Trong lĩnh vực năng lượng mới, là thiết bị điều khiển và bảo vệ cốt lõi của hệ thống điện, công tắc nguồn đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực quang điện, năng lượng gió và lưu trữ năng lượng. Các kịch bản ứng dụng và đặc tính kỹ thuật của chúng có liên quan chặt chẽ đến độ an toàn, hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống. Ba lĩnh vực chính này được phân tích như sau:
I. Hệ thống quang điện: Các biện pháp bảo vệ cốt lõi để truy cập an toàn và cách ly lỗi
Hệ thống PV chuyển đổi năng lượng mặt trời thành dòng điện một chiều thông qua các mô-đun PV và dòng điện một chiều chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều thông qua bộ biến tần và được tích hợp vào lưới điện. Trong quá trình này, công tắc điện có hai chức năng cốt lõi:
Cách ly an ninh và kiểm soát truy cập
Bộ ngắt mạch DC: Được sử dụng để cắt hồ quang DC giữa biến tần và cụm PV nhằm tránh bị điện giật trong quá trình bảo trì. Ví dụ, công tắc ngắt kết nối DC của Projoy Electric được thiết kế với khoảng cách vật lý để đảm bảo an toàn cho người vận hành và đã trở thành nhà cung cấp được chỉ định cho 80% các nhà sản xuất biến tần chính thống trên toàn thế giới.
-Tủ thiết bị chuyển mạch kết nối lưới: Các cầu dao, cầu dao và mô-đun chống sét tích hợp này cung cấp khả năng bảo vệ quá tải, ngắn mạch- và chống dòng chảy ngược như một trung tâm kết nối giữa các trạm PV và lưới điện. Thiết kế kín khí của chúng chịu được môi trường khắc nghiệt, hỗ trợ nhiều kết nối mô-đun PV và đáp ứng nhu cầu mở rộng lắp đặt trên mái nhà dân cư và các dự án phân phối thương mại/công nghiệp.
Phản hồi lỗi nhanh và bảo vệ hệ thống
Bộ ngắt mạch thông minh: giám sát-thời gian thực các bất thường về dòng điện và điện áp nhằm phản ứng với sự biến động công suất đầu ra của hệ thống PV, tự động cắt mạch trong trường hợp tràn, đoản mạch-hoặc rò rỉ để ngăn ngừa hư hỏng thiết bị. Ví dụ: khi mạch nhánh chuỗi PV bị đoản mạch,-bộ ngắt mạch thông minh có thể nhanh chóng cách ly điểm lỗi và ngăn hệ thống bị sập.
ii. Hệ thống năng lượng gió: Vận hành đáng tin cậy và bảo trì thông minh trong môi trường điện áp cao{1}}
Hệ thống điện gió phải đối mặt với những thách thức về áp suất cao, ăn mòn mạnh và điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Nâng cấp công nghệ cho các thiết bị chuyển mạch điện tập trung vào khả năng thích ứng với đại dương, khả năng chịu điện áp và trí thông minh:
Năng lượng gió ngoài khơi cao-Giải pháp thiết bị chuyển mạch điện áp
Thiết bị đóng cắt GIS 72,5 kV: Kết cấu kim loại khép kín hoàn toàn, lớp phủ chống ăn mòn cấp CX-, cấp bảo vệ IP66, khả năng chống phun muối và môi trường ẩm cao. Ví dụ: thiết bị đóng cắt GIS tần số thấp 72,5 kV của XD Electric, được thiết kế với một cầu dao dạng hộp thông thường, đã hoàn thành thành công thử nghiệm sản xuất/hư hỏng khối lượng lớn-, khiến nó trở thành trường hợp ứng dụng đầu tiên trên thế giới.
550 kV DC GIS: để truyền tải điện gió ngoài khơi ở khoảng cách xa, giảm 90% yêu cầu về không gian cho các giàn khoan ngoài khơi và các trạm chuyển đổi trên bờ. Hệ thống GIS ±550 kV DC của nó đã được đưa vào hoạt động tại Trạm chuyển đổi Guizhong Quảng Tây, đánh dấu bước đột phá về công nghệ trong thiết bị đóng cắt DC điện áp cao-của Trung Quốc.
