حلول محولات ذات قاعدة: تمكين دمج الطاقة المتجددة من خلال تقنية تشكيل الشبكة وتصميم صديق للبيئة

1. التحديات الأساسية لدمج الطاقة المتجددة في الشبكة​

1.1 ​التقلبات والانقطاعات​

• تشهد المصادر المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية تقلبات في الإنتاج بسبب الظروف الطبيعية، مما يؤدي إلى عدم استقرار تردد/جهد الشبكة.
• يتطلب التخفيف من هذه المشكلة أنظمة تخزين الطاقة والتكنولوجيات الذكية للتحكم. يجب أن توفر المحولات المثبتة على الأرض (PMTs) совместимость عالية كعقد اتصال بالشبكة.

1.2 ​سعة الشبكة وحدود الامتصاص​

• تعرض زيادة الاختراق المتجدد مخاطر فائض الشبكة المحلية، مما يتطلب تحسين سعة المحول وتوبيولوجيا (مثل الشبكات ذات التغذية الحلزونية).

1.3 ​مشكلات جودة الطاقة​

• تتطلب التلوث التوافقي ونقص الطاقة غير النشطة محولات مثبتة على الأرض (PMTs) مع قدرة عالية على مقاومة التداخل والتنظيم الديناميكي للفولتية.

2. حلول التكيف التقنية للمحولات المثبتة على الأرض​

2.1 تصميم ذو совместимية عالية​

• ​نطاق فولتية واسع: يدعم إدخالات متعددة الأقطاب (مثل 13.8kV/34.5kV → 208V/480V) للوصول إلى مصادر الطاقة الموزعة المتعددة.
• ​التنظيم الديناميكي للفولتية: متكامل ±5% تغييرات القطب (5 موضع) تمكن من تعديل الإخراج في الوقت الفعلي ضد تقلبات الحمل.
• عزل صديق للبيئة: سائل الاسترات القابل للتحلل البيولوجي يعزز السلامة من الحرائق والاستدامة، مما يتوافق مع أهداف المشاريع المتجددة.

2.2 الكفاءة وتقليل الخسائر​

• كفاءة عالية جداً: مطابقة لمعايير DOE 2016 (مثل 300kVA PMT: خسارة بدون حمل 280W، خسارة تحت الحمل 2.2kW، الكفاءة ≥99٪).
• مواد ذات خسائر منخفضة: الأنوية الفولاذية ذات الحبيبات الموجهة واللفائف النحاسية تقلل من خسائر الدوامة، متكيفة مع التشغيل المتقطع.

2.3 المتانة الهيكلية والموثوقية​

• غلاف مدمج: غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بتصنيف IP67 يتحمل درجات حرارة تتراوح بين -40°C إلى +40°C (مثل الصحراء ومزارع الرياح).
• توبيولوجيا التغذية الحلزونية: تتيح احتياطية متعددة المحولات للتسامح مع الأخطاء في الشبكات المحلية.

3. حلول النظام المتكامل: تخزين الطاقة + التحكم الذكي​

​3.1 التناغم بين المحول والتخزين​

• أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) التي تم نشرها في PMTs تستوعب الفائض من الطاقة المتجددة عبر تحويل الطاقة، مما يقلل من تقلب الحمل الصافي بنسبة 21٪.
• مثال: 0.5MWh BESS متكاملة مع 225kVA PMT تسهل اختلاف إخراج الطاقة الشمسية ليلاً ونهاراً.

3.2 ​التحكم الذكي المدعوم بالذكاء الاصطناعي​

• التحكم الديناميكي الهجين في الاقتصاد والانبعاثات (HDEED) والخوارزميات (مثل POA-CS) تمكن من السيطرة متعددة الأهداف:
  ✓تقليل التكاليف التشغيلية والانبعاثات الكربونية.
  ✓ تعديل استراتيجيات الاتصال بالشبكة باستخدام معاملات تقلبات الحمل العامة، مما يزيد الإيرادات بنسبة 22.4٪.

3.3 ​قمع التوافقيات وتحسين جودة الطاقة​

• محولات K-factor (K-1~K-4) تخفف من التوافقيات عالية الرتب من دمج الطاقة المتجددة.

4. دراسة حالة: مزرعة كابوسفار للطاقة الشمسية، هنغاريا​

• ​التكوين: مصنع PV بقدرة 100MW يستخدم PMTs بقدرة 5,000kVA لتقليل إخراج المصفوفة 34.5kV إلى 4,160V للربط بالشبكة.
•  ​التصميم البيئي: أسس اللولب الحلزوني تقلل من التأثير البيئي؛ استراتيجيات الشبكة الذكية تمكن من توليد 130GWh/سنة وتقليل CO₂ بمقدار 120,000 طن.
• ​الاقتصاديات: تقليل استهلاك الفحم بمقدار 45,000 طن/سنة، مما يؤكد صلاحية PMT في السيناريوهات ذات نسبة عالية من الطاقة المتجددة.

5. مقارنة المواصفات الفنية (المنتجات النموذجية)​​

6. الخلاصة: القيمة الأساسية للمحولات المثبتة على الأرض​

تعمل PMTs كعقد فيزيائية مهمة للطاقة المتجددة ذات الاختراق العالي بسبب تصميمها القابل للتطوير، ال совместимية العالية، وقدرتها على التحديث الذكي. تشمل الاتجاهات المستقبلية:

• ​تكامل التوأم الرقمي: بيانات المستشعر في الوقت الفعلي للصيانة التنبؤية.
• ​التحكم في تشكيل الشبكة: دعم أفضل للشبكات الضعيفة.
• ​مراكز الطاقة الهجينة: التكامل العميق مع تقنيات الصفر الكربون (مثل التخزين، الهيدروجين).