سیستم های ذخیره انرژی (ESS) به طور فزاینده ای به بخش مهمی از سیستم های قدرت مدرن تبدیل می شوند. از آنجایی که پروژه های انرژی خورشیدی و بادی بیشتر و بیشتر به شبکه متصل می شوند، فناوری ذخیره انرژی به تعادل تولید برق و تقاضای برق کمک می کند. در بسیاری از پروژههای ذخیرهسازی انرژی، ترانسفورماتورها جزء کلیدی سیستمهای الکتریکی هستند زیرا سیستمهای باتری، تجهیزات تبدیل برق و شبکههای برق ولتاژ متوسط را به هم متصل میکنند.
بر خلاف پروژه های توزیع برق سنتی، استفاده از سیستم های ذخیره انرژی برای انتخاب ترانسفورماتور الزامات خاصی دارد.ترانسفورماتورهانیاز به کار با سیستمهای ذخیره انرژی باتری (BESS)، سیستمهای تبدیل نیرو (PCS)،تابلو برقو وسایل حفاظتی انتخاب ترانسفورماتور مناسب در ابتدای پروژه به کاهش تلفات و جلوگیری از مشکلات در طول عملیات طولانی مدت کمک می کند.

نقش ترانسفورماتورها در سیستم های ذخیره انرژی چیست؟

در یک سیستم ذخیره سازی انرژی باتری معمولی، باتری انرژی الکتریکی را به صورت جریان مستقیم (DC) ذخیره می کند. هنگام انتقال انرژی الکتریکی به شبکه برق، PCS جریان مستقیم را به برق AC (AC) تبدیل می کند. در طول فرآیند شارژ، روند برعکس است.
ترانسفورماتورهای سیستم ذخیره انرژی معمولاً بین PCS و تابلو برق ولتاژ متوسط نصب می شوند. عملکرد اصلی آن افزایش{1} خروجی جریان متناوب ولتاژ پایین توسط PCS به سطح ولتاژ مورد نیاز شبکه برق است.
برای مثال، ولتاژ کاری PCS ممکن است 400 ولت، 690 ولت یا سایر سطوح ولتاژ پایین باشد، در حالی که الزامات اتصال به شبکه ممکن است 10 کیلو ولت، 20 کیلو ولت، 22 کیلو ولت یا 35 کیلو ولت باشد. ترانسفورماتور تبدیل ولتاژ و ایزولاسیون الکتریکی لازم را بین دو طرف فراهم می کند
نکات کلیدی انتخاب ترانسفورماتور برای سیستم ذخیره انرژی
ظرفیت رتبه بندی شده
ظرفیت ترانسفورماتور باید با ظرفیت خروجی PCS و الزامات عملیاتی سیستم ذخیره انرژی مطابقت داشته باشد. محاسبه نیاز به در نظر گرفتن توان پیوسته، چرخه شارژ و دشارژ، نیازهای اضافه بار و نیازهای احتمالی انبساط در آینده دارد.
ترانسفورماتورهای با ظرفیت خیلی کم ممکن است مشکل افزایش بیش از حد دما را داشته باشند، در حالی که ترانسفورماتورهای با ظرفیت بسیار زیاد سرمایه گذاری اولیه را افزایش می دهند و ممکن است در شرایط بار سبک منجر به راندمان عملیاتی پایین شوند.
01
گروه ولتاژ و سیم کشی
ولتاژهای اولیه و ثانویه باید با توجه به الزامات PCS و شبکه برق انتخاب شوند. گروه سیم کشی (روش اتصال) ترانسفورماتور نیز بسیار مهم است، زیرا بر زمین، رابطه فاز و عملکرد هارمونیک سیستم تأثیر می گذارد.
برای پروژههای ذخیرهسازی انرژی باتری در مقیاس بزرگ، ترانسفورماتورها معمولاً بهجای استفاده مستقیم از مشخصات استاندارد ترانسفورماتور توزیع، بر اساس پیکربندی PCS واقعی طراحی میشوند.
02
سرمایش و دما
ترانسفورماتورها در سیستمهای ذخیره انرژی (ESS) ممکن است نیاز داشته باشند تحت سیکلهای شارژ و دشارژ مکرر کار کنند. در مقایسه با کاربردهای توزیع برق سنتی، این ویژگیهای بار متفاوتی را تولید میکند.
محیط نصب نیز حیاتی است. پروژه های ذخیره انرژی در فضای باز ممکن است با دمای بالا، گرد و غبار، رطوبت یا محیط های خورنده مواجه شوند. بنابراین، روش خنک کاری و طراحی محفظه ترانسفورماتور باید با توجه به شرایط محیطی محلی انتخاب شود.
03
هارمونیک و کیفیت توان
تجهیزات مبدل ذخیره انرژی (PCS) از قطعات الکترونیکی قدرت استفاده می کنند، بنابراین جریان هارمونیک عاملی است که باید در نظر گرفته شود. طراحی ترانسفورماتور باید به طور کامل ویژگی های PCS را در نظر بگیرد.
در برخی از پروژه ها، مهندسان ممکن است نیاز به توجه ویژه به اتلاف سرگردان، افزایش دما، امپدانس و تولید گرما ناشی از هارمونیک داشته باشند. این عوامل باید قبل از نهایی شدن طراحی ترانسفورماتور تایید شوند.
04
ترانسفورماتور نوع-غوطه ور یا خشک-روغنی؟
هم ترانسفورماتورهای غوطهور شده در روغن و هم ترانسفورماتورهای خشک میتوانند در پروژههای ذخیرهسازی انرژی استفاده شوند.
ترانسفورماتورهای خشک معمولاً برای محیط های داخلی یا مکان هایی با نیازهای بالا برای ایمنی در برابر آتش و نگهداری کم مناسب هستند. آنها از روغن عایق استفاده نمی کنند و در صورت اجازه طرح پروژه می توانند در مجاورت تجهیزات الکتریکی نصب شوند.
ترانسفورماتورهای غوطهور در روغن بهطور گسترده در پروژههای ذخیرهسازی انرژی در فضای باز، بهویژه در سناریوهای- با ظرفیت بزرگ استفاده میشوند. آنها معمولاً عملکرد خنک کنندگی خوبی دارند و می توانند با توجه به نیازهای ولتاژ و ظرفیت مختلف پیکربندی شوند.
انتخاب نهایی به ظرفیت، محل نصب، الزامات حفاظت در برابر آتش، استانداردهای پروژه و مقررات محلی بستگی دارد.

