نقش رو به رشد تجدید پذیر در شبکه های برق مدرن

چشم انداز انرژی جهانی به سرعت در حال تغییر است.با توجه به آژانس بین المللی انرژی، منابع انرژی تجدید پذیر انتظار می رود که نزدیک به ۹۵ درصد از افزایش ظرفیت برق جهانی را تا سال ۲۰۲۶ در نظر بگیرند، این انتقال با سیاست هایی با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، بهبود امنیت انرژی و پاسخ به تغییرات آب و هوا، با این حال، ادغام منابع تجدید پذیر مانند خورشیدی و باد به شبکه های برق و عناصر مهندسی منحصر به فرد و کارآمد است.

ترانسفورماتورهای قدرت: ارتباط انتقادی در انتقال انرژی

ترانسفورماتورهای قدرت با ولتاژ بالا برای انتقال از راه دور عمل می کنند و آن را برای توزیع به مصرف کنندگان پایین می آورند.آنها باید طیف گسترده ای از پروفایل های بار و تغییرات ولتاژ را اداره کنند، زیرا نسل تجدید پذیر به سهم بزرگتر از مخلوط انرژی تبدیل می شود، تقاضاهای قرار داده شده در ترانسفورماتورها به طور قابل توجهی تغییر می کند، جریان برق یک طرفه از سوخت فسیلی مرکزی یا نیروگاه های هسته ای، به ویژه کاهش سوخت های حرارتی، و افزایش سرعت، و افزایش می یابد.

چالش های کلیدی در یکپارچه سازی انرژی های تجدید پذیر

Intermittency و Grid Safety

انرژی خورشیدی و بادی بستگی به شرایط آب و هوایی دارد که منجر به نوسانات خروجی می شود که می تواند در عرض چند دقیقه رخ دهد.این تغییرات سریع باعث ایجاد عدم تعادل بین عرضه و تقاضا می شود. ترانسفورماتورهای قدرت باید قادر به رسیدگی به بارگزاری ناگهانی در هنگام افزایش نسل و جلوگیری از کم مصرف شدن در طول lulls.

مقررات ولتاژ و فرکانس

اینورتر های تجدید پذیر اغلب قدرت واکنشی تولید می کنند که می تواند باعث انحراف ولتاژ در فیدر توزیع شود.تبدیل دهندگان با تغییرات ضربه بر بار (OLTC) برای حفظ ولتاژ در محدوده های قابل قبول ضروری هستند. علاوه بر این، ثبات فرکانس به عنوان ژنراتورهای ناهمزمان (با درون گرایی) با منابع مبتنی بر اینورتر جایگزین می شوند.D. تبدیل شده با تنظیمات هسته بهتر و پیچ و خم کردن کمک به کاهش این مسائل.

اختلال هماهنگ و کیفیت قدرت

اینورتر های الکتریکی قدرت که در سیستم های خورشیدی و بادی استفاده می شوند، آسیب پذیری ها را به شبکه تزریق می کنند.این هارمونیک ها باعث گرمای اضافی در پیچ های مبدل و هسته می شوند که منجر به تسریع پیری و شکست های بالقوه می شود که با هسته های فلزی بی شکل و پیچ های آسیب پذیر طراحی شده انعطاف پذیرتر هستند.

دانلود بازی Transformer Overload and Lifecycle Impact

پیش بینی ناپذیر نسل های تجدید پذیر می تواند باعث شود که ترانسفورماتورها بالاتر از رتبه بندی نام خود برای دوره های کوتاه مدت عمل کنند، حتی اگر در محدوده طراحی، زندگی عایق را به دلیل استرس حرارتی کاهش دهد، ترانسفورماتورهایی با سیستم های خنک کننده پیشرفته (مانند نفت و هوا (A) یا خنک کننده آب - و بهبود عایق کاغذی (به عنوان مثال، حرارتی) می تواند این مطالعات انرژی را بهبود بخشد:

پیشرفت های تکنولوژیکی برای ترانسفورماتورهای قدرت

افزایش مواد عایق و طراحی

سیستم های عایق پیشرفته، از جمله Nomex® و دیگر مواد آبراموئید، اجازه می دهد ترانسفورماتورها در دمای بالاتر بدون تخریب کار کنند، همراه با فولاد هسته ای بهتر - مانند فولاد سیلیکون دانه دار یا فلز بی نظیر - این مواد کاهش تلفات بدون بار و بهبود بهره وری برای برنامه های تجدید پذیر، ترانسفورماتور با قدرت مدار پایین تر و پیچ های پاک کننده به طور فزاینده مشخص می شود.

