى IV لتحديد الأجزاء المعيبة في الوقت الحقيقي.
• الصيانة الوقائية: تنبيهات لخطر الحمل الزائد على المحولات بناءً على بيانات الحرارة.