چرا طراحی ترانسفورماتور برای پروژه های ذخیره انرژی ضروری است

مهندسان و خریداران پروژه همچنین باید نسبت ولتاژ، امپدانس، روش خنک کننده، سطح عایق، افزایش دما، الزامات تلفات، شرایط عملیاتی هارمونیک، همکاری حفاظتی و استانداردهای قابل اجرا را بررسی کنند.
برای پروژه های ذخیره سازی انرژی بین المللی، لازم است قبل از تولید تأیید شود که آیا آنها IEC یا سایر استانداردهای مربوطه را برآورده می کنند.
خلاصه و ملاحظه
با توسعه مداوم صنعت ذخیره سازی انرژی، ترانسفورماتورها همچنان یک حلقه ارتباطی مهم بین سیستم باتری و شبکه برق خواهند بود. ترانسفورماتورهای ذخیره انرژی مناسب باید به طور جامع در ترکیب با PCS، تجهیزات سوئیچ{1}و الزامات متصل به شبکه انتخاب شوند و نباید به عنوان اجزای مجزا در نظر گرفته شوند.
برای توسعه دهندگان پروژه ذخیره انرژی و طرفین EPC (طراحی، تهیه، ساخت)، برای پیمانکاران، ارائه اطلاعات فنی دقیق در مرحله نقل قول به انتخاب دقیق تر ترانسفورماتورها کمک می کند. هنگام تدوین طرح های ترانسفورماتور برای پروژه های خاص، اطلاعاتی مانند سطح ولتاژ، ظرفیت نامی، پارامترهای PCS، شرایط نصب و استانداردهای قابل اجرا اهمیت ویژه ای دارند.
