Im Bereich der neuen Energie spielen Leistungsschalter als zentrale Steuerungs- und Schutzausrüstung des Energiesystems eine entscheidende Rolle in den Bereichen Photovoltaik, Windkraft und Energiespeicherung. Ihre Anwendungsszenarien und technischen Eigenschaften stehen in engem Zusammenhang mit der Systemsicherheit, Effizienz und Zuverlässigkeit. Diese drei Hauptbereiche wurden wie folgt analysiert:
I. Photovoltaikanlagen: Kernsicherheitsmaßnahmen für sicheren Zugang und Fehlerisolierung
PV-Anlagen wandeln Sonnenenergie durch PV-Module in Gleichstrom um, Gleichstrom wandelt Gleichstrom durch Wechselrichter in Wechselstrom um und wird in das Netz eingebunden. Der elektrische Schalter hat dabei zwei Kernfunktionen:
Sicherheitsisolation und Zugriffskontrolle
DC-Leistungsschalter: Wird zum Unterbrechen des DC-Lichtbogens zwischen Wechselrichter und PV-Baugruppe verwendet, um Stromschläge während der Wartung zu verhindern. Beispielsweise sind die DC-Trennschalter von Projoy Electric mit physischer Distanzierung konzipiert, um die Sicherheit der Bediener zu gewährleisten, und sind zu einem ausgewiesenen Lieferanten für 80 % der gängigen Wechselrichterhersteller weltweit geworden.
Schaltschränke für den Netzanschluss: Diese integrierten Leistungsschalter, Leistungsschalter und Blitzschutzmodule bieten Überlast-, Kurzschluss- und Rückflussschutz als Verbindungsknoten zwischen PV-Stationen und dem Netz. Ihr luftdichtes Design widersteht rauen Umgebungen, unterstützt mehrere PV-Modulverbindungen und erfüllt die Erweiterungsanforderungen von Dachinstallationen in Wohngebäuden und verteilten Gewerbe-/Industrieprojekten.
Schnelle Fehlerreaktion und Systemschutz
Intelligente Leistungsschalter: Echtzeitüberwachung von Strom- und Spannungsanomalien als Reaktion auf Leistungsschwankungen von PV-Anlagen, automatische Unterbrechung der Stromkreise bei Überlauf, Kurzschluss oder Leckageereignissen, um Geräteschäden zu verhindern. Wenn es beispielsweise in einem PV-String-Zweigstromkreis zu Kurzschlüssen kommt, können intelligente Schutzschalter die Fehlerstelle schnell isolieren und einen Systemzusammenbruch verhindern.
ii. Windkraftanlagen: Zuverlässiger Betrieb und intelligente Wartung in Hochspannungsumgebungen
Windkraftanlagen stehen vor Herausforderungen wie hohem Druck, starker Korrosion und extremen Wetterbedingungen. Technologische Verbesserungen an elektrischen Schaltern konzentrieren sich auf die Anpassungsfähigkeit der Ozeane, Spannungstoleranz und Intelligenz:
Offshore-Windenergie-Hoch-Spannungsschaltanlagenlösungen
72,5-kV-GIS-Schaltanlage: Vollständig geschlossene Metallkonstruktion, Korrosionsschutzbeschichtung der Klasse CX-, Schutzart IP66, hohe Beständigkeit gegen Salzsprühnebel und Feuchtigkeit. Beispielsweise hat die 72,5-kV-Niederfrequenz-GIS-Schaltanlage von
550-kV-Gleichstrom-GIS: für die Übertragung von Offshore-Windenergie über große Entfernungen, wodurch der Platzbedarf für Offshore-Plattformen und Onshore-Konverterstationen um 90 % reduziert wird. Sein ±550-kV-Gleichstrom-GIS wurde in der Konverterstation Guangxi Guizhong in Betrieb genommen, was einen technologischen Durchbruch in Chinas geschlossenen Hochspannungs-Gleichstromschaltanlagen darstellt.
