Energilagringssystem (ESS) blir alltmer en viktig del av moderna kraftsystem. I takt med att fler och fler sol- och vindenergiprojekt är anslutna till nätet, hjälper energilagringsteknik att balansera elproduktion och efterfrågan på el. I många energilagringsprojekt är transformatorer en nyckelkomponent i elektriska system eftersom de ansluter batterisystem, kraftomvandlingsutrustning och mellanspänningsnät.
Till skillnad från traditionella kraftdistributionsprojekt har tillämpningen av energilagringssystem särskilda krav för val av transformatorer.Transformatorerbehöver arbeta med batterienergilagringssystem (BESS), energiomvandlingssystem (PCS),ställverkoch skyddsanordningar. Att välja rätt transformator i början av projektet hjälper till att minska förlusterna och undvika problem under lång-drift.
Vilken roll spelar transformatorer i energilagringssystem?
I ett typiskt batterienergilagringssystem lagrar batteriet elektrisk energi i form av likström (DC). Vid överföring av elektrisk energi till elnätet omvandlar PCS likström till AC-elektricitet; under laddningsprocessen är processen den motsatta.
Transformatorer för energilagringssystem installeras vanligtvis mellan PCS och mellanspänningsställverk. Dess huvudsakliga funktion är att öka den låga-växelström som utmatas av PCS till den spänningsnivå som krävs av elnätet.
Till exempel kan driftspänningen för PCS vara 400 V, 690 V eller andra lågspänningsnivåer, medan nätanslutningskraven kan vara 10 kV, 20 kV, 22 kV eller 35 kV. Transformatorn ger den nödvändiga spänningsomvandlingen och elektrisk isolering mellan de två sidorna
Nyckelpunkter för val av transformator för energilagringssystem
Nominell kapacitet
Transformatorkapaciteten bör matcha utgångskapaciteten för PCS och energilagringssystemets driftskrav. Beräkningen måste ta hänsyn till den kontinuerliga effekten, laddnings- och urladdningscykeln, överbelastningskrav och eventuella framtida expansionskrav.
Transformatorer med för liten kapacitet kan ha problemet med överdriven temperaturökning, medan transformatorer med för stor kapacitet kommer att öka den initiala investeringen och kan leda till låg driftseffektivitet under lätta belastningsförhållanden.
01
Spänning och ledningsgrupp
De primära och sekundära spänningarna bör väljas enligt kraven i PCS och elnätet. Transformatorns ledningsgrupp (anslutningsmetod) är också mycket viktig, eftersom den kommer att påverka systemets jordning, fasförhållande och harmoniska prestanda.
För storskaliga-projekt för lagring av batterienergi är transformatorer vanligtvis specialdesignade enligt den faktiska PCS-konfigurationen, snarare än att direkt använda standarddistributionstransformatorspecifikationer.
02
Kylning och temperatur
Transformatorer i energilagringssystem (ESS) kan behöva arbeta under frekventa laddnings- och urladdningscykler. Jämfört med traditionella kraftdistributionsapplikationer kommer detta att ge olika belastningsegenskaper.
Installationsmiljön är också kritisk. Energilagringsprojekt utomhus kan möta höga temperaturer, damm, luftfuktighet eller korrosiva miljöer. Därför bör kylmetoden och husdesignen för transformatorn väljas i enlighet med lokala miljöförhållanden.
03
Övertoner och kraftkvalitet
Utrustning för energilagringsomvandlare (PCS) använder kraftelektroniska komponenter, så harmonisk ström är en faktor som måste beaktas. Transformatordesign bör fullt ut överväga egenskaperna hos PCS.
I vissa projekt kan ingenjörer behöva ägna särskild uppmärksamhet åt ströförlust, temperaturökning, impedans och värmealstring orsakad av övertoner. Dessa faktorer bör bekräftas innan transformatorkonstruktionen slutförs.
04
Transformator av-olja eller torr-typ?
Både olje-nedsänkta och torra transformatorer kan användas i energilagringsprojekt.
Torra transformatorer lämpar sig vanligtvis för inomhusmiljöer eller platser med höga krav på brandsäkerhet och lågt underhåll. De använder inte isoleringsolja och kan installeras i anslutning till elektrisk utrustning om projektlayouten tillåter.
Olje-transformatorer används ofta i energilagringsprojekt utomhus, särskilt i scenarier med stor-kapacitet. De har vanligtvis bra kylprestanda och kan konfigureras efter olika spännings- och kapacitetskrav.
Det slutliga valet beror på kapacitet, installationsplats, brandskyddskrav, projektstandarder och lokala föreskrifter.
Varför transformatordesign är viktigt för energilagringsprojekt
Projektingenjörer och köpare bör också verifiera spänningsförhållande, impedans, kylmetod, isoleringsnivå, temperaturökning, förlustkrav, harmoniska driftsförhållanden, skyddssamarbete och tillämpliga standarder.
För internationella energilagringsprojekt är det nödvändigt att bekräfta om de uppfyller IEC eller andra relevanta standarder före produktion.
Sammanfattning och övervägande
Med den kontinuerliga utvecklingen av energilagringsindustrin kommer transformatorer att fortsätta att vara en viktig länk mellan batterisystemet och elnätet. Lämpliga energilagringstransformatorer bör väljas heltäckande i kombination med PCS, ställverk och nätanslutna krav- och bör inte betraktas som isolerade komponenter.
För energilagringsprojektutvecklare och EPC (design, upphandling, konstruktion) parter, för entreprenörer, hjälper tillhandahållande av detaljerad teknisk information under offertfasen att välja transformatorer mer exakt. Vid utformning av transformatorplaner för specifika projekt är information som spänningsnivå, nominell kapacitet, PCS-parametrar, installationsförhållanden och tillämpliga standarder särskilt viktig.
