Fordelingstransformatorer til solenergi, batterilagringssystemer og tovejs effektflyd

Traditionelle fordelingsnetværk blev i vidt omfang designet ud fra en simpel effektflydsmodel: elektricitet flyttede sig fra el-forsyningsnettet gennem en transformator og derefter til slutbrugeren. Den hurtige vækst i solcelleanlæg (PV), batterilagringssystemer (BESS), mikronetværk og fleksible belastninger ændrer denne model.

En moderne distributionstransformator kan have brug for at understøtte strømstrømning i mere end én retning. I perioder med høj solenergi-generering kan elektricitet bevæge sig fra PV-systemet mod elnettet. Et BESS kan trække strøm fra elnettet eller solsystemet under opladning og derefter eksportere strøm til lokale belastninger eller elnettet under afladning.

Denne skiftende driftscyklus skaber nye ingeniørtekniske overvejelser for sol-distributionstransformatorer , BESS-transformatorer og transformatorer til tovejs-strømstrømning . Transformatorens kapacitet, spændingsregulering, impedans, termiske ydeevne, harmoniske, beskyttelse, overvågning og krav til tilslutning til elnettet skal alle overvejes samlet.

Som transformator- og præfabrikeret transformatorstationproducent Dingxin Electric udbyder tilpassede transformatorløsninger til sol-PV, BESS, mikronet, elutility, kommercielle og industrielle anvendelser.

1. Fra envejs-distribution til tovejs-strømstrømning

Den traditionelle distributionsmodel kan repræsenteres som:

Elutility-net → Distributionstransformator → Elektrisk belastning

Solcelle- og batterilagring kan ændre denne relation.

Solcelleanlæg

Når en solcelleanlægning producerer mindre strøm end den lokale belastning:

Elværk → Transformer → Belastning

Når solcelleproduktionen overstiger det lokale forbrug:

Solcelle → Transformer → Elværk

Denne betingelse beskrives almindeligvis som omvendt strømforbrug eller eksport af strøm .

Batterilagring i opladning

Når et batterienergilagringssystem er i opladning, kan strømmen løbe:

Elværk / Solcelle → Transformer → Batterilagringssystem

BESS afladning

Når batteriet aflades:

BESS → transformator → lokal belastning / elnet

Hybrid sol + BESS

Et hybridprojekt kan kombinere alle disse driftstilstande:

Elværk ↔ distributionstransformator ↔ solcelleanlæg / BESS / kommerciel belastning

Dette betyder, at transformatorens belastningsniveau og strømretning kan ændre sig gennem døgnet.

Transformatoren er kun én komponent i systemet. I et komplet vedvarende-energiprojekt skal transformatorkonfigurationen koordineres med invertere, PCS-udstyr, afbrydere, beskyttelsessystemer, jordforbindelser, måleudstyr og elværksforbindelsesdesign.

2. Hvorfor solcelleanlæg og BESS ændrer transformatorers driftscykler

Konventionelle elektriske belastninger følger ofte relativt forudsigelige mønstre. Solcelleanlæg og BESS introducerer mere dynamiske driftsforhold.

Solenergiens produktion ændrer sig gennem døgnet

Solenergiens udbytte varierer med:

• Solindstråling

• Skydække

• Tidspunkt på dagen

• Sæson

• Systemets retning

• PV-anlæggets kapacitet

• Inverterens styringsstrategi

En transformator forbundet til et solkraftværk kan derfor opleve betydelige ændringer i belastningen inden for ét døgn.

Batterisystemer kan skifte driftstilstande

Et batterisystem kan lade eller aflade i henhold til:

• Tidsafhængige elpriser

• Toppeaflastning

• Efterspørgselsstyring

• Optimering af vedvarende energi

• Netydelser

• Krav til reservekraft

• Instruktioner til elnetoperatøren

Transformeren kan derfor opleve gentagne skift mellem import og eksport af effekt.

Gennemsnitlig effekt er ikke tilstrækkeligt

Valg af transformator bør ikke kun baseres på gennemsnitlig effekt.

Projektteams bør vurdere:

• Maksimal importeffekt

• Maksimal eksporteffekt

• Kontinuerlig belastning

• Kortvarig belastning

• Op- og udladningscyklusser

• Daglig driftsprofil

• Sæsonbetinget driftsprofil

• Fremtidig systemudvidelse

Transformeren skal vurderes under de faktiske driftsscenarioer, der forventes gennem dens levetid.

3. Omvendt effektkreds: Hvad projekthold bør vurdere

Omvendt effektkreds er ikke automatisk et problem.

