Năm 2024, mạng lưới điện của Trung Quốc suýt phải đối mặt với gián đoạn lớn khi sự biến động của năng lượng gió ở phía tây bắc gây ra sự bất ổn trên lưới điện. Để ngăn chặn các tình huống tương tự trong tương lai, các kỹ sư Trung Quốc phát triển một máy biến áp thông minh 750 MVA, lớn nhất trên thế giới thuộc loại này.
Được thiết kế cho lưới điện có công suất lớn từ điện gió và mặt trời, máy biến áp này có thể định hình lại cách các hệ thống điện trên thế giới quản lý năng lượng tái tạo. Theo một báo cáo, thiết bị này lập kỷ lục thế giới về công suất cao nhất của một máy biến áp chuyển đổi duy nhất trong lĩnh vực truyền tải điện một chiều linh hoạt.
Hệ thống lưới điện phải liên tục cân bằng giữa cung và cầu phụ tải. Ngay cả những mất cân bằng nhỏ cũng có thể gây ra thay đổi tần số, nếu không được kiểm soát, có thể lan rộng và gây ra sự cố mất điện trên diện rộng.
Hơn nữa, năng lượng tái tạo, phụ thuộc vào thời tiết, có thể thay đổi sản lượng nhanh hơn so với khả năng điều chỉnh của các nhà máy điện truyền thống, tạo ra những giai đoạn không ổn định. Tháng 8/2024, vấn đề này trở nên nghiêm trọng ở Tân Cương, do sản lượng điện gió biến động, gây ra dao động tần số thấp, đe dọa rộng hơn mạng lưới điện quốc gia.
Các hệ thống truyền tải hiện tại gặp khó khăn trong việc quản lý những biến động này trên quãng đường dài, vì dòng điện khó thể kiểm soát được chính xác. Để giải quyết vấn đề này, Changzhou Xidian Transformer, thuộc tập đoàn China XD Group, phát triển một máy biến áp DC linh hoạt công suất lớn.
Máy biến áp thông minh này chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ các nhà máy điện và lưới điện địa phương thành dòng điện một chiều (DC), truyền tải ổn định theo một hướng. Điều này giúp việc truyền tải đường dài hiệu quả hơn, cho phép người vận hành điều chỉnh dòng điện nhanh chóng, giúp quản lý các biến động tần số.
Thiết kế của máy biến áp này bao gồm khả năng xử lý các thay đổi nhanh chóng về nguồn điện đầu vào từ nguồn điện gió và điện mặt trời, cảm biến sợi quang để theo dõi nhiệt độ bên trong theo thời gian thực và quản lý từ trường để giảm tổn thất điện năng.
Nhóm phát triển đã tiến hành thử nghiệm máy biến áp này trong các điều kiện khắc nghiệt, bao gồm cả sét đánh và chuyển mạch AC/DC nhanh. Kết quả thử nghiệm xác nhận hệ thống vẫn hoạt động ổn định vượt quá giới hạn thiết kế ban đầu. Điều này có thể giải quyết hiệu quả sự bất ổn của việc phát điện năng lượng tái tạo tỉ lệ cao ở đầu vào.
Máy biến áp này là một phần của hệ thống HVDC (dòng điện một chiều cao áp). Các hệ thống này thiết kế để chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ các nhà máy điện thành dòng điện một chiều để truyền tải đường dài, sau đó chuyển đổi ngược lại thành dòng điện xoay chiều ở đầu nhận.
Khi các quốc gia trên thế giới ngày càng phụ thuộc vào năng lượng tái tạo, hệ thống HVDC có ý nghĩa rất lớn, vì chúng giảm thiểu tổn thất điện năng truyền tải trên quãng đường dài và cho phép kiểm soát dòng điện chính xác hơn.
Máy biến áp thông minh này sẽ được lắp đặt như một phần của dự án truyền tải điện từ tây sang đông của Trung Quốc, nhằm truyền tải điện từ các tỉnh phía tây giàu năng lượng tái tạo đến các khu vực phía đông có nhu cầu điện năng cao.
Trải dài 2.370 km từ Cam Túc đến Chiết Giang, tuyến này dự kiến cung cấp hơn 36 tỉ kilowatt giờ mỗi năm. Hệ thống truyền tải này được mô tả là hệ thống truyền tải điện một chiều siêu cao áp linh hoạt đầu tiên, kết hợp khoảng cách xa, công suất cao và điều khiển thời gian thực.