Intelligente Wartungs- und unbemannte Betriebsmodi
Die drei{0}}Plattformarchitektur bestehend aus Ausrüstungs-, Stationssteuerungs- und Betriebsanwendungsebenen ermöglicht eine dynamische Verbindung zwischen lokalen Umspannwerken, Fernüberwachung und mobilen Betriebsplattformen. XD Electric hat beispielsweise für das Three Gorges New Energy A-Projekt modulare Offshore-Umspannwerke eingesetzt, die ein einstöckiges Layout verwenden, um den Platz zu optimieren und einen „unbemannten Fernüberwachungsmodus“ zu unterstützen, um die Betriebskosten zu senken.
III. Energiespeichersysteme: wichtige Unterstützung für Energieregulierung und Systemstabilität
Ein Energiespeichersystem gleicht durch Laden und Entladen das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage aus. Elektrische Schalter müssen ein Gleichgewicht zwischen effizienter Energieumwandlung und Sicherheitsschutz herstellen:
Leistungssteuerung in Batterieenergiespeichersystemen
Bidirektionale Leistungsschalter: Unterstützt einen bidirektionalen Stromfluss beim Laden und Entladen der Batterie und ermöglicht so eine schnelle Reaktion während der aktiven/passiven Stromregelung am Zugangspunkt. Wenn das System beispielsweise überschüssige Leistung absorbieren muss, passt der Leistungsschalter den Spannungsphasenwinkel des BESS an, um Wirkleistung einzuspeisen. Wenn die Spannung auf der Lastseite schwankt, stabilisiert der Leistungsschalter die Stromqualität, indem er die Spannungsamplitude anpasst.
Supraleitende magnetische Energiespeicherung: Mithilfe der verlustfreien Energiespeichereigenschaften der supraleitenden Spule wird durch elektroelektronische Umwandlungstechnologie eine Reaktion im Millisekundenbereich erreicht. Mit einem Umwandlungswirkungsgrad von über 90 % und einem unabhängigen Energiespeicher- und Speicherdesign eignet es sich für Hochleistungsanwendungen wie die Dämpfung niederfrequenter Schwingungen.
Sicherheitsschutz des integrierten Photovoltaik-Energiespeichersystems
In einem Mikronetz, das PV, Energiespeicher und Ladestationen kombiniert, müssen intelligente Leistungsschalter die kombinierten Risiken von Ausgangsleistungsschwankungen, Batterieladung und -entladung sowie Überlastung der Ladestation bewältigen. Als Reaktion auf den hohen Ladebedarf von Elektrofahrzeugen können Leistungsschalter beispielsweise Stromanomalien in Echtzeit überwachen und den Stromkreis bei einem Kurzschluss in 0,1 Sekunden unterbrechen, um die Systemsicherheit zu gewährleisten.
Technische Trends und Branchenausblick
Hochspannung und Integration: Mit der Ausweitung der installierten Kapazitäten von Windkraft und Photovoltaik (PV) steigt die Nachfrage nach 72,5-kV- und Hochspannungsschaltanlagen und die Ausrüstung wird immer kompakter und modularer. Beispielsweise reduziert die 72,5-kV-Turmschaltanlage von XD Electric den Platzbedarf durch ein einstöckiges Layout.
Intelligent und digital: Integrierte IoT-Technologie, Schaltgeräte für Zustandsüberwachung, Fehlervorhersage und adaptiven Schutz. Intelligente Leistungsschalter laden beispielsweise Betriebsdaten in die Cloud hoch, um Schutzstrategien durch Algorithmen der künstlichen Intelligenz zu optimieren.
Umweltschutz und Verbesserung der Zuverlässigkeit: Der Einsatz von SF6-Gas kann durch den Einsatz von Vakuumunterbrechung, Luftisolierung und anderen Umwelttechnologien reduziert werden, während verbesserte Korrosionsschutzkonstruktionen (z. B. CX--Beschichtung) und seismische Strukturen die Lebensdauer von Geräten auf mehr als 30 Jahre verlängern können.
Die Anwendung elektrischer Schalter im Bereich der neuen Energien hat sich vom Einzel-Funktionsschutz zur Systemebene-steuerung entwickelt, was die Entwicklung von PV-, Windkraft- und Energiespeichersystemen vorantreibt, um effizienter, sicherer und intelligenter zu werden. Als Ziel der „Dual Carbon“-Ziele werden elektrische Schalter zur Schlüsselinfrastruktur für den Bau neuer Energiesysteme.
