Der Transformator in einem Solarstromsystem im Großmaßstab wird als Hauptbestandteil angesehen, da er das Spannungsniveau für sowohl Lastgeräte als auch Stromnetze aufrechterhält. In großen Solaranlagen, Transformatoren erhöht er das Spannungniveau für Übertragungszwecke und reduziert es für den sicheren Betrieb der Geräte. Diese Methode hält die Energieniveaus für die Übertragung über längere Distanzen aufrecht.
Transformatoren übertragen auch Energie konstant von großen Solarstromanlagen ins Netz. Sie bieten ebenfalls sichere Energie für Lasten ohne Spannungsvariationen. In diesem Beitrag werden wir die Einzelheiten, Merkmale und die Wichtigkeit von Transformatoren in großen Solarstromsystemen näher betrachten. Lassen Sie uns anfangen.
Überblick über große Solarstromsysteme
Große Solarstromanlagen, auch als Versorgungs-Solar oder Solarparks bezeichnet, erzeugen Energie für das Versorgungsnetz. Danach wird die Energie vom Versorgungsnetz zu den Endbenutzern geliefert. Die im größeren Maßstab erzeugte Energie wird für die Übertragung zum Versorgungsnetz über längere Leitungen hochtransformiert.
Die übertragene Energie aus Solarstromanlagen wird an größere Stromverbraucher und Unternehmen verkauft. Ein Kraftwerk wird als Versorgungs- oder Großkraftwerk bezeichnet, wenn es 1 Megawatt (MW) oder mehr Leistung erzeugt, gemäß der U.S. Energy Information Administration.
In den USA gibt es mehr als 10.000 Photovoltaik-Solarkraftsysteme, die große Solarstromsysteme sind.
Große Solarenergie, durch Diversifizierung des Energiemixes, trägt zur Bereitstellung einer stabilen und zuverlässigen Energieversorgung bei. Solarparks minimieren auch die Energieabhängigkeit der Länder von importierten fossilen Brennstoffen und anderen Quellen.
Struktur von Versorgungs-Solaranlagen
Versorgungsgröße Solarprojekte sind mit verschiedenen Komponenten für die Stromerzeugung und -lieferung an die Verbrauchsseite strukturiert.
Solar Panels
- Hocheffiziente PV-Module sind in Arrays verbunden, um große Stromausgaben zu erzeugen, die als primäre Energiequelle für das System dienen und Gleichstrom für Wechselrichter bereitstellen.
Wechselrichter
- Wechselrichter sind auch ein wichtiger Bestandteil von Versorgungsgröße-Solarsystemen, da diese Wechselrichter den aus Solarzellen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, der das Netz und angeschlossene Lasten unterstützt.
- Versorgungsgröße-Solarwechselrichter sind darauf ausgelegt, hohe Ausgangsleistungen zu bewältigen.
Transformatoren
- Für großflächige Solarsysteme werden Transformatoren eingesetzt, die das Spannungsniveau der Wechselrichterausgangsspannung erhöhen, um über längere Distanzen zu übertragen.
- Dieser Transformator hält das Spannungsniveau gemäß den Anforderungen des Netzes mit weniger Übertragungsverlusten.
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Netz-Interconnectionssysteme
Die Netzverbindung hilft, Solarenergie mit dem Netzsystem zu integrieren. Diese Integration erfolgt über Umspannwerke, Übertragungsleitungen, Schutzrelais, Leistungsschalter, Messtechnik und Steuerungssysteme, die das Solarkraftwerk mit dem Versorgungsnetz verbinden.
Versorgungsgröße-Solaranlagen sind so konzipiert, dass ihre Spannung und Frequenz den Anforderungen des Netzes entsprechen.
Rolle von Transformatoren in Solarstromanlagen
Änderungen des Spannungsniveaus
Die Ausgangsspannung von Solarwechselrichtern ist in der Regel niedrig, was möglicherweise nicht den Netzanforderungen direkt entspricht. Diese niedrigen Spannungen, die im Bereich von einigen Hundert bis Kilovolt liegen, sind für die längere Übertragung nicht ausreichend, da sie hohen Strom haben, der Verluste verursacht.
