BESS vodič za projektiranje transformatora: od harmonika do integracije u mrežu

 

1. Sučelje sustava između Grida i BESS-a

 

U baterijskim sustavima za pohranu energije (BESS), električna izolacija između mreže i sustava za pohranu energije ključna je za zaštitu pretvarača i baterijskih sustava od prenapona i prekostrujnih uvjeta uzrokovanih smetnjama u mreži.

U isto vrijeme, potrebna je pretvorba napona kako bi se uskladila s različitim razinama sustava, obično se povećava s 400 V inverterskog izlaza na 690 V ili 480 V BESS radni napon, i dalje na srednje{3}}naponske mrežne razine za međusobno povezivanje.

Ovo električno sučelje postiže se putem BESS transformatora, koji služi kao kritična veza između sustava za pretvorbu energije i komunalne mreže.

 

2. Funkcije baterijskih sustava za pohranu energije

 

Battery-Energy Storage (BESS) je baterijski-sustav za pohranu energije koji učinkovito pohranjuje električnu energiju proizvedenu iz različitih izvora energije, uključujući ugljen, nuklearnu energiju, vjetar i solarnu energiju, na više načina. Može pohraniti višak električne energije tijekom vršnih razdoblja proizvodnje obnovljive energije (sunce i vjetar) i osloboditi je kada se proizvodnja smanji ili potrošnja poveća.

Kombinacija BESS-a s obnovljivim izvorima energije pomaže u poboljšanju pouzdanosti i stabilnosti mreže, u potpunosti iskorištavajući zelenu električnu energiju. Nadalje, ako je rješenje odgovarajuće skalirano i dobro-integrirano, ova tehnologija može uravnotežiti cijene električne energije i smanjiti potrebu za naknadnim opremanjem mreža-temeljenih na fosilnim gorivima.

 

• Vrhunac brijanja i praćenje opterećenja
• Poboljšanje kvalitete električne energije
• Pouzdanost i sigurnosna podrška
• Grid usluge i podrška za pametnu mrežu

 

 

3. Što definira pravi BESS dizajn transformatora

 

Pravi BESS transformator nije modificirani distribucijski transformator.

To je specijalizirana električna komponenta dizajnirana posebno za sustave za pohranu energije baterija, gdje su ciklusi, harmonici i dvosmjerni tok snage normalni radni uvjeti. Pouzdano radi unutar dinamičkih električnih sustava sustava za pohranu energije baterije, neprestano se prilagođavajući promjenjivim uvjetima opterećenja i valnog oblika.

 

3.1 Dizajnirano za kontinuirano kruženje energije

 

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

Ključna razmatranja dizajna uključuju:

• Optimizirani ONAN / ONAF sustav hlađenja za ciklički rad
• Materijali visoke toplinske izolacije za produljenu toplinsku izdržljivost
• Kontrolirani porast temperature vruće točke-u uvjetima dinamičkog opterećenja
• Stabilne performanse pod čestim fluktuacijama opterećenja

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

 

3.2 Harmonijski-tolerantan dizajn za inverter-sustave

 

U modernim električnim sustavima BESS, sustavi za pretvorbu snage (PCS) i pretvarači uvode značajna harmonička izobličenja i ne-linearne uvjete opterećenja.

Odgovarajući BESS transformator stoga mora uključivati:

• K-Faktor ocijenjen dizajn (obično K-4 do K-20 ovisno o primjeni)
• Smanjeni lutajući tok i optimizirani dizajn magnetskog puta
• Poboljšana struktura namota za smanjenje harmoničkih gubitaka
• Niže vrtložne struje i dodatni lutajući gubici

Ove značajke poboljšavaju toplinsku stabilnost i radnu pouzdanost u okruženjima-bogatim harmonijama tipičnim za-BESS instalacije velikih razmjera.

3.3 Visoki dv/dt izolacijski sustav za PCS prebacivanje

 

Brze operacije preklapanja u PCS sustavima generiraju visoko dv/dt naponsko opterećenje, što stvara stalni pritisak na izolacijske sustave transformatora.

Kako bi se osigurala dugoročna-pouzdanost dielektrika, pravi BESS transformator zahtijeva:

• Visoka sposobnost podnošenja dv/dt izolacije
• Izolacijska struktura-otporna na djelomično pražnjenje
• Dizajn ojačane dielektrične koordinacije
• Poboljšana tolerancija udarnog napona za prijelazne uvjete

Ovaj pristup dizajnu štiti transformator od ponavljajućeg visoko{0}}frekventnog električnog naprezanja generiranog unutar sustava za pohranu energije.

