اختيار محولات محطات الطاقة الهجينة: وحدة واحدة ثلاثية الملفات أم اثنتين؟

يرسل لنا أحد المطورين رسمًا تخطيطيًا أحادي الخط لـ 90 ميجاوات من الخلايا الكهروضوئية وبطارية 60 ميجاوات / 240 ميجاوات في الساعة تشترك في توصيل بيني واحد بقدرة 230 كيلو فولت، ويظهر الرسم وحدة واحدة بقدرة 150 ميجا فولت أمبير عند نقطة التوصيل البيني. وبعد شهر، أرسلت شركة EPC نفس المحطة بوحدتين بقدرة 100 ميجا فولت أمبير بدلاً من ذلك. يمكن بناء كلا الرسمين. واحد منهم فقط سيظل يبدو صحيحًا بعد السنة الأولى من الإرسال، لأن أمحول محطة توليد الطاقة الهجينةيجلس خلف مصدرين تم تحديدهما من قبل فريقين مختلفين مع افتراضين مختلفين للواجب.

تحدد أربعة أرقام الترتيب الذي يبقى على قيد الحياة عند الاتصال بالعمليات: ملف تعريف الحمل لنقطة التوصيل البيني، والممانعة بين الملفين منخفضي الجهد، ومسار التسلسل الصفري، واستراتيجية الانقطاع. السعر وحجم الخزان والجدول الزمني يتبعان هؤلاء الأربعة. هذا هو الترتيب الذي نعمل من خلاله عندما يهبط خط واحد مزود بالطاقة الشمسية والتخزين على مكتبنا.

لماذا يكسر المصنع الهجين افتراضات المحولات المعتادة

تعتبر محطة الطاقة الكهروضوئية فقط سهلة على المحولات. يتبع الإخراج الإشعاع، ويبلغ ذروته في منتصف النهار وينخفض ​​إلى الصفر في الليل، لذلك تحصل الوحدة على فترة تبريد طويلة كل يوم. الدليل IEEE للمحولات الكهروضوئية الموزعةيلاحظ أنه يمكن تحميل المحول العاكس لمدة تصل إلى 14 ساعة يوميًا مع الحفاظ على نسبة 100% لجزء فقط من تلك النافذة، مع فترات طويلة من عدم التحميل طوال الليل. يعتمد المصممون على هذا النمط عندما يقبلون تصنيف اللوحة بدون هامش تقريبًا.

بطارية تغير شكل اليوم. يحدث الشحن عندما تكون الطاقة الكهروضوئية قوية أو عندما تكون الأسعار ليلاً منخفضة، ويصل التفريغ في ذروة المساء. ضع كلا المصدرين خلف حد ربط واحد وسيتوقف المحول بعد الشمس. إنه يتبع تعليمات إرسالية كتبها المتداول أو خوارزمية التحسين، وليس حسب الطقس.

خذ مثالنا النبات. الحد الأقصى للربط هو 120 ميجاوات. في منتصف النهار، تنتج المصفوفة 90 ميغاواط بينما يتم شحن البطارية عند 30 ميغاواط، أي أن 60 ميغاواط تعبر المحول. في الساعة 19:00، يكون المصفوفة عند الصفر وتفرغ البطارية 60 ميجاوات، لذا فإن 60 ميجاوات تعبر المحول مرة أخرى، في الاتجاه المعاكس. يمكن للوحدة أن تظل محملة بنسبة تتراوح بين 80% و95% لمدة ستة عشر ساعة يوميًا ولا ترى مطلقًا فترة التهدئة العميقة التي قد يتلقاها التصميم الكهروضوئي فقط طوال الليل.

الخيار أ: محولان تصاعديان، واحد لكل مصدر

يمنح الترتيب التقليدي لمحطة الطاقة الشمسية والتخزين كل مصدر محول تصاعدي خاص به بملفين: وحدة 100 ميجا فولت أمبير 230/34.5 كيلو فولت عند معاوقة حوالي 8.5٪ على المجمع الكهروضوئي، ووحدة مطابقة 100 ميجا فولت أمبير على مجمع البطارية. يحمل كل منها قاطعًا عاليًا خاصًا به، ومنطقة تفاضلية خاصة به، ونظام زيت خاصًا به. لا يوجد شيء كهربائي يربط بين الاثنين باستثناء الحافلة 230 كيلو فولت.

والحالة بالنسبة لهذا الترتيب هي احتواء الفشل والمحاسبة. يقوم خطأ المجمع في المجال الكهروضوئي برحلات منطقة 87T ويترك البطارية حرة لتفريغها في الشبكة خلال ثوانٍ. تتطلب هياكل حقوق الملكية الضريبية في كثير من الأحيان قياسًا منفصلاً لكل تقنية، كما أن وجود محولين يجعل هذا أمرًا تافهًا. تتم أيضًا مراحل البناء بشكل نظيف: يتم تنشيط الوحدة الكهروضوئية عند التشغيل التجاري الكهروضوئي، قبل تسعة إلى اثني عشر شهرًا من الانتهاء من حاوية البطارية.