Ein Transformator erhöht also die Wechselstromspannung auf ein hohes Spannungsniveau, das leicht zu einem Umspannwerk übertragen werden kann. Diese höhere Spannung reduziert den Strom, was die I²R (resistiven) Verluste minimiert, kleinere Leiterquerschnitte ermöglicht und die Gesamtkosten senkt.
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Stabile Netzbetriebs
Die von dem Wechselrichter erzeugte Spannung hat Schwankungen und Instabilität, sodass der Transformator das Spannungsniveau aufrechterhält. Für die Spannungsregelung und Netzkompatibilität fügt der Transformator dem System auch Blindleistung hinzu.
Der Transformator überträgt auch kontrolliert und sanft Energie von den Modulen in das Netz und vermeidet den abrupten Effekt hoher Spannung auf das System.
Schutz des Systems
Eine sichere Stromerzeugung und eine vollständige Installation sind wichtig für leistungsstarke Solarsysteme. Transformatoren fungieren als Trennwand zwischen Solaranlagen und Versorgungsnetzen.
Transformatoren wirken als Barriere, die Fehler daran hindert, von einem Ende zum anderen zu übertragen. Er verwaltet auch Netzfehler, um ihre Auswirkungen auf den Wechselrichter und die angeschlossenen Steuergeräte zu verhindern. Er ist auch sicher für Wartungs- und Dauerbetriebe.
Zusätzlich zur Spannungsregelung sind Transformatoren mit verschiedenen Schutzvorrichtungen wie Isolatoren, Unterbrechern und Erdungssystemen ausgestattet, die leicht verschiedene Fehler wie Überstrom, Isolationsfehler und Kurzschlüsse erkennen und beheben, bevor sie andere Teile des Systems beeinträchtigen.
Thermisches Management und Umweltfaktoren
Vor der Verwendung von Transformatoren in großflächigen Solarenergieanlagen sind wichtige Faktoren die Umweltfaktoren und das Wärmemanagement, da Solarenergieanlagen in abgelegenen und offenen Gebieten existieren, wo verschiedene Umweltbedingungen auftreten.
Daher muss der Transformator in der Lage sein, hohe Temperaturen, Staub und Sonneneinstrahlung zu bewältigen, da seine langfristige Effizienz und zuverlässige Funktion stark von einem effektiven Wärmemanagement abhängen.
Wenn die Wärmeabfuhr nicht ordnungsgemäß erfolgt, führt dies zu Alterung und beeinflusst die Lastübertragungskapazitäten, wodurch die Lebensdauer des Transformators verkürzt wird.
Einige Standorte, an denen Transformatoren installiert werden, wie ländliche oder wüstenartige Standorte, wo die Temperaturen 50 Grad erreichen, stehen unter hohen Belastungsbedingungen. In diesen Bedingungen verwendet der Transformator ein starkes Kühl- und Flusssystem, um die Auswirkungen der Wärme auf den Transformator und andere wichtige Teile wie Wicklungen und den Kern zu minimieren.
Durch die Minimierung von Überhitzung wird die Verschlechterung der Isolierung vermieden. Dies hilft auch, stabile Betriebsbedingungen im Volllastbetrieb aufrechtzuerhalten.
Ordnungsgemäß gestaltete Transformatoren können leicht mit den zyklischen Belastungsmustern umgehen, die mit der Solarenergieproduktion verbunden sind.
Wenn ein geeignetes Kühlsystem für den Transformator verwendet wird, trägt es dazu bei, einen stabilen Betrieb des Transformators zu gewährleisten, wenn die Spitzenstromerzeugung zunimmt.
Es verwaltet auch die thermische Ausdehnung und Kontraktion ohne zusätzlichen Druck und verhindert Isolationsausfälle.
Gestaltungsfaktoren für solarthermische Anwendungen
Transformatorentwürfe speziell für Solar Anwendungen können leicht variierende Lasten und andere Umweltbedingungen durch den Einsatz von Kühlsystemen bewältigen.