Det bliver en ingeniørmæssig overvejelse, når et distributionsnet oprindeligt blev dimensioneret primært til énvejs effektaflevering og senere tilsluttes betydelig decentral generation eller lagring.

Før du vælger en transformer til tovejs effektkreds projekthold bør vurdere det komplette elektriske system.

Krav til nettilslutning fra nettets ejer

Den lokale nettets ejer kan definere krav til:

• Maksimal eksportkapacitet

• Regulering af spændingen

• Beskyttelse

• Måling

• Strømkvalitet

• Transformerkonfiguration

• Jording

• Skift

• Forbindelsesstudier

Disse krav bør bekræftes, inden transformatorudformningen afsluttes.

Transformatortrin-konfiguration

Transformatoromspændingsforholdet påvirker spændingen, der leveres til det nedstrømsliggende system.

Når effekten strømmer i modsat retning, kan spændingsadfærd også ændres. Den passende trinkonfiguration bør derfor vurderes ud fra projektets import- og eksportdriftsforhold.

Beskyttelseskoordinering

Omvendt effektstrøm kan påvirke beskyttelsesantagelserne.

Ingeniører må skulle gennemgå:

• Retningsbestemt beskyttelse

• Overstrømsbeskyttelse

• Jordfejlbeskyttelse

• Indstillinger for genanlægningsafbrydere

• Sikringskoordination

• Anti-islanding beskyttelse

• Afbryderens mærkeværdier

Transformeren kan ikke betragtes isoleret fra det samlede beskyttelsessystem.

Kabel- og skaktkredsens mærkeværdier

Maksimal eksportstrøm kan påvirke:

• Mediumspændingskabler

• Lavspændingsledere

• Switchgear

• Afbryder

• Busbars

• Målingsudstyr

Alle komponenter skal kontrolleres i forhold til den maksimale forventede strøm i begge retninger.

4. Spændningsregulering og tap-valg

Spændingsstyring er en anden vigtig overvejelse for solcelle- og BESS-projekter.

Solcellerelateret spændingsstigning

Når et PV-anlæg eksporterer strøm til et distributionsnet, kan spændingen stige langs tilførselsledningen, især når den lokale efterspørgsel er lav og produktionen høj.

Størrelsen af spændingsstigningen afhænger af faktorer som:

• Eksportstyrke

• Tilførselsledningens impedans

• Transformerimpedans

• Kablengde

• Lokal belastning

• Netværkskonfiguration

• Inverterstyring

En transformator alene kan ikke eliminere alle spændingsstigningsproblemer.

BESS-opladning og spændingsfald

Når en BESS oplades med høj effekt, kan den skabe en betydelig lokal belastning.

Dette kan medføre spændningsfald afhængigt af:

• Opladningskraft

• Transformator kapacitet

• Tilførselsledningens impedans

• Kablengde

• Eksisterende belastning

• Netværkets styrke

Tap- og spændingsstyring

Afhængigt af projektet kan ingeniører vurdere:

• Fast indstillede tap-indstillinger

• Udskiftelige tap-skifter

• Lastskiftende tapchangers

• Spændingsregulatorer

• Inverterens spændingsstyring

• Reaktiv effektstyring

Den passende strategi afhænger af forsyningsnettet og projektopbygningen.

Valg af transformator bør derfor koordineres med inverterstyring, udstyr til spændingsregulering og den samlede interkonnektionsanalyse i stedet for at behandles som en isoleret løsning.

5. Harmoniske svingninger, strømkvalitet og termiske overvejelser

Solcelleinvertere og batterienergilagringssystemer bruger kraftelektronik til at konvertere elektrisk energi mellem vekselstrøm og jævnstrøm.

Andet moderne udstyr – herunder PCS-systemer, UPS-udstyr, EV-opladere og frekvensomformere – kan også introducere ikke-lineære strømsegenskaber.

Hvorfor harmoniske svingninger er vigtige

Harmoniske strømme kan bidrage til:

• Ekstra opvarmning af transformatorer

• Øgede tab

• Reduceret udstyrsydelse

• Spændingsforvrængning

• Øget termisk spænding

Den faktiske påvirkning afhænger af udstyrets design, harmoniske spektrum, systemimpedans, driftsforhold og gældende standarder.

Hvad skal der vurderes?

Afhængigt af projektet kan ingeniører gennemgå:

• Total harmonisk forvrængning (THD)

• Enkelte harmoniske ordener

• Belastningsstrømspektrum

• Transformatorers termiske kapacitet

• Mulige nedgraderingskrav

• Inverter- og PCS-specifikationer

• Effektivfaktor

• Krav til reaktiv effekt

En transformator bør ikke vælges udelukkende ud fra dens nominelle kVA-værdi, når et projekt indeholder betydelige ikke-lineære belastninger.

