Integrēta risinājuma vienfazajiem pārveidotājiem atjaunojamās enerģijas scenārijos: Tehniskie jauninājumi un vairākos scenārijos piemērošana

1. Fons un izaicinājumi​

Atjaunojamu enerģijas avotu (saules enerģija (PV), vēja enerģija, enerģijas krājēji) decentralizētā integrācija uzdod jaunas prasības piegādes transformatoriem:

• ​Nestabilitātes pārvaldība:​​Atjaunojamās enerģijas ražošana ir atkarīga no laika apstākļiem, tāpēc transformatoriem jābūt ar augstu pārmērīgas slodzes spēju un dinamiskajām reglamentēšanas spējām.
• ​Harmoniku samazināšana:​​Elektroenerģijas elektronikas ierīces (inverteri, uzlādes stabi) ievieš harmonikus, kas rada lielākas zudējumus un ierīču novecošanu.
• ​Daudzscenāriju pielāgošanās:​​Jābūt saderīgiem ar dažādiem scenārijiem, piemēram, privātās saules enerģijas, elektromobiļu uzlādes stabi un mikrotīkli, atbalstot pielāgotu spriegumu/unidades.
• ​Efektivitātes prasības:​​Stingras globālas efektivitātes standarti (piem., ES IE4, Ķīnas Klase 1 Efektivitāte) prasa virs 40% samazinājumu bezslodzes zudējumos.

2. Risinājuma dizains​

​2.1 Augsta drošības dizains​

• ​Materiālu inovācijas:​​
  • Šķidrums: Amorfa legāla (bezslodzes zudējumi ≤ 0,3 kW/1000 kVA) vai augstā permeabilitāte eļļa dzelzs, lai samazinātu straujas strāvas zudējumus.
  • Vijas: Bezskābekļa vaļa (tīrība ≥ 99,99%), lai samazinātu slodzes zudējumus.
• ​Izolācijas tehnoloģija:​​Vakuumu spiediena impregnācijas (VPI) process, sasniedzot IP65 aizsardzības klasi, noturīgs pret mitrumu >95% un zemām temperatūrām līdz -40°C.
• ​Konstrukcijas optimizācija:​​Ovālais/rundā šķidruma dizains, uzlabojot telpas izmantošanu par 20%, piemērots kompakta instalācijai (piem., jumta PV).

​2.2 Intelligenta kontrole un aizsardzība​

• ​Dinamiska sprieguma reglamentēšana:​​
  • Lieto AI algoritmus, lai prognozētu slodzes svārstības, automātiski pielāgojot tap pozīcijas (±10% sprieguma diapazons), lai stabilizētu izvades spriegumu.
  • Atbalsta attālinātu monitoringu un defektu diagnosticēšanu (piem., daļējas izplūdes detekcija), ar reaģēšanas laiku <100ms.
• ​Harmoniku samazināšana:​​
  • Iebūvēti LC filtri vai aktīvā dempfēšanas tehnoloģija, samazina THD (Kopējo harmonisko deformāciju) līdz <3%.
• ​Pārmērīgas slodzes aizsardzība:​​
  • 150% īslaicīgā pārmērīgā slodze ilgstoša 2 stundas, nodrošinot atjaunojamās enerģijas ražošanas virsūzņēmējus.

2.3 ​Daudzscenāriju lietošanas risinājumi​

2.4 ​Efektivitāte un vides optimizācija​

• ​Zemu zudējumu dizains:​​
  • Bezslodzes zudējumi samazināti par 40% salīdzinājumā ar tradicionālajiem dzelzs transformatoriem; pilnas slodzes efektivitāte ≥98,5%.
• ​Vides draudzīga procesa:​​
  • Izbeidz epoksidu smaržu/flūorida; izmanto biodegradējamu izolācijas eļļu (saskanīgi IEC 61039).
• ​Siltuma pārvaldība:​​
  • Piespieda gaisa dzesēšana + temperatūras kontrolsistema, temperatūras pieaugums ≤100K, pagarinājot dzīvesilgu līdz 25 gadiem.

3. Innovāciju kopsavilkums​

• ​Vairāko mērķu kooperatīvā kontrole:​​
  Izmanto Gausa maisījuma modela (GMM) fūzijas stratēģiju, lai balansētu sprieguma stabilitāti ar zudējumu minimizāciju.
• ​Pielāgošanas elastība:​​
  Atbalsta modulāru pielāgošanu sprieguma, capacitātes, aizsardzības klases (IP00–IP65) un interfeisa protokoliem.
• ​Atjaunojamās enerģijas pielāgošanās:​​

PV Scenāriji: Aizsardzība pret atpakaļplūsmu un saldenību.

Vēja enerģijas scenāriji: Anti-vibrācijas dizains (amplitūda ≤0,1mm).

4. Lietošanas piemēri​

• ​Ķīnas decentralizētais PV projekts:​​
  Instalēti 500 20kVA vienvijas transformatori ar integrētu intelligento sprieguma reglamentēšanu. PV ierobežojuma rādītājs samazināts par 12%; atmaksas periods saīsināts līdz 5 gadiem.
• ​Kalifornijas ātrās uzlādes stacija:​​
  Pielāgoti 100kVA transformatori (Ievade: 480V AC, Izvade: 240V DC). Uzlādes efektivitāte palielināta par 15%; harmonikus samazināti līdz 2%.

5. Nākotnes virzieni​

• ​Platās juostas poluprovadītāju integrācija:​​
  SiC/GaN ierīču izmantošana, lai palielinātu pārslodināšanas frekvenci, samazinot tilpumu par 30%.
• ​Digitālais divīnis O&M:​​
  IoT pamatots ilguma prognozēšanas modeļi, lai samazinātu O&M izmaksas par 25%.
• ​Politikas veidotā tirgus:​​
  Globālais atjaunojamās enerģijas transformatoru tirgus pieauga ar 15% CAGR, prognozēts pārsniegt $10 miljardus USD līdz 2030. gadam.