تبدیل کنندگان هوشمند و On-Load Tapr

ترانسفورماتورهای هوشمند، سنسورها، ماژول های ارتباطی و الگوریتم های کنترل را برای نظارت بر دما، بار، وضعیت نفت و تخلیه جزئی در زمان واقعی ادغام می کنند. On-load ضربه تغییردهنده تنظیم ولتاژ بدون خدمات قطع کننده، ضروری برای شبکه های با نفوذ تجدید پذیر بالا است. برخی از طرح های جدیدتر از OLTC های خلاء استفاده می کنند که نیاز به نگهداری کمتری دارند و پاسخ سریع تر از انواع معمول روغن ارائه می دهند.

تبدیل شدن به حالت جامد برای پاسخ سریع

ترانسفورماتورهای حالت جامد (SSTs) از برق الکترونیکی برای تبدیل و کنترل ولتاژ و فرکانس در سرعت های بالا استفاده می کنند، اگرچه هنوز در حال ظهور است، SSTs مزایای بالقوه ای را ارائه می دهد: جریان برق دو جهت، انزوای داخلی و ادغام با ذخیره سازی انرژی. [۳]، تکنولوژی فعلی با هزینه و موانع قابل اطمینان مواجه است. SSTs در میکروشبکه ها و کارآزمایی های میدانی مانند گروه های کار می کنند.

نظارت پیشرفته و تشخیص (IoT، AI)

اینترنت اشیا (IoT) سنسور هایی که بر روی ترانسفورماتورها قرار می گیرند، داده هایی را در مورد تجزیه و تحلیل گاز حل شده (DGA)، رطوبت در روغن و الگوهای هوش مصنوعی جمع آوری می کنند که این داده ها را تجزیه و تحلیل می کنند تا پیش بینی شکست ها و نگهداری برنامه ریزی شده را به طور فعال کاهش دهد.این رویکرد دوقلو دیجیتال باعث کاهش خرابی های پیش بینی نشده و بهینه سازی مدیریت دارایی ها شده است.

مزایای اقتصادی و زیست محیطی

سرمایه گذاری در ارتقاء ترانسفورماتور بازده اقتصادی روشن را به دست می آورد. کاهش زیان های انرژی (و زیان آهن) به طور مستقیم هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.افزایش ظرفیت اجازه می دهد تا خدمات برای ادغام نسل های تجدید پذیر بیشتر بدون ایجاد خطوط انتقال جدید - کاهش هزینه های سرمایه گذاری کلیدی با توجه به بخش زیست محیطی، هر درصد کاهش تلفات تبدیل میلیون ها تن از انتشار CO2 در سطح جهانی صرفه جویی می کند. [۱]

مطالعات موردی واقعی در جهان

چندین برنامه توسعه دهندگان پروژه های تجدید پذیر با موفقیت برنامه های ارتقاء ترانسفورماتور را اجرا کرده اند.برای مثال، یک مزرعه باد بزرگ در غرب ایالات متحده جایگزین ترانسفورماتورهای گام به گام معمولی خود را با واحدهای دارای هسته های فلزی بی نظیر و OLTCs خسارت های خوشه ای که در سال 3 / 11٪ کاهش می یابد، کاهش می تواند منجر به کاهش 15٪ در زیان های بدون بار و تنظیم ولتاژ بهبود در شرایط باد در اروپا، یک سیستم توزیع اپراتور که آنها را به روز رسانی کرد، سیستم نظارت بالقوه 33 میلیون دلار کاهش دهد.

جاده Ahead: سیاست، سرمایه گذاری و نوآوری

دولت ها و تنظیم کنندگان در حال شروع به تشخیص اهمیت مدرن سازی ترانسفورماتور هستند.برنامه های سنتی در مناطق مانند اتحادیه اروپا و بخش های آمریکای شمالی ارائه اعتبارات مالیاتی یا کمک های مالی برای خدمات که ارتقاء به ترانسفورماتورهای با کارایی بالا، در همین حال، تولید کنندگان مانند زیمنس انرژی و ABB در حال توسعه نسل بعدی ترانسفورماتور با برق یکپارچه و هوش مصنوعی ادامه تحقیقات در ابررسانه های بالا و تولید سریع (از طریق انتقال مواد هوشمند) هستند.

برای توسعه دهندگان پروژه و برنامه ریزان ابزار، انتخاب روشن است: ارتقاء ترانسفورماتور یک پس از تفکر نیست، بلکه یک سرمایه گذاری استراتژیک است. پذیرش اولیه طرح های پیشرفته و سیستم های نظارت کاهش خطر، بهبود بازده و حمایت از انتقال انرژی گسترده تر است.