Rockwill предоставляет комплексные электрические решения для умных сетей, городской инфраструктуры, интеграции возобновляемых источников энергии и промышленных применений. От автоматизации среднего напряжения до сетей зарядки электромобилей и сборных подстанций, наши системы обеспечивают стабильное, эффективное и готовое к будущему распределение электроэнергии. Индивидуальные. Подключенные. Надежные.

Основное оборудование в эпоху умной энергетики: решение на основе силового электронного трансформатора для генерации электроэнергии

Rockwill 08/05/2025

I. Фон и потребности

С быстрым увеличением использования возобновляемых источников энергии, традиционные электромагнитные трансформаторы сталкиваются с трудностями в удовлетворении современных требований сетей к гибкости, эффективности и интеллектуальности. Волатильность и непостоянство ветровой и солнечной энергии представляют серьезные вызовы для стабильности сети, что требует инновационного центра преобразования энергии, способного обеспечивать динамическое регулирование и высококачественный выход мощности.

II. Обзор решения

Это решение использует полностью твердотельные силовые электронные трансформаторы (PETs) для замены традиционных линейно-частотных трансформаторов. Используя высокочастотную силовую электронику, PETs обеспечивают преобразование уровня напряжения и управление энергией с ключевыми преимуществами:

Гибкое преобразование мощности: Прорывает ограничения традиционных трансформаторов (только амплитуда напряжения/ток) для достижения многомерного контроля над частотой, фазой и мощностью.
Динамический отклик: Скорость настройки на миллисекундном уровне эффективно снижает колебания возобновляемой энергии.
Интеллектуальный интерфейс: Создает цифровой мост между генерирующими установками и сетью.

III. Основная техническая архитектура

1. Оптимизация многоуровневой топологии

Применяется "AC-DC-AC" трехступенчатая схема преобразования:

Высокочастотная стадия выпрямления: Использует топологию MMC (модульный многоуровневый преобразователь) для учета широких колебаний входного напряжения.
Изолированная стадия DC-DC: Реализует структуру DAB (двойной активный мост) для изоляции на высокой частоте 10-20 кГц.
Интеллектуальная стадия инвертирования: Поддерживает динамическое переключение стратегий подключения к сети (управление V/f, управление PQ).

2. Выбор ключевых компонентов

Компонент	Технология	Преимущества
Коммутирующие устройства	Модули SiC MOSFET	Устойчивость к высоким температурам (>200°C), снижение потерь на 40%
Магнитное ядро	Нанокристаллический сплав	Потери на высокой частоте ниже на 60%, плотность мощности в 3 раза выше
Конденсаторы	Металлизированные полипропиленовые пленочные конденсаторы	Высокая устойчивость к напряжению, долгий срок службы, низкое ESR

3. Интеллектуальная система управления

Мониторинг состояния сети в реальном времени позволяет:

Активное прохождение провалов напряжения (LVRT/ZVRT)
Динамическую корректировку потока мощности для учета колебаний возобновляемой энергии
Оптимизацию алгоритмов потерь

IV. Ключевые преимущества и ценность

Повышение эффективности

Показатель	Традиционный трансформатор	PET	Улучшение
Эффективность при полной нагрузке	98.2%	99.1%	↑0.9%
Эффективность при 20% нагрузке	96.5%	98.8%	↑2.3%
Потери без нагрузки	0.8%	0.15%	↓81%

Функциональные возможности

Активная фильтрация: Подавление гармоник 5-50 порядка (THD <1.5%)
Реактивная компенсация: Непрерывная регулировка емкости ±100%
Прохождение неисправностей: Поддержка прохождения при нулевом напряжении (ZVRT)
Черный старт: Автономная стабилизация напряжения/частоты в изолированном режиме

V. Сценарии применения

Сценарий 1: Система сбора энергии ветропарка

graph TB

WTG1[WTG1] --> PET1[10kV/35kV PET]

WTG2[WTG2] --> PET1

...

PET1 -->|35kV DC Bus| Collector

Collector --> G[220kV Main Trafo]

Решает: Колебания линии сбора из-за суммарных колебаний напряжения турбин
Результаты: Снижение ограничений ветра на 12%, уменьшение отклонений колебаний мощности на 65%

Сценарий 2: Умная повышающая станция солнечной электростанции

Модульные кластеры PET (1-2 МВт/единица)
Функциональность MPPT повышает производительность на 7-15% при частичном затенении
Ночная работа как STATCOM для реактивной поддержки сети

VI. Дорожная карта реализации

Пилотный этап: Развертывание PETs на объектах возобновляемой энергии с волатильностью напряжения >10% (20% мощности).
Гибридный этап сети: Гибридная система трансформаторов (HTS) с параллельной работой PET-традиционных систем.
Полная замена: PETs для всех новых проектов; поэтапная модернизация существующих объектов.

VII. Экономический анализ

Пример: ветропарк 100 МВт

Пункт	Традиционный	PET	Ежегодная выгода
Capex	¥32M	¥38M	-¥6M
Ежегодные потери мощности	¥2.88M	¥1.08M	+¥1.8M
Затраты на эксплуатацию и обслуживание	¥0.8M	¥0.45M	+¥0.35M
Экономия реактивной мощности	—	¥0.6M	+¥0.6M
Период окупаемости	—	<3 года

Заключение: Решения на основе PET преодолевают традиционные электромагнитные ограничения, создавая платформу следующего поколения для преобразования мощности в сетях с высокой долей возобновляемых источников энергии. Их преимущества в эффективности, поддержке сети и интеллектуальности делают их стратегической технологией для современных энергосистем.

Последние решения