Umgebungs temperaturvariationen
- Da Solarenergie- oder Versorgungsunternehmen in einem offenen Bereich installiert sind und eine hohe Temperatur von etwa 50 Grad den Betrieb des Transformators zu diesem Zweck beeinträchtigt, existiert ein Wärmemanagementsystem. Mit diesem Transformatorteil, das ordnungsgemäß isoliert und die Wärme verwaltet, und Transformatorenwicklungsentwürfen, die auch temperatureffekte minimieren, wenn eine hohe Erzeugung erfolgt.
Kühlsysteme
Der Solar-Systemtransformator verwendet verschiedene Kühlmethoden zur Reduzierung von Temperatureffekten, wie ONAF und ONAN.
- ONAN ist eine einfache Kühlungstechnik, bei der natürlicher Ölfluss und Luftstrom zur Kühlung des Systems erfolgen, das Teil eines kleineren Systems ist, und ONAF kommt mit Lüftern, um Luft auf dem Kühler zur Kühlung zuzuführen und gute Überlastbedingungen bereitzustellen.
Isolation
- Der großflächige Solarstromanlagen-Transformator verwendet Wickelmaterialien, die leicht mit Temperaturbedingungen umgehen können, und es gibt Isolierung für das Wärmemanagement. Dadurch werden Feuergefahren reduziert, und die Einheit wird kontinuierlich betrieben.
Vorteile für Betreiber großer Solarenergieanlagen
Transformatoren sind wichtig für eine wirtschaftliche Funktionsweise von großflächigen Solarenergieanlagen. Durch die Durchführung der grundlegenden Spannungswandlung macht ein ordnungsgemäß gestalteter Transformator das System hocheffizient, stabil und verbessert die langfristige wirtschaftliche Leistung über die gesamte Lebensdauer der Anlage. Die Hauptvorteile sind wie folgt.
Höherer Energieertrag
- Ein effektiv arbeitender Transformator liefert die hohe Energie, die von Photovoltaikmodulen erzeugt wird, an das Netz. Der Transformator verwaltet auch Energieverluste durch ordnungsgemäße Spannungsregelung, Wärmemanagement und reduzierte elektrische Verluste. Hohe Effizienz führt zu höherem jährlichen Energieertrag und erhöht die Einnahmen für Solarenergiebetreiber.
Stabiler Betrieb
- Großflächige Solarstromanlagen müssen stabil und kontinuierlich arbeiten. Ein qualitativ hochwertiger Transformatorentwurf mit Merkmalen wie ordnungsgemäßer Isolierung, genauem Kernaufbau und effektiver Kühlung gewährleistet einen sicheren Betrieb unter verschiedenen Lastbedingungen. Durch diese Merkmale gibt es weniger plötzliche Ausfälle, Netzstörungen und Geräteschäden, und die Energie wird reibungslos produziert und an die Last geliefert.
Kostenwirksame Lebenszykluspunkte
- Die anfänglichen Installationskosten von Transformatoren in abgelegenen Solarparkgebieten sind aufgrund der Standortvorbereitung und des Transports hoch, aber diese Ausgaben werden im Laufe der Zeit durch eine verlängerte Lebensdauer und geringen Wartungsbedarf ausgeglichen.
- Transformatoren mit langlebigen Strukturen und niedrigen Ausfallraten senken die Betriebs- und Ersatzkosten. Dies hilft Solarparks, über Jahrzehnte zu operieren und regelmäßig den Strombedarf zu decken, was Transformatoren zu einer kosteneffizienten Investition während der Projektlaufzeit macht.
Anwendung
Ein Transformator ist ein wichtiges Element im großflächigen Einsatz von Solarenergie.
- Großflächige Solarparks liefern ihre erzeugte Energie über einen Hochspannungstransformator ins Netz, um den Spannungsbedarf des Systems zu decken.
- Transformatoren sind auch wichtig für die Unterstützung von Solarsystemen mit Batterien und anderen Speicherungstechniken, um einen kontinuierlichen Energietransport zu gewährleisten.
Versorgungs-Solarprojekt: Fallstudie
Daelim Belefic übernimmt für dieses Projekt mehrere Rollen als Lieferant, wie z.B. Design, Herstellung, Test, Inspektion der Montage vor Ort und Inbetriebnahme.