Den endelige konstruktion skal valideres i henhold til de gældende elektriske standarder og de projektspecifikke krav til strømkvalitet.

6. Valg af den rigtige transformator type til solcelle- og BESS-anlæg

Begge dele oliefyldte distributionstransformere og tørre transformere kan anvendes i vedvarende energi-applikationer. Den passende valgmulighed afhænger af projektet.

Projektfaktor	Oliefyldt transformer	Tørre transformer
Udendørs brugsapplikationer	Almindelig mulighed	Afhængig af anvendelse
Projekter med større kapacitet	Ofte overvejet	Afhangigt af konstruktion og lokalitetsforhold
Indendørs installation	Kræver overvejelser vedrørende væske/brand	Ofte egnet til indendørs anvendelser
Steder, der er følsomme over for brand	Valg af og indeholdelse af væske kan kræve overvejelse	Ingen isolerende væske
Eksponering for miljø	Afhængig af konfiguration	Afhængig af konfiguration
Vedligeholdelse	Afhangigt af transformatorudformning og væske	Afhangigt af ventilation og driftsmiljø
Køling	Væskeunderstøttet varmeoverførsel	Luftbaseret køling
Endelig valg	Baseret på spænding, kapacitet, placering, standarder og samlede omkostninger	Baseret på spænding, kapacitet, placering, standarder og samlede omkostninger

Oliefyldte transformere

Oliefyldte transformatorer anvendes bredt i forsynings- og udendørs distributionsanvendelser.

Afhængigt af projektet kan isolerende væsker omfatte konventionel mineralolie eller alternative væsker såsom esterbaserede væsker.

Væskevalg bør overveje:

• Brandkrav

• Miljøforhold

• Forsyningsvirksomhedens specifikationer

• Installationssted

• Vedligeholdelsesstrategi

• Miljømæssig risiko

Tørre transformere

Tørtypetransformatorer eliminerer væskeisolering og kan være attraktive til bestemte indendørs, kommercielle, industrielle og ildfølsomme anvendelser.

Tørtypetransformatorer kræver dog også passende ventilation, termisk styring, installationsplads og miljøbeskyttelse.

Der findes ingen universel "bedste" transformator type til sol- eller BESS-projekter. Valget bør følge det komplette projektdesign.

Relateret artikel: [Tørtypetransformatorer versus oliefyldte distributionstransformatorer]

7. Transformatorudformnings-spørgsmål til sol- og lagerprojekter

Før der anmodes om et tilbud for en soltransformator eller BESS-transformator , projektteams bør fastlægge driftskravene.

Elektriske spørgsmål

• Hvad er hovedspændingen?

• Hvad er sekundærspændingen?

• Hvad er transformatorens nominelle kapacitet?

• Hvad er den maksimale importerede effekt?

• Hvad er den maksimale eksporterede effekt?

• Hvad er systemfrekvensen?

• Hvilken impedans kræves?

• Hvilken vektorgruppe kræves?

• Hvilken tap-konfiguration kræves?

Anvendelsesspørgsmål

• Er transformeren kun forbundet til solcelleanlæg (PV)?

• Er den kun forbundet til batterilager (BESS)?

• Indgår den i et hybride PV + BESS-system?

• Er systemet tilsluttet elnettet?

• Kan mikronettet køre i ø-mode?

• Vil transformeren opleve torettet effektflyd?

• Hvad er den forventede daglige driftscyklus?

Spørgsmål om strømkvalitet

• Er der betydelige ikke-lineære belastninger til stede?

• Hvad er det forventede harmoniske spektrum?

• Kræves der reaktiv effektkontrol?

• Kræves der spændingsregulering?

• Findes der specifikke elvirksomhedens krav til strømkvalitet?

Fremtidig udvidelse

Projektgruppen bør også overveje:

• Yderligere PV-kapacitet

• Yderligere BESS-kapacitet

• Højere eksportgrænser

• Nye belastninger

• EL-ladning

• Mikronetværksudvidelse

• Yderligere transformatorer

En transformator, der kun er valgt til den første installation, kan blive en begrænsning, hvis fremtidig udvidelse ikke er taget i betragtning.

8. Overvågning og aktiveres synlighed

Projekter inden for vedvarende energi kan operere med betydelige ændringer i transformatorbelastningen gennem døgnet.

Overvågning kan levere nyttige driftsdata til anlægsoperatører og vedligeholdelseshold.

