حل تحسين كفاءة وفقدان محول رفع الجهد لنظام الطاقة الشمسية بقدرة 2500 كيلوفايت و33 كيلوفولت في ناميبيا
تم تصميم هذا الحل للبيئات ذات درجات الحرارة العالية بشكل شديد في ناميبيا، حيث يتم استخدام المواد المغناطيسية من الجيل القادم ذات الخسائر المنخفضة والهياكل اللفائفية المحسنة لتعظيم كفاءة الطاقة على مدى الحياة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 50 درجة مئوية.
مقدمة
في مشاريع الربط الشبكي للطاقة الشمسية في ناميبيا، تحدد كفاءة محولات رفع الجهد بشكل مباشر التكلفة النهائية للطاقة المستوية (LCOE). ومع ارتفاع درجات الحرارة البيئية في الصيف إلى 45 درجة مئوية - 50 درجة مئوية، تعاني التصاميم التقليدية للمحولات من زيادة كبيرة في الخسائر المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، تؤدي التيارات غير الجيبية من المعكوفات إلى خسائر توافقية لا يمكن تجاهلها. يركز هذا الحل على استراتيجيات تقنية لتقليل استهلاك الطاقة النظام بنسبة 15% - 25%، مما يعزز عائد الاستثمار للأصول الشمسية.
1. تحليل عميق لنقاط الألم المتعلقة بكفاءة والخسارة
1.1 زيادة الخسارة الأومية بسبب درجات الحرارة العالية جداً
وفقًا لمعامل درجة حرارة المقاومة للأسلاك النحاسية والألومنيوم، يؤدي ارتفاع درجة الحرارة البيئية من 20 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية إلى زيادة حوالي 10% - 12% في مقاومة اللفائف أثناء التشغيل. بالنسبة لمحول بقدرة 2500 كيلوفايت، يعني ذلك أن فقدان الحمل (Pk) عند الطاقة الكاملة سيتجاوز قيم التصميم المحددة بكثير، مما يؤدي إلى انخفاض في الكفاءة الكلية بأكثر من 0.5%.
1.2 خسارة تأثير الجلد بسبب التوافقيات من المعكوفات
تزيد التوافقيات الثالثة والخامسة والسابعة وما فوقها التي تنتجها المعكوفات الشمسية من مقاومة التيار المتردد لللفائف عبر تأثير الجلد. بالإضافة إلى ذلك، تسبب المجالات المغناطيسية التوافقية تسرب الدوائر الحثية عالية التردد في المكونات الهيكلية (مثل مشابك القلب وجدران الخزان)، مما يؤدي إلى ارتفاع حراري محلي وتدهور في الكفاءة.
1.3 فقدان الحمل الفارغ التراكمي تحت ظروف الحمل المنخفضة
خلال ساعات الليل وأوقات الإشعاع المنخفض، تعمل المحولات الشمسية بدون حمل أو بحمل خفيف جدًا. يشكل فقدان الحمل الفارغ التراكمي (فقدان القلب، P0) جزءًا كبيرًا من استهلاك الطاقة الداخلية. إذا تم استخدام الحديد السيليكون التقليدي، فإن تكلفة خسارة الحمل الفارغ خلال فترة الحياة البالغة 25 عامًا في ناميبيا تمثل تكلفة مخفية ضخمة.
1.4 تأثير خسارة الطاقة التفاعلية على عامل القوة الكهربائي للشبكة
تقلل الخسائر التفاعلية داخل المحول من عامل القوة في نقطة الربط المشتركة (PCC). وفقًا لأكواد الشبكة الصارمة لـ NamPower، يمكن أن يؤدي عدم كفاية التعويض عن الطاقة التفاعلية إلى الغرامات أو عدم استقرار الجهد.
2. إطار التصميم عالي الكفاءة
نتبع مبدأ "الثلاثة أعمدة" - التصميم ذو المعاوقة المنخفضة، المواد المغناطيسية الممتازة، وتحسين التبادل الحراري - لضمان الأداء الأمثل عند درجة حرارة أساسية تبلغ 50 درجة مئوية.
