Geïntegreerde oplossing voor enkefasige distributietransformatoren in hernieuwbare energie-scenario's: Technische innovatie en multi-scenario toepassing

1. Achtergrond en uitdagingen​

De gedistribueerde integratie van hernieuwbare energiebronnen (fotovoltaïsche (PV) systemen, windenergie, energieopslag) stelt nieuwe eisen aan distributietransformatoren:

• ​Verschillendheid afhandelen:​​De productie van hernieuwbare energie is afhankelijk van het weer, waardoor transformatoren een hoge overbelastingscapaciteit en dynamische regelingsmogelijkheden moeten hebben.
• ​Harmonische onderdrukking:​​Elektronische krachttoestellen (inverters, laadpalen) veroorzaken harmonischen, wat leidt tot verhoogde verliezen en versneld slijtage van apparatuur.
• ​Veelzijdige toepasbaarheid:​​Compatibiliteit vereist met diverse scenario's zoals PV-systemen in woningen, laadpalen voor elektrische voertuigen en microgrids, met ondersteuning voor aangepaste spanning/capaciteit.
• ​Efficiëntie-eisen:​​Strikte wereldwijde efficiëntiestandaarden (bijv. EU IE4, China Klasse 1 Efficiëntie) eisen een reductie van de nietslastverliezen met meer dan 40%.

2. Oplossingsontwerp​

​2.1 Hoogbetrouwbaar ontwerp​

• ​Materiaalinnovatie:​​
  • Kern: Amorfe legering (nietslastverlies ≤ 0.3 kW/1000 kVA) of hoogpermeabele siliciumstaal om de draaikringverliezen te verminderen.
  • Windings: Zuurvrij koperdraad (zuiverheid ≥ 99.99%) om de belastingsverliezen te verminderen.
• ​Isolatietechnologie:​​Vacuüm druk impregneringsproces (VPI), bereikt IP65 beschermingsklasse, bestand tegen vochtigheid >95% en lage temperaturen tot -40°C.
• ​Constructieoptimalisatie:​​Ovaal/cirkelvormig kernontwerp, ruimtebenutting verbeterd met 20%, geschikt voor compacte installaties (bijv. dak-PV).

​2.2 Intelligente controle en bescherming​

• ​Dynamische spanningregeling:​​
  • Gebruikt AI-algoritmen om belastingsfluctuaties te voorspellen, automatisch tappositie aanpassen (±10% spanningbereik) om de uitvoerspanning te stabiliseren.
  • Ondersteunt externe monitoring en foutdiagnose (bijv. partiële ontladingdetectie), reactietijd <100ms.
• ​Harmonische beheersing:​​
  • Ingebouwde LC-filters of actieve dempingstechnologie THD (Totale Harmonische Verstoring) reduceren tot <3%.
• ​Overbelastingsbescherming:​​
  • 150% korte-termijnoverbelastingscapaciteit gedurende 2 uur, passend bij pieken in hernieuwbare energieproductie.

2.3 ​Toepassingsoplossingen voor meerdere scenario's​

2.4 ​Efficiëntie en milieubeheer​

• ​Lage-verliesontwerp:​​
  • Nietslastverlies verminderd met 40% ten opzichte van traditionele siliciumstaaltransformatoren; volle-belastingsefficiëntie ≥98.5%.
• ​Milieuvriendelijke processen:​​
  • Epoxyharsen/fluoriden geëlimineerd; gebruik van biologisch afbreekbare isolerende olie (in overeenstemming met IEC 61039).
• ​Thermisch beheer:​​
  • Geforceerde luchtcooling + temperatuurregelingssysteem, temperatuurstijging ≤100K, levensduur verlengd tot 25 jaar.

3. Samenvatting van innovaties​

• ​Meerdere doelen coöperatieve controle:​​
  Gebruikt een fusiestrategie van een Gaussische mengmodel (GMM) om spanningstabiliteit in balans te brengen met verliesminimalisatie.
• ​Flexibiliteit bij aanpassing:​​
  Ondersteunt modulaire aanpassing van spanning, capaciteit, beschermingsklasse (IP00–IP65) en interfacespecificaties.
• ​Anpassungsfähigkeit an erneuerbare Energien:​​

PV-scenario's: Anti-terugstroom- en eilandingsbescherming.

Windenergiescenario's: Trillingbestendig ontwerp (amplitude ≤0.1mm).

4. Toepassingsvoorbeelden​

• ​China verdeelde PV-project:​​
  500 eenheden van 20kVA eenfasetransformatoren met geïntegreerde intelligente spanningregeling ingezet. PV-beperking teruggebracht met 12%; terugbetalingsperiode verkort tot 5 jaar.
• ​Snel-laadstation in Californië:​​
  Aangepaste 100kVA transformatoren (Invoer: 480V AC, Uitvoer: 240V DC). Laadefficiëntie verhoogd met 15%; harmonischen onderdrukt tot 2%.

5. Toekomstige richtingen​

• ​Integratie van breedbandkloofsemiconductoren:​​
  Toepassing van SiC/GaN-apparaten om de schakelfrequentie te verhogen, volume vermindert met 30%.
• ​Digitale twin O&M:​​
  IoT-gebaseerde levensduurberekeningmodellen om O&M-kosten te verlagen met 25%.
• ​Beleidsgedreven markt:​​
  Wereldwijde markt voor transformatoren voor hernieuwbare energie groeit met 15% CAGR, verwacht te overstijgen $10 miljard USD in 2030.