يتم دفع التكلفة بالحديد والخلجان. يحمل القلبان رقمين لخسارة عدم التحميل على مدار الساعة سواء كانت المحطة تقوم بالتوليد أم لا، بالإضافة إلى قاطع ثانٍ بجهد 230 كيلو فولت، ومجموعة ثانية من مانعات الصواعق، وخزانة تحكم ثانية ومضاعفة الخرسانة تقريبًا. في موقع به حجرة احتياطية، تكون هذه العقوبة مقبولة. في محطة فرعية مقيدة، غالبا ما لا يكون الأمر كذلك.

الخيار ب: محول محطة طاقة هجين ثلاثي الملفات

البديل هو محول واحد ثلاثي اللفات بقدرة 230/34.5/34.5 كيلو فولت عند 150/90/60 ميجا فولت أمبير، مع هبوط كلا المجمعين على ملفات منفصلة منخفضة الجهد. مجموعة المتجهات مهمة أكثر مما يتوقعه معظم المشترين. حدد YNyn0d11، وليس YNyn0. يمنح تيار الدلتا الثالث تيارًا تسلسليًا صفريًا مسارًا للتدوير أثناء خطأ أرضي منخفض الجهد، ويعطي تدفقًا توافقيًا ثالثًا في مكان ما للذهاب إليه بدلاً من خلال خزان الفولاذ. بدونه، لن يكون لتيار العطل الأرضي الموجود على مُجمع بقدرة 34.5 كيلو فولت مسار عودة عبر المحول، ويصبح كل إعداد للمرحل الأرضي في اتجاه مجرى النهر تقديرًا.

يتم اقتباس المعاوقة كزوج من الأرقام، عادةً 10.5% من الطاقة الكهروضوئية العالية إلى البطارية و10.5% من الطاقة العالية إلى البطارية على قاعدة 150 ميجا فولت أمبير، مما يجعل رقم الطاقة الكهروضوئية إلى البطارية بالقرب من 19%. هذا الاقتران هو التكلفة الخفية للوحدة الواحدة: عطل في المجمع الكهروضوئي يسحب أيضًا ناقل البطارية إلى الأسفل، ويجب على محولات البطارية المرور عبر انخفاض الجهد الذي لم يحدثوه. ما إذا كان بإمكانهم ذلك هو سؤال يتعلق بورقة بيانات العاكس ودراسة التوصيل البيني، وليس لمورد المحولات.

ما تكسبه هو خليج واحد عالي الجانب ونظام واحد لحفظ الزيت ونواة واحدة. في التصميم النموذجي ثلاثي اللفات بقدرة 150 ميجا فولت أمبير، تصل خسارة عدم التحميل إلى ما يقرب من 90 إلى 100 كيلووات مقابل ما يقرب من 120 إلى 130 كيلووات لوحدتين بقدرة 100 ميجا فولت أمبير بنفس التصنيف الإجمالي. على مدى عشرين عامًا بمعدل ثمانية سنتات، تكون هذه الفجوة أموالًا حقيقية، وعادةً ما يفوز بمراجعة العطاء. قم بتأكيد ذلك مقابل حساب خسارة الشركة المصنعة، وليس ورقة بيانات من مشروع آخر.

ما تتخلى عنه هو التوفر. يؤدي فشل الجلبة، أو خطأ مبدل الصنبور، أو فشل مضخة الزيت إلى انقطاع تدفقات الإيرادات في وقت واحد، كما أن الوحدة ثلاثية اللفات بقدرة 150 ميجا فولت أمبير ليست عنصرًا مخزونًا. يتم قياس فترة الإصلاح أو الاستبدال بالأشهر وليس بالأسابيع. إذا كان لدى المصنع التزام بقدرة ثابتة، فإن هذا التعرض ينتمي إلى دراسة الجدوى، وليس إلى دليل العمليات بعد وقوعه.

رقم المعاوقة الذي لا يمكن إصلاحه لاحقًا

يتم ضبط مقاومة المحولات ثلاثية الملفات عن طريق هندسة الملفات على القلب، وبمجرد بناء الوحدة، لن يكون هناك أي تعديل أقل من إعادة البناء. إذا خلصت دراسة ماس كهربائى لاحقًا إلى أن جهد العطل بقدرة 34.5 كيلو فولت يتجاوز تصنيف مجموعة المفاتيح الكهربائية، فإن العلاجات الوحيدة هي مفاعل متسلسل أو محول جديد. في نظام الوحدتين، يتم حل نفس المشكلة عن طريق تغيير مواصفات 100 ميجا فولت أمبير قبل أمر الشراء.

