في مجال الطاقة الجديدة، كمعدات التحكم والحماية الأساسية لنظام الطاقة، يلعب مفتاح الطاقة دورًا حيويًا في مجالات الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح وتخزين الطاقة. ترتبط سيناريوهات التطبيق والخصائص التقنية ارتباطًا وثيقًا بسلامة النظام وكفاءته وموثوقيته. وقد تم تحليل هذه المجالات الرئيسية الثلاثة على النحو التالي:
I. الأنظمة الكهروضوئية: الضمانات الأساسية للوصول الآمن وعزل الأخطاء
تقوم الأنظمة الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى تيار مباشر من خلال الوحدات الكهروضوئية، كما يقوم التيار المباشر بتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد من خلال العاكسات ويتم دمجه في الشبكة. في هذه العملية، يكون للمفتاح الكهربائي وظيفتان أساسيتان:
العزل الأمني والتحكم في الوصول
قاطع دائرة التيار المستمر: يستخدم لقطع قوس التيار المستمر بين العاكس ومجموعة الكهروضوئية لمنع الصعق الكهربائي أثناء الصيانة. على سبيل المثال، تم تصميم مفاتيح فصل التيار المستمر من Projoy Electric مع التباعد الجسدي لضمان سلامة المشغلين وأصبحت موردًا مخصصًا لـ 80% من الشركات المصنعة للعاكس السائدة في جميع أنحاء العالم.
-خزانات مجموعة مفاتيح توصيل الشبكة: توفر قواطع الدائرة المتكاملة وقواطع الدائرة ووحدات الحماية من الصواعق حماية من الحمل الزائد ودائرة القصر- وحماية من التدفق العكسي كمحور اتصال بين المحطات الكهروضوئية والشبكة. ويتحمل تصميمها المحكم البيئات القاسية، ويدعم اتصالات الوحدات الكهروضوئية المتعددة، ويلبي احتياجات التوسع للمنشآت السكنية على الأسطح والمشاريع التجارية/الصناعية الموزعة.
الاستجابة السريعة للأخطاء وحماية النظام
قواطع الدائرة الذكية: مراقبة في الوقت الفعلي لحالات شذوذ التيار والجهد استجابة لتقلبات خرج الطاقة للأنظمة الكهروضوئية، وقطع الدوائر تلقائيًا في حالة حدوث تجاوز في السعة أو دائرة قصر- أو أحداث تسرب لمنع تلف المعدات. على سبيل المثال، عندما تكون دوائر الدائرة الفرعية لسلسلة كهروضوئية قصيرة-، يمكن لقواطع الدائرة الذكية أن تعزل نقطة الخطأ بسرعة وتمنع النظام من الانهيار.
ثانيا. أنظمة طاقة الرياح: تشغيل موثوق وصيانة ذكية في بيئات الجهد العالي-.
تواجه أنظمة طاقة الرياح تحديات الضغط العالي والتآكل القوي والظروف الجوية القاسية. تركز التحديثات التكنولوجية للمفاتيح الكهربائية على القدرة على التكيف مع المحيطات وتحمل الجهد والذكاء:
حلول المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي لطاقة الرياح البحرية-.
مجموعة المفاتيح الكهربائية لنظام المعلومات الجغرافية بقدرة 72.5 كيلو فولت: هيكل معدني مغلق بالكامل، طلاء مضاد للتآكل بدرجة CX -، تصنيف حماية IP66، مقاومة عالية لرذاذ الملح والرطوبة. على سبيل المثال، نجحت مجموعة المفاتيح الكهربائية GIS ذات التردد المنخفض-72.5 كيلو فولت من شركة XD Electric، والمصممة بقاطع دائرة صندوقي مشترك، في إكمال اختبار التصنيع/التلف عالي الحجم-، مما يجعلها حالة التطبيق الأولى في العالم.
نظام المعلومات الجغرافية DC 550 كيلو فولت: لنقل طاقة الرياح البحرية لمسافات طويلة، مما يقلل متطلبات المساحة بنسبة 90% للمنصات البحرية ومحطات التحويل البرية. تم تشغيل نظام المعلومات الجغرافية للتيار المستمر بجهد ± 550 كيلو فولت في محطة تحويل Guangxi Guizhong، مما يمثل طفرة تكنولوجية في مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة ذات الجهد العالي - في الصين.
