BESSi trafo disainijuhend: harmoonikast võrku integreerimiseni

 

1. Süsteemi liides võrgu ja BESSi vahel

 

Aku energiasalvestussüsteemides (BESS) on elektriisolatsioon võrgu ja energiasalvestussüsteemi vahel hädavajalik, et kaitsta invertereid ja akusüsteeme võrguhäiretest põhjustatud ülepinge ja liigvoolu eest.

Samal ajal on vaja pinge teisendust, et see sobiks erinevate süsteemitasemetega, tõstes tavaliselt 400 V inverteri väljundilt 690 V või 480 V BESS-i tööpingele ja elektrivõrkude ühendamiseks keskmise pingeni.

See elektriliides saavutatakse BESS-i trafo kaudu, mis toimib kriitilise lülina toitemuundamissüsteemide ja elektrivõrgu vahel.

 

2. Akuenergia salvestamise süsteemide funktsioonid

 

Battery{0}}Energy Storage (BESS) on aku-põhine energiasalvestussüsteem, mis salvestab tõhusalt erinevatest toiteallikatest, sh kivisöest, tuuma-, tuule- ja päikeseenergiast toodetud elektrit mitmel viisil. See suudab salvestada üleliigset elektrienergiat taastuvenergia (päikese- ja tuuleenergia) tootmise tippperioodidel ja vabastada, kui tootmine väheneb või tarbimine suureneb.

BESS-i kombineerimine taastuvate energiaallikatega aitab parandada võrgu töökindlust ja stabiilsust, kasutades täielikult ära rohelist elektrit. Veelgi enam, kui lahendus on asjakohaselt skaleeritud ja hästi-integreeritud, võib see tehnoloogia tasakaalustada elektrihindu ja vähendada vajadust fossiilkütustel{2}} põhinevate võrkude moderniseerimise järele.

 

• Maksimaalne raseerimine ja koormuse järgimine
• Toitekvaliteedi parandamine
• Töökindlus ja varundustugi
• Võrguteenused ja nutika võrgu tugi

 

 

3. Mis määrab tõelise BESSi trafo disaini?

 

Tõeline BESS-trafo ei ole modifitseeritud jaotustrafo.

See on spetsiaalne elektrikomponent, mis on loodud spetsiaalselt aku energiasalvestussüsteemide jaoks, kus tsüklilisus, harmoonilised ja kahesuunaline vooluvool on normaalsed töötingimused. See töötab usaldusväärselt aku energiasalvestussüsteemi dünaamilistes elektrisüsteemides, kohandudes pidevalt muutuva koormuse ja lainekuju tingimustega.

 

3.1 Mõeldud pidevaks energiajalgrattasõiduks

 

BESS-trafo töötab korduvate laadimis- ja tühjendustsüklitega, sageli mitu korda päevas. Selline jalgrattakäitumine tekitab termilisi ja elektrilisi pingetingimusi, mida traditsioonilistes jaotusrakendustes ei esine.

Peamised disainikaalutlused hõlmavad järgmist:

• Optimeeritud ONAN / ONAF jahutussüsteem tsükliliseks tööks
• Kõrge soojusklassi isolatsioonimaterjalid pikendavad soojuslikku vastupidavust
• Kontrollitud kuuma{0}}punkti temperatuuri tõus dünaamilise koormuse tingimustes
• Stabiilne jõudlus sagedaste koormuse kõikumiste korral

See tagab pikaajalise{0}}energiasalvestussüsteemi töökindluse, kus eeldatakse pidevat energia läbilaskevõimet.

 

3.2 Harmooniline-tolerantne disain inverter-põhistele süsteemidele

 

Kaasaegsetes BESS-i elektrisüsteemides tekitavad võimsuse muundamise süsteemid (PCS) ja inverterid olulisi harmoonilisi moonutusi ja mittelineaarseid koormustingimusi.

Seetõttu peab sobiv BESS-trafo sisaldama:

• K-Koefitsientreitinguga disain (tavaliselt K-4 kuni K-20, olenevalt rakendusest)
• Vähendatud hajuv voog ja optimeeritud magnetraja disain
• Täiustatud mähiste struktuur harmooniliste kadude minimeerimiseks
• Madalam pöörisvool ja täiendavad hajukaod

Need funktsioonid parandavad termilist stabiilsust ja töökindlust harmoonilistes -rikastes keskkondades, mis on tüüpilised-suurtele BESS-i installatsioonidele.

3.3 Kõrge dv/dt isolatsioonisüsteem PCS-i vahetamiseks

 

Kiired lülitustoimingud PCS-süsteemides tekitavad kõrge dv/dt pingepinge, mis avaldab trafo isolatsioonisüsteemidele pidevat survet.

Pikaajalise-dielektrilise töökindluse tagamiseks vajab tõeline BESS-trafo:

• Kõrge dv/dt isolatsioonikindlus
• Osalise tühjenemise{0}}kindel isolatsioonikonstruktsioon
• Tugevdatud dielektrilise koordinatsiooni disain
• Täiustatud liigpinge taluvus mööduvate tingimuste korral

See disainilahendus kaitseb trafot korduva{0}}kõrgsagedusliku elektrilise pinge eest, mis tekib energiasalvestussüsteemis.

