Kärnutrustning i den smarta energietan: Löstöverföringslösning för elproduktion

​I. Bakgrund och efterfrågan​

Med den snabba ökningen av förnybara energikällor har traditionella elektromagnetiska transformatorer svårt att uppfylla de moderna nätens krav på flexibilitet, effektivitet och intelligens. Vind- och solenergins volatilitet och intermittens utgör allvarliga utmaningar för nätets stabilitet, vilket gör det nödvändigt med en innovativ energiomvandlingsnod som kan hantera dynamisk reglering och högkvalitativ strömförsörjning.

​II. Löstillfångsbeskrivning​

Denna lösning använder allt-solida kraftväxeltransformatorer (PET) för att ersätta konventionella linje-frekvens-transformatorer. Genom att dra nytta av högfrekventa kraftväxelkomponenter möjliggör PET spänningsnivåkonvertering och energistyrning med följande huvudfördelar:

• Flexibel kraftkonvertering: Bryter begränsningarna hos traditionella transformatorer (endast spänning/striktur) för att uppnå flerdimensionell styrning över frekvens, fas och kraft.
• Dynamisk respons: Justeringstid på millisekunds-nivå motverkar effektivt förnybar energis variationer.
• Smart gränssnitt: Skapar en digital bro mellan elproduktionenheterna och nätet.

​III. Kärnteknisk arkitektur​

​1. Optimering av flernivåtopologi​

Använder en "AC-DC-AC" tre-stegs-konverteringsarkitektur:

• Högfrekvent rektifieringsfas: Använder MMC (Modular Multilevel Converter)-topologi för att hantera breda inmatningsspänningsvariationer.
• Isolerad DC-DC-fas: Implementerar Dual Active Bridge (DAB)-struktur för 10-20 kHz högfrekvent isolering.
• Smart inverteringsfas: Stödjer dynamisk växling av nätanslutningsstrategier (V/f-styrning, PQ-styrning).

​2. Val av viktiga komponenter​

​3. Intelligent styrsystem​

Real-tidsövervakning av nätstatus möjliggör:

• Aktiv genomdrift vid spänningsfall (LVRT/ZVRT)
• Dynamisk justering av kraftflöde för förnybara energifluktueringar
• Förlustoptimeringsalgoritmer

​IV. Nyckelfördelar och värde​

​Effektivitetsvinster​

​Funktionsförmågor​

• ​Aktiv filtrering: Undertrycker 5:e-50:e harmoniska (THD <1.5%)
• ​Reaktiv kompensation: ±100% kontinuerlig kapacitetsreglering
• ​Felgenomdrift: Stöd för noll-spänningsgenomdrift (ZVRT)
• ​Svart start: Autonom spänning/frekvensstabilisering i isolerat läge

​V. Tillämpningsscenario​

​Scenario 1: Vindparkssamlingsystem​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Samlare 

    Samlare --> G[220kV Huvudtrafo] 

• ​Löser: Samlingslinjens svängningar från ackumulerade turbinspänningssvängningar
• ​Resultat: 12% lägre vindavtag, 65% minskning av kraftfluktuationsskillnad

​Scenario 2: PV-anläggning smart uppstegsstation​

• Modulära PET-kluster (1-2 MW/enhet)
• MPPT-funktion förbättrar avkastningen med 7-15% vid partiell skuggning
• Nattlig drift som STATCOM för nätets reaktiva stöd

​VI. Implementeringsplan​

1. ​Pilotfas: Distribuera PET på förnybarhetsanläggningar med >10% spänningsvolatilitet (20% kapacitet).
2. ​Hybridnätetapp: Hybrid Transformer System (HTS) med parallell PET-traditionell drift.
3. ​Full ersättning: PET för alla nya projekt; fasvis ombyggnad för befintliga anläggningar.

​VII. Ekonomisk analys​

Exempel: 100MW-vindpark

​Slutsats: PET-lösningar bryter traditionella elektromagnetiska begränsningar och skapar en nästa-generations plattform för kraftomvandling i nät med hög andel förnybar energi. Deras fördelar vad gäller effektivitet, nätstöd och intelligens positionerar dem som en strategisk teknologi för moderna elkraftsystem.