الصيانة الذكية وأوضاع التشغيل بدون طيار
تتيح بنية النظام الأساسي الثلاثة- المكونة من المعدات والتحكم في المحطة وطبقات تطبيق التشغيل الاتصال الديناميكي بين المحطات الفرعية المحلية والمراقبة عن بعد ومنصات تشغيل الأجهزة المحمولة. على سبيل المثال، قامت شركة XD Electric بنشر محطات فرعية معيارية بحرية في مشروع Three Gorges New Energy A، وذلك باستخدام تخطيط طابق واحد- لتحسين المساحة ودعم وضع "المراقبة عن بعد بدون طيار" لتقليل تكاليف التشغيل.
ثالثا. أنظمة تخزين الطاقة: الدعم الرئيسي لتنظيم الطاقة واستقرار النظام
يقوم نظام تخزين الطاقة بضبط توازن العرض والطلب من خلال الشحن والتفريغ. يجب أن تحقق المفاتيح الكهربائية توازنًا بين تحويل الطاقة بكفاءة وحماية السلامة:
التحكم في الطاقة في أنظمة تخزين طاقة البطارية
قواطع دوائر ثنائية الاتجاه: تدعم تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه عند شحن البطارية وتفريغها، مما يسمح بالاستجابة السريعة أثناء تنظيم الطاقة النشطة/السلبية عند نقطة الوصول. على سبيل المثال، عندما يحتاج النظام إلى امتصاص الطاقة الزائدة، يقوم قاطع الدائرة بضبط زاوية طور الجهد لـ BESS لحقن الطاقة النشطة. عندما يتقلب الجهد على جانب الحمل، يقوم قاطع الدائرة بتثبيت جودة الطاقة عن طريق ضبط سعة الجهد.
تخزين الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل: باستخدام خصائص تخزين الطاقة غير المفقودة للملف فائق التوصيل، يتم تحقيق استجابة بالمللي ثانية من خلال تقنية التحويل الإلكتروني الكهربائي. مع أكثر من 90% من كفاءة التحويل وتصميم تخزين وتخزين الطاقة المستقل، فهو مناسب لتطبيقات الطاقة العالية مثل تخميد التذبذبات منخفضة التردد.
الحماية الأمنية لنظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المتكامل
في شبكة صغيرة تجمع بين محطات الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة والشحن، يجب أن تعالج قواطع الدائرة الذكية المخاطر المجمعة لتقلبات طاقة الإخراج وشحن البطارية وتفريغها والحمل الزائد لمحطة الشحن. على سبيل المثال، استجابة لمتطلبات شحن الطاقة العالية للسيارات الكهربائية، يمكن لقواطع الدائرة مراقبة الحالات الشاذة الحالية في الوقت الفعلي وقطع الدائرة في 0.1 ثانية خلال دائرة كهربائية قصيرة لضمان سلامة النظام.
الاتجاهات الفنية وتوقعات الصناعة
الجهد العالي والتكامل: مع التوسع في طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية، يتزايد الطلب على المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي 72.5 كيلو فولت، وتتجه المعدات نحو الوحدات المدمجة والنموذجية. على سبيل المثال، تعمل مجموعة المفاتيح الكهربائية البرجية بقدرة 72.5 كيلو فولت من شركة XD Electric على تقليل إشغال المساحة من خلال تخطيط-طابق واحد.
ذكي ورقمي: تقنية إنترنت الأشياء المتكاملة، ومجموعة المفاتيح الكهربائية لمراقبة الحالة، والتنبؤ بالأخطاء، والحماية التكيفية. على سبيل المثال، تقوم قواطع الدوائر الذكية بتحميل البيانات التشغيلية إلى السحابة لتحسين استراتيجيات الحماية من خلال خوارزميات الذكاء الاصطناعي.
حماية البيئة وتعزيز الموثوقية: يمكن تقليل استخدام غاز SF6 من خلال استخدام انقطاع الفراغ وعزل الهواء والتقنيات البيئية الأخرى، في حين أن التصميم المعزز المضاد للتآكل (على سبيل المثال، طلاء درجة CX-) والهياكل الزلزالية يمكن أن يطيل عمر المعدات إلى أكثر من 30 عامًا.
لقد تم تطوير تطبيق المحولات الكهربائية في مجال الطاقة الجديدة بدءًا من حماية وظيفة واحدة- إلى التحكم على مستوى النظام-، مما يدفع تطوير أنظمة الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح وتخزين الطاقة لتكون أكثر كفاءة وأمانًا وذكاءً. وكهدف من أهداف "الكربون المزدوج"، ستصبح المفاتيح الكهربائية هي البنية التحتية الرئيسية لبناء أنظمة الطاقة الجديدة.
