Kako izboljšati učinkovitost usmerjanja vetrnih elektrarn z diodami?

一, Inovacija materialov: sprememba zmogljivosti polprevodniških diod s široko pasovno vrzeljo
1. Diode iz silicijevega karbida (SiC): revolucija učinkovitosti v visoko-frekvenčnih scenarijih
Pri pretvornikih za vetrno energijo na morju imajo tradicionalne silicijeve -diode povratni obnovitveni čas do 50–100 ns, zaradi česar izgube stikala znašajo več kot 30 %. Creejeva GaN HEMT dioda s svojo ultrahitro povratno obnovitveno karakteristiko (Trr<10ns), reduces reverse recovery loss by 90% at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. Taking Siemens Gamesa 8MW offshore wind turbine as an example, after replacing traditional modular multilevel rectifier valves with SiC diode flexible rectifier valves, the volume of the converter station is reduced by 80%, the weight is reduced by 65%, the transmission loss is reduced by 20%, and the annual power generation is increased by 1.2%.

2. Schottkyjeva dioda: zmogljivo orodje za zmanjšanje porabe v nizkonapetostnih in visokotokovnih scenarijih
Za sisteme naklona vetrnih turbin na kopnem so Schottkyjeve diode postale prednostna izbira za optimizacijo učinkovitosti usmerjanja zaradi izjemno-nizkega padca napetosti prevodnosti 0,15–0,3 V. Pri transformaciji 2,5 MW napajalne enote Goldwind Technology je uporabljena Schottky dioda SB580 (Vf)= 0.2V@5A ) Zamenjajte tradicionalni 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A ) Izguba pri popravljanju je bila zmanjšana s 24 W na 6 W, dvig temperature sistema je bil zmanjšan s 45 stopinj na 28 stopinj, letna stopnja napak pa je bila zmanjšano za 76 %.

2, Topološka inovacija: več-nivojska struktura rešuje problem visoke napetosti in visokega toka
1. Tri-nivojski usmernik z diodo vpet
V sistemu vetrne elektrarne s trajnim magnetom z neposrednim pogonom tri-nivojski usmernik z diodo doseže tri-nivojski izhod AC (Udc/2, 0, - Udc/2) prek 27 kombinacij stanj stikala 12 naprav za preklop moči. Če za primer vzamemo enoto Yuanjing Energy s 5 MW, ta topologija zmanjša THD toka na strani omrežja s 15 % na 3 %, razširi nastavljivo območje faktorja moči na ± 0,99 in poveča zmogljivost sistema za 40 %. Vendar pa je treba rešiti problem neenakomerne napetosti vpenjalnih diod. Z uporabo vzporedne zasnove kondenzatorjev delilnikov napetosti in uporov za izravnavo napetosti je mogoče odstopanje napetosti nadzorovati znotraj 5 %.

2. Večnivojski pretvornik Cascade H-bridge
Za scenarij ultra-visokonapetostnega prenosa vetrne energije kaskadna topologija mostu H- doseže izhod na ravni M=2N+1 s povezovanjem enot NH v seriji. V projektu enosmernega toka z visoko{6}}napetostjo ± 800 kV Wudongdet uporaba kaskadnih sedemstopenjskih pretvornikov zmanjša vzdržljivo napetost ene same naprave s 1600 V na 650 V, poveča ekvivalentno preklopno frekvenco na 10 kHz, zmanjša stopnjo harmoničnega popačenja (THDu) s 25 % na 1,5 % in izboljša učinkovitost prenosa za 1,8 odstotka. točke.

3, Sodelovanje pri upravljanju toplote: nadzor temperature od ravni komponent do ravni sistema
1. 3Tehnologija pakiranja D: prebijanje skozi ozko grlo odvajanja toplote
Četrta generacija SiC modula ROHM ima dvo-stransko zasnovo odvajanja toplote, s čimer se toplotni upor zmanjša z 10 K/W na 2 K/W in doseže gostota moči nad 100 kW/L. V sistemu za shranjevanje energije BYD Cube tehnologija tekočinskega hlajenja stabilizira delovno temperaturo diode pod 45 stopinj, zmanjša povratni tok uhajanja za 78 % v primerjavi z zračno-hlajeno rešitvijo in podaljša življenjsko dobo sistema na 15 let.

2. Napovedovanje in vzdrževanje digitalnih dvojčkov
Platforma Siemens MindSphere lahko predvidi nevarnost toplotne okvare diode 48 ur vnaprej prek sistema zrcaljenja v realnem-času. V skupni elektrarni za shranjevanje energije v Qinghaiju je platforma izboljšala natančnost napovedi napak na 92 ​​% in zmanjšala nenačrtovane izpade za 85 % z analizo podatkov iz več kot 2000 temperaturnih senzorjev.

4, Optimizacija sistemske ravni: inteligentno sodelovanje hibridnega shranjevanja energije in distribucije energije
1. Hibridno shranjevanje energije s superkondenzatorjem litijeve baterije
V scenariju zatiranja nihanj moči vetra lahko hibridni sistem za shranjevanje energije z diodno izolacijo doseže natančno razporeditev moči. Ko stopnja nihanja moči preseže 5 %, se superkondenzator hitro napolni in izprazni skozi diodo, kar zmanjša stopnjo nihanja na 2 %; Litijeve baterije se počasi uravnavajo pri stopnji 0,1 C, da se zagotovi ohranjanje SOC v varnem območju 20% -80%. Po podatkih platforme Huawei Digital Power je ta rešitev povečala stopnjo skladnosti ocene povezave vetrnih elektrarn z 78 % na 99 %.

2. Integrirana toplotna sklopka za shranjevanje vetrne sončne energije
V projektu Gonghe Photovoltaic Thermal Power Project v Qinghaiju se litijeva baterija segreva s preostalo toploto elektrolitske celice, kar zmanjša stopnjo razgradnje zmogljivosti baterije s 30 % na 5 % pri nizkih temperaturah pozimi. Istočasno cevovod za tekočinsko hlajenje fotonapetostnega modula deli hladilno tekočino z oljnim krogotokom menjalnika vetrne turbine, s čimer se doseže kaskadna izraba energije in izboljša skupna učinkovitost sistema za 8,2 %.