BESS Transformer Tervezési útmutató: A harmonikától a hálózati integrációig

 

1. Rendszer interfész Grid és BESS között

 

Az akkumulátoros energiatároló rendszerekben (BESS) a hálózat és az energiatároló rendszer közötti elektromos leválasztás elengedhetetlen az inverterek és az akkumulátorrendszerek védelméhez a hálózati zavarok okozta túlfeszültségtől és túláramtól.

Ugyanakkor feszültségátalakításra van szükség a különböző rendszerszintekhez, jellemzően a 400 V-os inverterkimenetről 690 V-ra vagy 480 V-os BESS üzemi feszültségre, és tovább a középfeszültségű hálózati{3}}szintekre a közművek összekapcsolásához.

Ez az elektromos interfész a BESS transzformátoron keresztül valósul meg, amely kritikus kapcsolatként szolgál az energiaátalakító rendszerek és a közüzemi hálózat között.

 

2. Az akkumulátoros energiatároló rendszerek funkciói

 

A Battery{0}}Energy Storage (BESS) egy akkumulátor-alapú energiatároló rendszer, amely hatékonyan tárolja a különféle energiaforrásokból (például szén-, atom-, szél- és napenergiából) előállított villamos energiát, többféle módon. A megújuló energiatermelés csúcsidőszakaiban (nap- és szélenergia) képes tárolni a felesleges villamos energiát, és felszabadítani, amikor a termelés csökken vagy a fogyasztás nő.

A BESS és a megújuló energiaforrások kombinálása javítja a hálózat megbízhatóságát és stabilitását, teljes mértékben kihasználva a zöld villamos energiát. Továbbá, ha a megoldás megfelelően méretezett és jól-integrált, ez a technológia kiegyensúlyozhatja a villamosenergia-árakat, és csökkentheti a fosszilis tüzelőanyag-{2}}alapú hálózatok utólagos felszerelésének szükségességét.

 

• Csúcs borotválkozás és terheléskövetés
• Áramminőség javítása
• Megbízhatóság és biztonsági mentés támogatása
• Hálózati szolgáltatások és Smart Grid támogatás

 

 

3. Mi határozza meg a valódi BESS transzformátort?

 

Az igazi BESS transzformátor nem egy módosított elosztó transzformátor.

Ez egy speciális elektromos alkatrész, amelyet kifejezetten akkumulátoros energiatároló rendszerekhez terveztek, ahol a ciklus, a harmonikusok és a kétirányú áramáramlás normál működési feltételek. Megbízhatóan működik egy akkumulátoros energiatároló rendszer dinamikus elektromos rendszerein belül, folyamatosan alkalmazkodva a változó terhelési és hullámforma viszonyokhoz.

 

3.1 Folyamatos energiaciklushoz tervezve

 

A BESS transzformátor ismételt töltési és kisütési ciklusokban működik, gyakran naponta többször is. Ez a ciklusos viselkedés olyan termikus és elektromos igénybevételi feltételeket hoz létre, amelyek a hagyományos elosztási alkalmazásokban nincsenek jelen.

A legfontosabb tervezési szempontok a következők:

• Optimalizált ONAN / ONAF hűtőrendszer ciklikus működéshez
• Magas hőosztályú szigetelőanyagok a hosszabb hőállóság érdekében
• Szabályozott forró{0}}hőmérséklet-emelkedés dinamikus terhelés mellett
• Stabil teljesítmény gyakori terhelésingadozások mellett

Ez biztosítja a hosszú távú{0}}megbízhatóságot az energiatároló rendszerben, ahol folyamatos energiaátvitel várható.

 

3.2 Harmonikus-tűrő kialakítás inverter-alapú rendszerek számára

 

A modern BESS elektromos rendszerekben az áramátalakító rendszerek (PCS) és az inverterek jelentős harmonikus torzítást és nem{0}}lineáris terhelési feltételeket vezetnek be.

Ezért a megfelelő BESS transzformátornak tartalmaznia kell:

• K-Tényezővel besorolt ​​kialakítás (jellemzően K-4-K-20 az alkalmazástól függően)
• Csökkentett szórt fluxus és optimalizált mágneses útkialakítás
• Továbbfejlesztett tekercsszerkezet a harmonikus veszteségek minimalizálása érdekében
• Alacsonyabb örvényáram és további szórt veszteségek

Ezek a funkciók javítják a termikus stabilitást és a működési megbízhatóságot a nagyméretű BESS-telepítésekre jellemző harmonikus{0}}gazdag környezetekben.

3.3 Magas dv/dt szigetelőrendszer PCS kapcsoláshoz

 

A PCS rendszerek gyors kapcsolási műveletei nagy dv/dt feszültséget generálnak, ami folyamatos nyomást gyakorol a transzformátor szigetelő rendszerekre.

A hosszú távú -dielektromos megbízhatóság biztosítása érdekében egy valódi BESS transzformátorhoz a következőkre van szükség:

• Magas dv/dt szigetelési ellenállás
• Részleges kisülés{0}}álló szigetelőszerkezet
• Megerősített dielektromos koordinációs kialakítás
• Továbbfejlesztett túlfeszültség-tűrés tranziens állapotokhoz

Ez a tervezési megközelítés megvédi a transzformátort az energiatároló rendszerben keletkező ismétlődő nagy{0}frekvenciás elektromos feszültségtől.