Ihr technisches und qualifiziertes Personal kümmert sich vollständig um das Projekt von Anfang bis Ende für eine sichere Inbetriebnahme und einen stabilen Betrieb der Geräte.
Technische Faktoren
- Das Design des Transformators wurde für verlustarme Eigenschaften optimiert, um mit Lastkurven kompatibel zu sein. Sein Design mit hohem Spitzeneffizienzindex bietet außergewöhnliche Energieumwandlungseffizienz für verschiedene Arbeitsbedingungen zur effektiven Einspeisung der von Photovoltaikmodulen erzeugten Energie ins Netz.
Projektdurchführung
- Daelim Belefic hat 5 Hochspannungstransformatoren mit Nennleistungen von 35 MVA hergestellt und geliefert., 55 MVA und 88 MVA für großangelegte Photovoltaikprojekte in Delaware und Vermont, USA. Diese Transformatoren sind mit Spannungsstufen von 46 kV, 69 kV, 115 kV und 138 kV ausgestattet.
Normen & Lebensdauer
- Für dieses Projekt wurden alle Transformatoren unter Beachtung der internationalen Standards IEEE, ANSI und NEMA entworfen und hergestellt und sind für eine Designlebensdauer von 30 Jahren ausgelegt.
Designmerkmale
- Die Transformatoren werden mit reinen Kupferwicklungen und einer runden Spulenanordnung hergestellt, was den Kurzschlusswiderstand erhöht und einen stabilen Betrieb gewährleistet. Jede Einheit ist mit fortschrittlichen Komponenten ausgestattet, wie zum Beispiel dem SEL-2414-Überwachungssystem, das eine Echtzeitüberwachung des Ölpresses, der Temperatur und der Wickeltemperatur durchführt und mit dem SCADA-System für Alarmfunktionen konfiguriert ist.
Qualitätssicherung
- Um eine hochstandardisierte Leistung zu bieten und 60 Monate Qualitätsgarantie für Sicherheit und Zuverlässigkeit für größer angelegte Solarvermasse zu gewährleisten. Das zeigt die Fähigkeit unserer Fachleute für großangelegte neue Energieanlagen.
Fazit
Ein Transformator ist ein wichtiger Teil eines Solarstromsystems, der eine effektive Übertragung der Energie ins Netz und zu den Endlasten ermöglicht, ähnlich wie in konventionellen Stromsystemen. In Solarparks erhöhen Transformatoren die Ausgangsspannung des Wechselrichters für die Übertragung über längere Distanzen mit minimalen Verlusten. Sie bieten auch elektrische Isolation zwischen der Solaranlage und dem Netz, wodurch das System sicher und zuverlässig wird.
Für solarbetriebene Projekte im Versorgungsmaßstab ist die Verbindung eines präzise entworfenen Transformators wichtig, um einen stabilen Betrieb und eine langfristige Leistung zu gewährleisten. Daelim Transformatoren sind Transformatoren, die mit Solarstromsystemen kompatibel sind, da sie zuverlässige, anwendungs-spezifische Transformatorenlösungen bieten, die für eine effiziente Energieerzeugung hilfreich sind. Durch die Zusammenarbeit mit Projektentwicklern und EPC-Auftragnehmern sorgt Daelim dafür, dass Transformatoren die technischen und regulatorischen Anforderungen erfüllen.
Bei Daelim Transformer liefern wir leistungsstarke Lösungen bis zu 345 kV und 500 MVA. Über die technische Exzellenz hinaus ist unser Team gut mit den Komplexitäten der OBBB- und FEOC-Konformität vertraut. Nachdem wir Dutzende von Anbietern erneuerbarer Energien durch den Safe Harbor-Prozess geleitet haben, stellen wir sicher, dass Ihre Projekte auf Kurs bleiben und vollständig für wichtige Steuervorteile und staatliche Subventionen qualifiziert sind. Falls Ihre großangelegten Solarprojekte Unterstützung benötigen, Bitte kontaktieren Sie Daelim Transformer.
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