3.4 Elektromagnetiline varjestus ja võrgu stabiilsus

 

Elektrostaatiline ja elektromagnetiline varjestus on võrguga ühendatud BESS-i{0}}rakenduste puhul hädavajalik, eriti kui toite kvaliteet ja võrgu stabiilsus on kriitilise tähtsusega.

Selle funktsioonide hulka kuuluvad:

• Mähiste vahelise mahtuvusliku sidestuse vähendamine
• Mööduvate pingehäirete summutamine
• Elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) jõudluse parandamine
• Stabiilsuse suurendamine nõrkades võrgutingimustes

See on eriti oluline utiliidi{0}}skaala BESS-i toitesüsteemides, kus mitu inverterit töötavad paralleelselt.

 

3.5 Madala-kaoga põhidisain suure-tõhusa töö jaoks

 

Kuna BESS-süsteemis olev energia läbib trafot nii laadimis- kui ka tühjendustsüklite ajal, võivad isegi väikesed kaod oluliselt mõjutada süsteemi üldist tõhusust.

 

Tüüpilised põhidisaini optimeerimised hõlmavad järgmist:

Need täiustused aitavad BESSis otse{0}}edasi-tagasi reiside tõhusust suurendada.

 

3.6 Keskkonnasõbralikud ja tuleohutu-isolatsioonisüsteemid

 

 

3.7 Süsteemi-taseme tehnilised nõuded

BESS-trafo peab olema integreeritud täieliku energiasalvestussüsteemiga:

• Kohandatud impedants PCS-i koormustele
• Ühilduvus mitme inverteri konfiguratsiooniga
• Suur ülekoormusvõime ilma isolatsiooni halvenemiseta
• Integreerimine lülitusseadmete ja kaitsesüsteemidega
• Kahesuunalise toimimise tugi

 

4. SCOTECHi BESS Transformer Solutions

 

SCOTECH pakub BESS-ile projekteeritud trafolahendusi, mis hõlmavad plaattrafosid, väikeseid alajaamatrafosid ja jõutrafosid.

Iga lahendus on loodud spetsiaalselt BESSi elektrisüsteemi nõuetele, näiteks:

• Kahesuunaline võimsusvoog
• PCS-süsteemide harmoonilised moonutused
• Pidev jalgrattasõit

Standardsete jaotusseadmete asemel keskendub SCOTECH rakendusspetsiifilisele{0}}trafo projekteerimisele tegelike energiasalvestustingimuste jaoks.

4.1. Padjakinnitusega trafo BESSi rakenduste jaoks

 

Padjakinnitusega trafosid kasutatakse laialdaselt konteiner- ja kaubanduslikes BESS-süsteemides, pakkudes kompaktset ja tõhusat liidest PCS-i ja võrgu vahel.

4.2. Väike alajaama trafo BESSi võrku integreerimiseks

 

Väikesed alajaama trafodkasutatakse keskpinge{0}}BESS-i ühendussüsteemides, kus toite konditsioneerimine ja vastavus võrgule on kriitilise tähtsusega.

 

4.3. Toitetransformaator kasulike{1}}BESS-süsteemide jaoks

 

Jõutrafosid kasutatakse suuremahulistes-energiasalvestusjaamades ja võrgu-tasandi BESS-projektides, kus tõhusus ja töökindlus mõjutavad otseselt süsteemi ROI-d.

 

 

4.4. SCOTECH BESSi insenerivõime ja integratsioon

 

 

Aku energiasalvestussüsteemis (BESS) ei ole trafo iseseisev komponent, vaid võtmeliides PCS-i ja võrgu vahel.

Tüüpiline BESSi elektrisüsteem sisaldab akumooduleid, BMS-i, PCS-i, trafot, lülitusseadmeid ja võrguühendust, kus laadimise ja tühjenemise ajal liigub energia mõlemas suunas.

Nendes tingimustes stabiilse töö tagamiseks projekteerib SCOTECH trafod tegelike süsteeminõuete, mitte standardse konfiguratsiooni alusel.

 

Peamised võimalused hõlmavad järgmist:
• PCS/inverteri konfiguratsioonil põhinev kohandatud disain
• Koormusprofiili ja jalgrattasõidu optimeerimine
• Harmooniline{0}}tolerantne konstruktsioon inverter{1}}käitavate süsteemide jaoks
• Impedantsi sobitamine stabiilseks süsteemiintegratsiooniks
• Suur ülekoormusvõime, vähendamata isolatsiooni eluiga
• Vastavus IEEE / ANSI / CSA / IEC standarditele

 

SCOTECHi trafosid kasutatakse laialdaselt utiliit-skaala, C&I ning taastuvenergia ja salvestusruumi hübriid-BESS-projektides.

 

5. Miks trafo disain ROI-d otseselt mõjutab?

 

Aku energiasalvestussüsteemis (BESS) alahinnatakse trafot sageli.

Kuid see mõjutab otseselt:

6. Järeldus

 

Kuna aku energiasalvestussüsteemid laienevad jätkuvalt, on BESS-i trafost saanud võrku integreerimise, süsteemi tõhususe ja töökindluse oluline komponent. Erinevalt traditsioonilistest trafodest peab see taluma kahesuunalist voolu, pidevat tsüklit, harmoonilisi ja kiiret inverteri ümberlülitamist. Trafo õige disain mõjutab otseselt kaasaegsete BESS-projektide jõudlust, stabiilsust ja pikaajalist{2}}kasumlikkust.