Afhængigt af transformator type og projektkrav kan overvågning omfatte:

• Transformatorbelastning

• Strøm

• Spænding

• Olie temperatur

• Vindingstemperatur

• Olieniveau

• Kølingstilstand

• Alarmtilstande

• Overbelastningshændelser

• Fjernkommunikation

Integration med SCADA og EMS

For større solcelle- og BESS-projekter kan transformatorovervågning integreres med:

• SCADA

• Energiledelsessystemer (EMS)

• Anlægsovervågningsplatforme

• Bygningsstyringssystemer

• Fjernstyrede aktiverhåndteringssystemer

Dette kan hjælpe operatører med at forstå transformatorens driftsforhold og identificere unormale hændelser.

Overvågning eliminerer ikke udstyrsfejl, men kan understøtte vedligeholdelse baseret på tilstanden og forbedre den operative gennemsigtighed.

Dette kan være særligt nyttigt for fjerne vedvarende energianlæg, hvor rutinemæssig fysisk inspektion måske forekommer sjældnere.

9. Sådan specificeres en solcelle- eller BESS-distributionstransformator

En klar teknisk specifikation hjælper transformatorproducenten med at forstå projektets reelle driftsforhold.

Solcelle- og BESS-transformator RFQ-checkliste

Krav	Oplysninger, der skal angives
Side	Lokation og omgivelsesforhold
Ansøgning	Solenergi / BESS / PV + BESS / Mikronet
Kapacitet	kVA eller MVA
Primærspænding	HT / MT-spænding
Sekundærspænding	LT- eller MT-spænding
Importere effekt	Maksimal effekt fra net til projekt
Eksportstyrke	Maksimal effekt fra projekt til net
Vektorgruppe	Projektspecifikke krav
Impedans	Krævet procentdel
Tap-konfiguration	Fast / uden for kredsløbet / under belastning
Køling	Krævet kølemetode
Transformator type	Tørtype / oliefyldt
Væske	Mineralolie / ester / andet, hvor det er relevant
Harmoniske	Forventede ikke-lineære belastninger og krav til strømkvalitet
Overvågning	Krævede sensorer og kommunikation
Standarder	Anvendelige elselskabs- og elektriske standarder
Certificeringer	Krævede markedsmæssige/projektcertificeringer
Levering	Krævet fremstilling- og leveringsskema

Hvorfor import- og eksportkapacitet er afgørende

En af de vigtigste tilføjelser til en anfordringsspecifikation for transformer til vedvarende energi er maksimal import- og eksporteffekt .

En konventionel specifikation kun for belastning kan angive den maksimale belastning, men udelade at beskrive, hvor meget energi systemet kan eksportere.

For et toretningssystem skal begge retninger inkluderes i den elektriske analyse og udstyrsbeskrivelse.

10. Overvejelser vedrørende mikronettransformatorer

Mikronetværk introducerer en ekstra kompleksitetslag, fordi de kan operere både i tilsluttet til nettet og i isoleret tilstand.

Et mikronetværk kan kombinere:

• Hjælpeenergiforsyning

• Solcelleanlæg

• BESS

• Nødgeneratører

• Kommeciel eller industrielle belastninger

• EL-ladning

• Energistyringssystemer

Under drift i tilsluttet til nettet kan transformeren udveksle effekt med el-forsyningen.

Under drift i isoleret tilstand kan strømstrømningsmønsteret ændre sig betydeligt.

Dette betyder, at ingeniører måske skal vurdere transformatorers adfærd under flere driftstilstande i stedet for kun én normalbelastningstilstand.

Nøgleovervejelser kan omfatte:

• Maksimal import

• Maksimal eksport

• Belastning i isoleret tilstand

• Fejlstrøm

• Jording

• Beskyttelseskoordinering

• Regulering af spændingen

• Frekvensregulering

• BESS-inverterstyring

• Generatorinteraktion

Transformatorspecifikationen skal derfor udvikles som en del af den samlede mikronets elektriske design.

11. Sådan vurderer du en producent af solcelle- eller BESS-transformatorer

For vedvarende-energiprjekter bør transformatorproducenten vurderes ud over almindelig produkttilgængelighed.

Projektteams kan overveje at gennemgå producentens:

• Transformatoringeniørkundskaber

• Produktionskapacitet

• Tilpassningsmuligheder

• Fabriksmæssige testprocedurer

• Kvalitetsstyring

• Teknisk dokumentation

• Leveringsplanlægning

• Erfaring med vedvarende-energianvendelser

• Overvågnings- og tilbehørsvalg

• Eftersalgsstøtte

For skræddersyede projekter kan tidlig ingeniørkommunikation hjælpe med at løse krav til spænding, impedans, vektorgruppe, køling, overvågning og kabinettypes inden fremstillingen begynder.