3.4 Elektromagnetska zaštita i stabilnost mreže

 

Elektrostatička i elektromagnetska zaštita ključna je u-mrežno povezanim BESS aplikacijama, osobito tamo gdje su kvaliteta napajanja i stabilnost mreže ključni.

Njegove funkcije uključuju:

• Smanjenje kapacitivne sprege između namota
• Suzbijanje prolaznih smetnji napona
• Poboljšanje performansi elektromagnetske kompatibilnosti (EMC).
• Povećanje stabilnosti u uvjetima slabe mreže

Ovo je posebno važno u BESS energetskim sustavima-veličine gdje više pretvarača radi paralelno.

 

3.5 Dizajn jezgre s malim-gubicima za visoko-učinkovit rad

 

Budući da energija u BESS sustavu prolazi kroz transformator tijekom ciklusa punjenja i pražnjenja, čak i mali gubici mogu značajno utjecati na ukupnu učinkovitost sustava.

 

Tipične optimizacije dizajna jezgre uključuju:

Ova poboljšanja izravno doprinose većoj-učinkovitosti povratnog putovanja u BESS-u.

 

3.6 Ekološki-i vatro-sigurni izolacijski sustavi

 

 

3.7 Inženjerski zahtjevi-na razini sustava

BESS transformator mora se integrirati sa sustavom pune pohrane energije:

• Prilagođena impedancija za PCS opterećenja
• Kompatibilnost s više konfiguracija pretvarača
• Visoka sposobnost preopterećenja bez degradacije izolacije
• Integracija s razvodnim i zaštitnim sustavima
• Podrška za dvosmjerni rad

 

4. BESS Transformer Solutions tvrtke SCOTECH

 

SCOTECH nudi projektirana rješenja za transformatore za BESS, koja pokrivaju transformatore montirane na podloške, transformatore malih trafostanica i energetske transformatore.

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

• Dvosmjerni protok snage
• Harmonijsko izobličenje iz PCS sustava
• Kontinuirani ciklički rad

Umjesto standardne distribucijske opreme, SCOTECH se usredotočuje na-inženjering transformatora za stvarne uvjete skladištenja energije.

4.1. Transformator montiran na podlogu za BESS aplikacije

 

Transformatori koji se montiraju na podlogu naširoko se koriste u kontejnerskim i komercijalnim BESS sustavima, pružajući kompaktno i učinkovito sučelje između PCS-a i mreže.

4.2. Mali trafostanički transformator za BESS integraciju u mrežu

 

Mali trafostanički transformatorikoriste se u srednje{0}}naponskim BESS sustavima međusobnog povezivanja, gdje su uvjeti napajanja i usklađenost s mrežom ključni.

 

4.3. Energetski transformator za Utility-Scale BESS sustave

 

Energetski transformatori primjenjuju se u velikim-elektranama za skladištenje energije i BESS projektima-na razini mreže, gdje učinkovitost i pouzdanost izravno utječu na ROI sustava.

 

 

4.4. SCOTECH BESS Inženjerska sposobnost i integracija

 

 

U sustavu baterijskog skladištenja energije (BESS), transformator nije samostalna komponenta, već ključno sučelje između PCS-a i mreže.

Tipični BESS električni sustav uključuje baterijske module, BMS, PCS, transformator, razvodnu opremu i mrežnu vezu, gdje energija teče u oba smjera tijekom punjenja i pražnjenja.

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

 

Ključne mogućnosti uključuju:
• Prilagođeni dizajn temeljen na konfiguraciji PCS/invertera
• Optimizacija za profil opterećenja i ciklički rad
• Harmonijski-tolerantan dizajn za inverter-sustave
• Usklađivanje impedancije za stabilnu integraciju sustava
• Visoka sposobnost preopterećenja bez smanjenja vijeka trajanja izolacije
• Usklađenost sa standardima IEEE / ANSI / CSA / IEC

 

Transformatori SCOTECH naširoko se koriste u projektima BESS hibridnog-razmjera, C&I i obnovljivih izvora energije i pohrane.

 

5. Zašto dizajn transformatora izravno utječe na ROI

 

U sustavu baterijskog skladištenja energije (BESS) transformator se često podcjenjuje.

Ali izravno utječe na:

6. Zaključak

 

Kako se sustavi za pohranu energije baterija nastavljaju širiti, BESS transformator je postao kritična komponenta za integraciju u mrežu, učinkovitost sustava i radnu pouzdanost. Za razliku od tradicionalnih transformatora, mora izdržati dvosmjerni protok energije, kontinuirano mijenjanje, harmonike i brzo prebacivanje pretvarača. Pravilan dizajn transformatora izravno utječe na performanse, stabilnost i dugoročnu-profitabilnost modernih BESS projekata.