Chế độ bảo trì thông minh và vận hành không người lái
Kiến trúc ba{0}nền tảng bao gồm các lớp ứng dụng vận hành và điều khiển trạm cho phép kết nối động giữa trạm biến áp cục bộ, giám sát từ xa và nền tảng vận hành di động. Ví dụ: XD Electric đã triển khai các trạm biến áp ngoài khơi theo mô-đun cho dự án Năng lượng mới Tam Hiệp A, sử dụng bố cục một tầng để tối ưu hóa không gian và hỗ trợ chế độ "giám sát từ xa, không người lái" để giảm chi phí vận hành.
III. Hệ thống lưu trữ năng lượng: hỗ trợ chính cho việc điều tiết nguồn điện và độ ổn định của hệ thống
Hệ thống lưu trữ năng lượng điều chỉnh sự cân bằng cung cầu thông qua việc sạc và xả. Công tắc điện phải đạt được sự cân bằng giữa chuyển đổi năng lượng hiệu quả và bảo vệ an toàn:
Kiểm soát năng lượng trong hệ thống lưu trữ năng lượng pin
Bộ ngắt mạch hai chiều: Hỗ trợ dòng điện hai chiều khi pin được sạc và xả, cho phép phản ứng nhanh trong quá trình điều chỉnh nguồn điện chủ động/thụ động tại điểm truy cập. Ví dụ, khi hệ thống cần hấp thụ năng lượng dư thừa, bộ ngắt mạch sẽ điều chỉnh góc pha điện áp của BESS để cấp nguồn điện tác dụng. Khi điện áp dao động ở phía tải, bộ ngắt mạch sẽ ổn định chất lượng điện năng bằng cách điều chỉnh biên độ điện áp.
Lưu trữ năng lượng từ tính siêu dẫn: Sử dụng đặc tính lưu trữ năng lượng không tổn thất của cuộn dây siêu dẫn, đáp ứng một phần nghìn giây đạt được nhờ công nghệ chuyển đổi điện tử. Với hiệu suất chuyển đổi hơn 90% và thiết kế lưu trữ và lưu trữ năng lượng độc lập, nó phù hợp cho các ứng dụng công suất cao như giảm chấn dao động tần số thấp.
Bảo vệ an toàn hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện tích hợp
Trong lưới điện siêu nhỏ kết hợp quang điện, trạm lưu trữ và sạc năng lượng, bộ ngắt mạch thông minh phải giải quyết các rủi ro kết hợp biến động công suất đầu ra, sạc và xả pin cũng như quá tải trạm sạc. Ví dụ, để đáp ứng nhu cầu sạc năng lượng cao của xe điện, bộ ngắt mạch có thể theo dõi sự bất thường của dòng điện trong thời gian thực và cắt mạch trong 0,1 giây khi xảy ra đoản mạch để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Xu hướng kỹ thuật và triển vọng ngành
Điện áp cao và tích hợp: Với việc mở rộng công suất lắp đặt năng lượng gió và quang điện (PV), nhu cầu về thiết bị chuyển mạch 72,5 kV và điện áp cao ngày càng tăng và thiết bị đang hướng tới kiểu dáng nhỏ gọn và mô-đun. Ví dụ: thiết bị đóng cắt dạng tháp 72,5 kV của XD Electric giúp giảm tỷ lệ chiếm dụng không gian thông qua bố cục một tầng.
Thông minh và Kỹ thuật số: Công nghệ IoT tích hợp, thiết bị đóng cắt để theo dõi tình trạng, dự đoán lỗi và bảo vệ thích ứng. Ví dụ: bộ ngắt mạch thông minh tải dữ liệu vận hành lên đám mây để tối ưu hóa chiến lược bảo vệ thông qua thuật toán trí tuệ nhân tạo.
Bảo vệ môi trường và nâng cao độ tin cậy: có thể giảm việc sử dụng khí SF6 bằng cách sử dụng ngắt chân không, cách nhiệt không khí và các công nghệ môi trường khác, đồng thời thiết kế chống ăn mòn nâng cao (ví dụ: lớp phủ CX-) và cấu trúc địa chấn có thể kéo dài tuổi thọ của thiết bị lên hơn 30 năm.
Ứng dụng công tắc điện trong lĩnh vực năng lượng mới đã được phát triển từ chức năng bảo vệ đơn lẻ đến điều khiển cấp hệ thống, thúc đẩy sự phát triển của hệ thống quang điện, năng lượng gió và lưu trữ năng lượng hiệu quả, an toàn và thông minh hơn. Là mục tiêu của mục tiêu “carbon kép”, các thiết bị chuyển mạch điện sẽ trở thành cơ sở hạ tầng quan trọng để xây dựng các hệ thống điện mới.