قم بإجراء الدراسة قبل المواصفات وليس بعد الجائزة. اسأل عن مساهمة التيار الخاطئ من كل عائلة عاكس، بما في ذلك الحد الحالي الذي تطبقه معظم المحولات الحديثة عند 1.1 إلى 1.5 مرة من التيار المقدر، واسأل عن تصنيف مجموعة المفاتيح الكهربائية المجمعة. توفر وحدة 150 ميجا فولت أمبير عند 10.5% مستوى خطأ مختلف ماديًا عند 34.5 كيلو فولت عن وحدتين 100 ميجا فولت أمبير عند 8.5%، ويمكن أن يحولك الفرق من فئة المفاتيح الكهربائية 25 كيلو أمبير إلى 31.5 كيلو أمبير.

التحميل والنقطة الساخنة والتبريد الذي لا يأتي أبدًا

تعتبر بدلات التحميل الدورية هي الجزء الأكثر إساءة في عرض أسعار المحولات. الدليل تحميل IEEE، المنقح في عام 2025يصف كيف يمكن تحميل الوحدة فوق لوحة الاسم عندما تتبع ذروة محددة فترة تبريد محددة، ويحدد معايير درجة الحرارة التي تحكم التجارة. هذه الأساليب سليمة. تكمن المشكلة في أنها يتم تطبيقها عادةً باستخدام منحنى يومي للطاقة الكهروضوئية فقط مستعار من مشروع سابق.

قم بتغذية الدليل بملف تعريف مختلط بدلاً من ذلك. وحدة ارتفاع 65 درجة مع حد نقطة ساخنة 110 درجة، تعمل بحمل 95% لمدة ثمانية عشر ساعة عند درجة حرارة محيطة 40 درجة، ستجلس بالقرب من هذا الحد لمعظم اليوم بدلاً من لمسه لفترة وجيزة عند الظهر. يتضاعف عمر العزل تقريبًا لكل 6 كلفن فوق درجة حرارة النقطة الساخنة المرجعية، وبالتالي فإن الفرق بين الذروة التي تبلغ ساعتين والهضبة التي تبلغ ثمانية عشر ساعة لا يعد خطأ تقريبيًا من حيث الخسائر في الأرواح.

نتيجتان عمليتان. أولاً، اطلب منحنى صافي التبادل على مدار 24 ساعة عند نقطة الربط البيني واطلب حساب النقطة الساخنة في محيط تصميم الموقع، وليس عند 30 درجة. ثانيًا، حدد مرحلة التبريد بأمانة: تصنيف ONAF الذي يعتمد على تشغيل المراوح بشكل مستمر هو أصل مختلف عن تصنيف ONAN مع المراوح كتعزيز، ويجب أن تحدد فلسفة الطاقة المساعدة والإنذار بفشل المروحة أي نوع اشتريته.

الحماية والتأريض والطاقة العكسية

لا تتصرف المصادر المعتمدة على العاكس مثل الأجهزة المتزامنة أثناء حدوث خطأ. التيار محدود، ويتم التحكم في الزاوية، ويختلف توقيع التسلسل السلبي عن المولد. في وحدة ثلاثية اللفات، يجب على المرحل التفاضلي التعامل مع ثلاثة تيارات تقييدية بنسب لا تتطابق مع تقسيم 90/60 ميجا فولت أمبير، ويجب ضبط العناصر الأرضية المنخفضة الجانب مقابل شبكة تسلسل صفري تتضمن دلتا الثالث. هذه مشكلة قابلة للحل، ولكنها مشكلة مهندس ترحيل، ويجب أن تكون في نطاقها منذ البداية بدلاً من اكتشافها عند التشغيل.

القوة العكسية تستحق خطًا خاصًا بها في المواصفات. بين عشية وضحاها، يتم شحن البطارية من الشبكة، لذلك تتدفق الطاقة الحقيقية من الملف 230 كيلو فولت إلى البطارية 34.5 كيلو فولت، والتي تمر عبر محول ربما تم اختيار صنابيره لاتجاه التصدير. يجب أن يغطي مغير الصنبور عالي الجانب عند التحميل نطاق التشغيل الفعلي، عادةً من 0.95 إلى 1.05 لكل وحدة عند التوصيل البيني، ويجب ضبط عنصر الاتجاه للتمييز بين الشحن المجدول والتغذية العكسية غير المقصودة.إيي 1547-2018يتحكم الجانب العاكس من تلك الواجهة، بما في ذلك مرور الجهد والتردد، لكن مقاومة المحول ونطاق الصنبور يقرران ما إذا كانت المحطة ستبقى داخل تلك الحدود في المقام الأول.