Dingxin Sol- og BESS-transformerløsninger

Dingxin Electric er en producent af transformere og forudfærdigede understationer, der leverer tilpassede løsninger til projekter inden for vedvarende energi, el-forsyning, industri, erhverv og infrastruktur.

Vores produktudbud omfatter:

• Fordelstransformatører

• Styrketransformatorer

• Olieinddybte Transformer

• Tørre transformere

• Transformere monteret på plade

• Prefabrikerede transformatorstationer

• Tilpassede transformatorløsninger

For sol-PV-, BESS- og hybride energiprosjekter kan Dingxin imødekomme projektspecifikke krav vedrørende kapacitet, spænding, impedans, vektorguppe, tap-konfiguration, køling, overvågning, kabinettypen og installationsforhold .

Da projekter inden for vedvarende energi kan operere med skiftende belastningsprofiler og tovejs effektflyd, bør valget af transformer baseres på det komplette projektets driftsmodel.

Dingxin kan samarbejde med EPC-entreprisefirmaer, udviklere, systemintegratorer, el-forsyningsvirksomheder og projektejere for at udvikle en transformerkonfiguration, der bygger på de faktiske elektriske krav i stedet for udelukkende at basere sig på en standardkatalogvurdering.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er en sol-distributionstransformer?

En solfordelingstransformator er en transformator, der bruges til at forbinde et solcelle-PV-produktionssystem til et mellemspændings- eller andet elektrisk distributionsnet. Dens effektkapacitet og konfiguration afhænger af PV-kapaciteten, spændingsniveauerne, eksportkravene, tilslutningsdesignet og de gældende standarder.

Hvad er en BESS-transformator?

En BESS-transformator forbinder et batterienergilagringssystem og dets strømkonverteringsudstyr til et elektrisk distributions- eller transmissionsnet. Afhængigt af systemkonfigurationen kan transformatoreren måske understøtte både opladnings- og afladningsstrøm.

Kan en transformator håndtere tovejs strømflow?

En transformator kan udformes og specificeres til systemer med tovejs strømflow, men dens egnethed skal vurderes som en del af det komplette elektriske system. Beskyttelse, spændingsregulering, termisk belastning, impedans, jordforbindelse og krav fra el-forsyningsvirksomheden skal alle tages i betragtning.

Forårsager solkraft omvendt strømflow?

Solcelle-PV kan forårsage omvendt effektflyd, når produktionen overstiger den lokale elektriske efterspørgsel og overskydende effekt eksporteres mod det overordnede distributionsnet. Om dette sker, afhænger af systemets belastning, PV-kapaciteten, energilagringen og eksportkontrollerne.

Påvirker BESS transformatorbelastningen?

Ja. En BESS kan øge transformatorbelastningen under opladning og eksportere effekt under afladning. Transformatorerne bør derfor vurderes ud fra de forventede opladnings- og afladningsprofiler i stedet for kun den gennemsnitlige belastning.

Skaber solcelle- og BESS-systemer harmoniske svingninger?

Kraftelektronisk udstyr såsom solcelleomformere og BESS-PCS kan indføre harmoniske strømme. Den faktiske harmoniske ydeevne afhænger af udstyret og systemdesignet, så ingeniører bør vurdere det forventede harmoniske spektrum og de gældende krav til strømkvalitet.

Kan Dingxin tilpasse solcelle- og BESS-transformatorer?

Ja. Dingxin leverer tilpassede transformator- og færdigmonterede transformatorstation-løsninger baseret på projektspecifikke krav til spænding, kapacitet, impedans, vektorgruppe, tap, køling, overvågning, kabinettypen og andre krav.

Planlægger du et solcelle-, BESS- eller hybridenergiprojekt?

En vedvarende energitransformator skal udformes ud fra projektets maksimale importeffekt, maksimale eksporteffekt, belastningsprofil, spændingskrav, strømkvalitet, beskyttelsesstrategi og fremtidige udvidelsesplaner .

Send Dingxin din enkeltlinjeskema, primær og sekundær spænding, transformatorkapacitet, maksimal import/eksporteffekt, driftsprofil og krav til nettilslutning. Vores ingeniørteam kan gennemgå anvendelsen og anbefale en tilpasset transformatorkonfiguration.

Anmod i dag om et teknisk tilbud fra Dingxin til dit solcelle-, BESS-, mikronet- eller tovejs effektflydsprojekt.

Dingxin Electric — Tilpassede transformator- og færdigmonterede transformatorstation-løsninger til vedvarende energiprojekter.