BESS vodič za dizajn transformatora: od harmonika do integracije mreže

 

1. Sučelje sistema između mreže i BESS-a

 

U sistemima za skladištenje energije baterija (BESS), električna izolacija između mreže i sistema za skladištenje energije je neophodna za zaštitu pretvarača i baterijskih sistema od prenapona i prekostrujnih uslova uzrokovanih poremećajima u mreži.

Istovremeno, potrebna je konverzija napona kako bi se uskladili sa različitim sistemskim nivoima, tipično povećanjem sa 400V inverterskog izlaza na 690V ili 480V BESS radni napon, i dalje na srednje{3}}naponske nivoe mreže za međusobno povezivanje komunalnih preduzeća.

Ovaj električni interfejs se postiže preko BESS transformatora, koji služi kao kritična veza između sistema za konverziju energije i komunalne mreže.

 

2. Funkcije sistema za pohranu energije baterija

 

Baterija-Skladištenje energije (BESS) je sistem za pohranu energije zasnovan na baterijama{1}}koji efikasno skladišti električnu energiju proizvedenu iz različitih izvora energije, uključujući ugalj, nuklearnu energiju, energiju vjetra i solarnu energiju, na više načina. Može da skladišti višak električne energije tokom vršnih perioda proizvodnje obnovljive energije (sunce i vetar) i oslobađa je kada se proizvodnja smanji ili potrošnja poveća.

Kombinacija BESS-a sa obnovljivim izvorima energije pomaže u poboljšanju pouzdanosti i stabilnosti mreže, u potpunosti koristeći zelenu električnu energiju. Nadalje, ako je rješenje na odgovarajući način skalirano i dobro-integrirano, ova tehnologija može uravnotežiti cijene električne energije i smanjiti potrebu za naknadnom ugradnjom mreža zasnovanih na fosilnim gorivima-.

 

• Vrhunsko brijanje i praćenje opterećenja
• Poboljšanje kvaliteta struje
• Pouzdanost i podrška za rezervne kopije
• Mrežne usluge i podrška za pametnu mrežu

 

 

3. Šta definira pravi BESS dizajn transformatora

 

Pravi BESS transformator nije modificirani distribucijski transformator.

To je specijalizovana električna komponenta dizajnirana posebno za sisteme za skladištenje energije baterija, gde su ciklusi, harmonici i dvosmerni tok snage normalni radni uslovi. Pouzdano radi u dinamičkim električnim sistemima akumulatorskog sistema za skladištenje energije, kontinuirano se prilagođavajući promenljivim uslovima opterećenja i talasnog oblika.

 

3.1 Dizajniran za kontinuirani energetski ciklus

 

BESS transformator radi u ponovljenim ciklusima punjenja i pražnjenja, često više puta dnevno. Ovo ciklično ponašanje stvara uvjete toplinskog i električnog naprezanja koji nisu prisutni u tradicionalnim distribucijskim aplikacijama.

Ključna razmatranja dizajna uključuju:

• Optimizovan ONAN / ONAF sistem hlađenja za ciklični rad
• Materijali visoke toplinske izolacije za produženu toplinsku izdržljivost
• Kontrolisani porast temperature{0}}vrle tačke u uslovima dinamičkog opterećenja
• Stabilne performanse pod čestim fluktuacijama opterećenja

Ovo osigurava-dugoročnu pouzdanost u sistemu za pohranu energije gdje se očekuje kontinuirani protok energije.

 

3.2 Harmonični-tolerantni dizajn za sisteme zasnovane na inverteru{2}}

 

U modernim BESS električnim sistemima, sistemi za konverziju energije (PCS) i invertori unose značajnu harmonijsku distorziju i ne-nelinearne uslove opterećenja.

Stoga odgovarajući BESS transformator mora uključivati:

• K-Dizajn s faktorskom ocjenom (obično od K-4 do K-20 ovisno o primjeni)
• Smanjeni lutajući fluks i optimizovan dizajn magnetne putanje
• Poboljšana struktura namotaja kako bi se minimizirali harmonijski gubici
• Manje vrtložne struje i dodatni lutajući gubici

Ove karakteristike poboljšavaju termičku stabilnost i operativnu pouzdanost u okruženjima bogatim harmonijama-tipičnom za velike-BESS instalacije.

3.3 High dv/dt izolacijski sistem za PCS komutaciju

 

Brze operacije prebacivanja u PCS sistemima stvaraju visok dv/dt naponski stres, koji stvara kontinuirani pritisak na sisteme izolacije transformatora.

Da bi se osigurala-dugotrajna dielektrična pouzdanost, pravi BESS transformator zahtijeva:

• Visoka otpornost na dv/dt izolaciju
• Izolaciona konstrukcija otporna na djelomično pražnjenje-
• Dizajn ojačane dielektrične koordinacije
• Povećana tolerancija prenapona za prelazne uslove

Ovaj pristup dizajnu štiti transformator od ponavljajućeg električnog naprezanja visoke -frekvencije koji se stvara unutar sistema za pohranu energije.