التأريض هو المكان الذي يختلف فيه الترتيبان كثيرًا من حيث التكلفة. الوحدتان المنفصلتان تعني تصميمين مستقلين للتأريض بجهد 34.5 كيلو فولت، كل منهما بوحدة متعرجة خاصة به أو مؤرضة بمقاوم محايد، كل منها تمت دراسته على حدة. تتيح وحدة ثلاثية الملفات مع وحدة دلتا ثلاثية لكلا المجمعين مشاركة مرجع تسلسل صفري، مما يبسط الدراسة ولكنه يركز المخاطر: فالخطأ يؤثر على كلا المصدرين في وقت واحد.

الاختيار بينهما، وما نسأله قبل الاقتباس

نادرًا ما يؤدي الاختيار بين محولين تصاعديين ومحول محطة طاقة هجين واحد إلى فاصل تقني. القاعدة الأساسية لدينا بعد عقد من اقتباس كليهما: إذا كانت المحطة تحمل التزامًا ثابتًا بالقدرة أو كان التوصيل البيني له متطلبات قياس منفصلة، ​​فخذ الوحدتين واقبل المساحة الإضافية. إذا تم إصلاح عقارات المحطة الفرعية، فإن الخليج غير موجود، ويتم تحديد العرض على أساس الخسارة المرسملة، وتفوز الوحدة ثلاثية اللفات وينتقل سؤال التوفر إلى الإستراتيجية الاحتياطية.

عندما يطلب منا أحد المطورين أن نقتبس أمحول محطة توليد الطاقة الهجينة، نطلب خمس مستندات قبل أن نفتح ملف تصميم: الخط الفردي مع حد التوصيل البيني، ومنحنى التبادل الصافي على مدار 24 ساعة ليوم ربيعي وصيف نموذجي، وخطاب مساهمة تيار خطأ العاكس، ودراسة التأريض أو على الأقل فلسفة تأريض المجمع، وطريق النقل. آخر واحد ليس الأوراق. يمكن لوحدة ثلاثية الملفات بقدرة 150 ميجا فولت أمبير مع الزيت أن تتجاوز 200 طن، وغالبًا ما يتم تحديد الفرق بين المسار الذي ينظف الجسر والآخر الذي لا ينظفه قبل أشهر من قطع الفولاذ.

قامت شركة Ryan Electric بتصنيع المحولات في منشأتنا التي تبلغ مساحتها 120 ألف متر مربع في جيانغسو منذ عام 2007، مع 37 براءة اختراع وأكثر من 180 مجموعة من معدات الإنتاج والاختبار، وكنا شريكًا في مشروع مشترك مع إيتون منذ عام 2023. وهذه الشراكة هي السبب في أن عروض الأسعار الهجينة التي نصدرها تحمل دراسة كاملة للمقاومة والخسارة بدلاً من نسخة ورقة البيانات: لا تقبل سلسلة المراجعة التصنيف بدون منحنى الحمل الذي يقف وراءه.

إذا كنت تقوم بوزن الترتيبين لمشروع ما في الاثني عشر شهرًا القادمة، فأرسل السطر الفردي ومنحنى الإرسال. سنعيد سعر كلا التكوينين، مع مقارنة الخسارة والممانعة على نفس الأساس، بحيث يتم اتخاذ القرار على أساس الأرقام بدلاً من الرسم الذي ورثه شخص ما.

عن المؤلف

تم إعداد هذه المقالة من قبل فريق هندسة التطبيقات في Ryan Electric (Ryan Transformers)، وهي شركة تصنيع محولات مقرها في جيانغسو، الصين، وتقوم بتوريد معدات المحطات الفرعية من النوع الجاف والمغمورة بالزيت والمثبتة على منصات والمدمجة إلى أمريكا الشمالية والشرق الأوسط وجنوب شرق آسيا منذ عام 2007. يقوم الفريق بمراجعة المخططات أحادية الخط ودراسات المعاوقة والفقد ووثائق الاعتماد (UL وcULus وCSA وIEEE وIEC) لمشاريع الطاقة الشمسية والتخزين ومراكز البيانات على نطاق المرافق. لقد كانت Ryan Electric شريكًا في مشروع مشترك مع Eaton منذ عام 2023. ويمكن إرسال أسئلة المواصفات التي تمت مناقشتها هنا من خلال نموذج الاتصال على ryan-transformers.com. آخر مراجعة: أكتوبر 2026.

الإفصاح: تقوم شركة Ryan Electric بتصنيع وبيع المحولات التي تمت مناقشتها في هذه المقالة. تعتبر أرقام الخسارة والممانعة والتكلفة بمثابة قيم نموذجية لمرحلة التصميم للتقييمات الموضحة ويجب تأكيدها مقابل حساب الخسارة الخاص بالمشروع ودراسة الدائرة القصيرة قبل الشراء.