Solução de Otimização Económica do Transformador Fotovoltaico: Principais Caminhos para Redução de Custos e Melhoria da Eficiência

Ⅰ. Contexto do Problema
Nas centrais solares fotovoltaicas, os transformadores de elevação em contentores (designados como "transformadores PV") representam aproximadamente 8% a 12% do investimento total em equipamentos, enquanto as suas perdas excedem 15% das perdas totais da central. Os métodos de seleção tradicionais frequentemente negligenciam o custo ao longo da vida útil (LCC), resultando em perdas económicas ocultas.

Ⅱ. Desafios Económicos Principais

1. Custos Iniciais Elevados
   • Prémios significativos de preço para equipamentos importados de alta gama; as alternativas nacionais permanecem subotimizadas.
2. Perdas Excessivas em Carga Vazia/Carga
   • As perdas anuais de energia devido a transformadores ineficientes podem atingir 0,5% a 1,2% da produção total de energia.
3. Custos de Manutenção Imcontroláveis
   • Avarias frequentes levam a perdas de tempo de inatividade; os custos de reparação duplicam em áreas remotas.
4. Baixa Utilização da Capacidade
   • O dimensionamento excessivo causa operação prolongada em carga leve e reduz a eficiência.

Ⅲ. Soluções de Otimização Económica

1. Estratégia de Dimensionamento Preciso: Evitar Redundância de Capacidade
   • Modelo de Correspondência Dinâmica de Capacidade
   Utiliza dados locais de irradiação + razão DC-AC (tipicamente 1,1-1,3) para calcular a taxa de carga ótima do transformador (recomendado 75%-85%).
   Caso: Uma central de 100MW substituiu transformadores convencionais de 160MVA por unidades dedicadas de 120MVA, reduzindo o investimento inicial em ¥2,2M, mantendo as perdas de carga.
   • Otimização do Nível de Tensão
   O uso de 35kV (versus 33kV) para tensão média reduz os custos de cabos em 7% a 10% e diminui os custos de aquisição de equipamentos nacionais.
2. Tecnologia de Controlo de Perdas: Núcleo da Redução do Custo ao Longo da Vida Útil
   • Materiais de Baixas Perdas
   Transformadores com núcleo amorfo reduzem as perdas em carga vazia em 60% a 80%. Apesar de um custo inicial 15% a 20% mais elevado, o ROI é alcançado em 3-5 anos (calculado a ¥0,4/kWh).
   • Ajuste Inteligente de Capacidade
   Os reguladores de toque sob carga (OLTC) permitem o modo de baixa capacidade durante períodos de baixa irradiação, reduzindo as perdas em carga vazia em >40%.
3. Símbiose entre Localização e Padronização
   • Substituição de Componentes Nucleares Nacionais
   Adotar tiras nanocristalinas produzidas localmente (30% mais baratas que as da Hitachi Metals) e sistemas de moldagem com resina epóxi.
   • Design Modular
   Subestações solares pré-fabricadas inteligentes (transformadores integrados, unidades de anel principal, sistemas de monitorização) reduzem os custos de instalação no local em 20% e encurtam os prazos em 15 dias.
4. Sistema Inteligente de Operação e Manutenção: Reduzir Custos Ocultos
   • Terminais de Monitorização IoT
   O rastreamento em tempo real da temperatura do óleo, descargas parciais e correntes de aterramento do núcleo otimiza os ciclos de manutenção, reduzindo o tempo de inatividade inesperado.
   Dados: A diagnóstico inteligente aumenta o MTBF para 12 anos e reduz os custos de O&M em 35%.
   • Participação na Resposta à Demanda da Rede
   Ajustar os toques dos transformadores para suporte de tensão gera receita de serviços auxiliares da rede (¥30-80/MW·evento).
5. Aplicações de Alavancagem Financeira
   • Instrumentos de Financiamento Verde
   Utilizar empréstimos verdes de baixo custo (10% a 15% abaixo das taxas de referência) para a aquisição de equipamentos eficientes.
   • Contratos de Eficiência Energética (EPC)
   Os fornecedores garantem limiares de eficiência, compensando as lacunas de custos de eletricidade se não forem cumpridos.

Ⅳ. Quantificação Económica (Caso de uma Central de 100MW)