3.4 Elektromagnetna zaštita i stabilnost mreže

 

Elektrostatička i elektromagnetna zaštita je neophodna u BESS aplikacijama{0}}povezanim sa mrežom, posebno tamo gdje su kvalitet električne energije i stabilnost mreže kritični.

Njegove funkcije uključuju:

• Smanjenje kapacitivnog spajanja između namotaja
• Suzbijanje prolaznih smetnji napona
• Poboljšanje performansi elektromagnetne kompatibilnosti (EMC).
• Povećanje stabilnosti u uslovima slabe mreže

Ovo je posebno važno u BESS energetskim sistemima{0}}kod komunalnih sistema gdje više invertera radi paralelno.

 

3.5 Niski-Dizajn jezgre sa malim gubicima za visoko{2}}efikasne operacije

 

Budući da energija u BESS sistemu prolazi kroz transformator i tokom ciklusa punjenja i pražnjenja, čak i mali gubici mogu značajno uticati na ukupnu efikasnost sistema.

 

Tipične optimizacije dizajna jezgre uključuju:

Ova poboljšanja direktno doprinose većoj-efikasnosti povratnog putovanja u BESS-u.

 

3.6 Ekološki{1}}prijateljski i vatro-sigurni izolacijski sistemi

 

 

3.7 Sistem-Zahtjevi inženjerskog nivoa

BESS transformator mora da se integriše sa punim sistemom skladištenja energije:

• Prilagođena impedansa za PCS opterećenja
• Kompatibilnost s više konfiguracija pretvarača
• Visoka sposobnost preopterećenja bez degradacije izolacije
• Integracija sa razvodnim uređajima i sistemima zaštite
• Podrška za dvosmjerni rad

 

4. BESS Transformer Solutions od SCOTECH-a

 

SCOTECH nudi konstruirana rješenja transformatora za BESS, pokrivajući transformatore postavljene na pod, male transformatore podstanica i energetske transformatore.

Svako rješenje je dizajnirano posebno za zahtjeve BESS električnog sistema kao što su:

• Dvosmjerni tok snage
• Harmoničko izobličenje od PCS sistema
• Kontinuirani ciklus rada

Umjesto standardne opreme za distribuciju, SCOTECH se fokusira na-specifičan inženjering transformatora za stvarne uslove skladištenja energije.

4.1. Transformator montiran na podlogu za BESS aplikacije

 

Transformatori montirani na podlogu se široko koriste u kontejnerskim i komercijalnim BESS sistemima, pružajući kompaktan i efikasan interfejs između PCS-a i mreže.

4.2. Mali transformator podstanice za integraciju BESS mreže

 

Mali transformatori podstanicase koriste u srednje-naponskim BESS interkonekcijskim sistemima, gdje su kondicioniranje napajanja i usklađenost mreže kritični.

 

4.3. Energetski transformator za komunalne-Skale BESS sisteme

 

Energetski transformatori se primjenjuju u velikim-postrojenjama za skladištenje energije i BESS projektima{1}}na nivou mreže, gdje efikasnost i pouzdanost direktno utiču na povrat ulaganja u sistem.

 

 

4.4. SCOTECH BESS Engineering Capability & Integration

 

 

U sistemu za skladištenje energije baterija (BESS), transformator nije samostalna komponenta, već ključni interfejs između PCS-a i mreže.

Tipičan BESS električni sistem uključuje baterijske module, BMS, PCS, transformator, rasklopnu opremu i mrežnu vezu, gdje energija teče u oba smjera tokom punjenja i pražnjenja.

Kako bi osigurao stabilan rad u ovim uvjetima, SCOTECH dizajnira transformatore na osnovu stvarnih zahtjeva sistema, a ne standardnih konfiguracija.

 

Ključne mogućnosti uključuju:
• Prilagođeni dizajn baziran na PCS/inverter konfiguraciji
• Optimizacija za profil opterećenja i ciklusni rad
• Harmonski{0}}tolerantni dizajn za sisteme{1}}na inverterski pogon
• Podudaranje impedanse za stabilnu sistemsku integraciju
• Visoka sposobnost preopterećenja bez smanjenja vijeka trajanja izolacije
• Usklađenost sa IEEE / ANSI / CSA / IEC standardima

 

SCOTECH transformatori se široko koriste u komunalnim{0}}skalama, C&I i hibridnim BESS projektima obnovljivih + pohranjivanja.

 

5. Zašto dizajn transformatora direktno utiče na ROI

 

U sistemu za pohranu energije baterija (BESS), transformator se često potcjenjuje.

Ali to direktno utiče na:

6. Zaključak

 

Kako se sistemi za skladištenje energije baterija nastavljaju širiti, BESS transformator je postao kritična komponenta za integraciju u mrežu, efikasnost sistema i operativnu pouzdanost. Za razliku od tradicionalnih transformatora, on mora izdržati dvosmjerni tok snage, kontinuirani ciklus, harmonike i brzo prebacivanje invertera. Odgovarajući dizajn transformatora direktno utiče na performanse, stabilnost i-dugoročnu profitabilnost modernih BESS projekata.