3.4 Elektromágneses árnyékolás és hálózatstabilitás

 

Az elektrosztatikus és elektromágneses árnyékolás elengedhetetlen a hálózathoz{0}}csatlakozott BESS alkalmazásokban, különösen ott, ahol az energiaminőség és a hálózat stabilitása kritikus fontosságú.

Funkciói közé tartozik:

• A tekercsek közötti kapacitív csatolás csökkentése
• Tranziens feszültség interferencia elnyomása
• Az elektromágneses kompatibilitás (EMC) teljesítményének javítása
• A stabilitás növelése gyenge hálózati feltételek mellett

Ez különösen fontos a közüzemi{0}}méretű BESS energiaellátó rendszerekben, ahol több inverter működik párhuzamosan.

 

3.5 Alacsony-veszteséggel járó alapterv a nagy-hatékony működéshez

 

Mivel a BESS rendszerben lévő energia mind a töltési, mind a kisütési ciklus során áthalad a transzformátoron, még a kis veszteségek is jelentősen befolyásolhatják a rendszer általános hatékonyságát.

 

A tipikus alapvető tervezési optimalizálások a következők:

Ezek a fejlesztések közvetlenül hozzájárulnak az oda-vissza út{0}}hatékonyságához a BESS-ben.

 

3.6 Környezetbarát-és tűz-biztonságos szigetelőrendszerek

 

 

3.7. Rendszerszintű{1}}mérnöki követelmények

A BESS transzformátornak integrálnia kell a teljes energiatároló rendszerrel:

• Egyedi impedancia PCS terhelésekhez
• Kompatibilitás több inverter konfigurációval
• Nagy túlterhelési képesség a szigetelés romlása nélkül
• Integráció kapcsolóberendezésekkel és védelmi rendszerekkel
• Kétirányú működés támogatása

 

4. A SCOTECH BESS Transformer Solutions

 

A SCOTECH mérnöki transzformátormegoldásokat kínál a BESS számára, beleértve a betétes transzformátorokat, a kis alállomási transzformátorokat és a teljesítménytranszformátorokat.

Mindegyik megoldást kifejezetten a BESS elektromos rendszer követelményeihez tervezték, mint például:

• Kétirányú energiaáramlás
• Harmonikus torzítás PCS-rendszerekből
• Folyamatos kerékpározás

A szabványos elosztóberendezések helyett a SCOTECH az alkalmazás-{0}}specifikus transzformátortervezésre összpontosít a valós energiatárolási feltételekhez.

4.1.

 

Az alátétre szerelt transzformátorokat széles körben használják konténeres és kereskedelmi BESS rendszerekben, amelyek kompakt és hatékony interfészt biztosítanak a PCS és a hálózat között.

4.2. Kis alállomási transzformátor a BESS hálózati integrációhoz

 

Kis alállomási transzformátorokközépfeszültségű{0}}BESS összekötő rendszerekben használják, ahol az energiaellátás és a hálózat megfelelősége kritikus.

 

4.3. Power Transformer segédprogramokhoz{1}}Scale BESS rendszerek

 

A teljesítménytranszformátorokat nagyméretű-energiatároló üzemekben és hálózati-szintű BESS-projektekben alkalmazzák, ahol a hatékonyság és a megbízhatóság közvetlenül befolyásolja a rendszer megtérülését.

 

 

4.4. SCOTECH BESS mérnöki képesség és integráció

 

 

Az akkumulátoros energiatároló rendszerben (BESS) a transzformátor nem önálló alkatrész, hanem kulcsfontosságú interfész a PCS és a hálózat között.

Egy tipikus BESS elektromos rendszer akkumulátormodulokat, BMS-t, PCS-t, transzformátort, kapcsolóberendezést és hálózati csatlakozást tartalmaz, ahol az energia mindkét irányban áramlik a töltés és a kisütés során.

Az ilyen feltételek melletti stabil működés biztosítása érdekében a SCOTECH a transzformátorokat valós rendszerkövetelmények alapján tervezi, nem pedig szabványos konfigurációk alapján.

 

A legfontosabb képességek a következők:
• Egyedi tervezés PCS/inverter konfiguráció alapján
• Optimalizálás a terhelési profilhoz és a kerékpáros működéshez
• Harmonikus{0}}tűrő kialakítás az inverteres{1}}rendszerekhez
• Impedancia illesztés a stabil rendszerintegráció érdekében
• Nagy túlterhelési képesség a szigetelés élettartamának csökkentése nélkül
• Megfelelés az IEEE / ANSI / CSA / IEC szabványoknak

 

A SCOTECH transzformátorokat széles körben használják a közüzemi-léptékű, C&I és megújuló + tároló hibrid BESS projektekben.

 

5. Miért befolyásolja közvetlenül a Transformer Design a ROI-t?

 

Az akkumulátoros energiatároló rendszerben (BESS) a transzformátort gyakran alábecsülik.

De közvetlenül érinti:

6. Következtetés

 

Ahogy az akkumulátoros energiatároló rendszerek folyamatosan bővülnek, a BESS transzformátor a hálózatintegráció, a rendszerhatékonyság és a működési megbízhatóság kritikus elemévé vált. A hagyományos transzformátorokkal ellentétben ki kell bírnia a kétirányú teljesítményáramlást, a folyamatos ciklust, a harmonikusokat és a gyors inverterváltást. A transzformátorok megfelelő tervezése közvetlenül befolyásolja a modern BESS projektek teljesítményét, stabilitását és hosszú távú jövedelmezőségét{2}}.