{"id":10939,"date":"2026-08-29T23:43:07","date_gmt":"2026-08-29T15:43:07","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=10939"},"modified":"2026-08-29T23:43:07","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:07","slug":"the-key-supporting-role-of-transformers-in-new-energy-power-systems","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/it\/news\/the-key-supporting-role-of-transformers-in-new-energy-power-systems\/","title":{"rendered":"Il Ruolo Chiave di Sostegno dei Trasformatori nei Sistemi di Energia Rinnovabile"},"content":{"rendered":"

L'ingegnere responsabile della progettazione della rete stava pianificando un sito costiero che avrebbe subito trasformazioni. Una stazione eolica offshore da 200 megawatt sar\u00e0 collegata a una delle varie sottostazioni da 220 kilovolt. Un impianto fotovoltaico da 120 megawatt e una stazione di accumulo energetico da 50 megawatt\/100 megawattora sarebbero stati collegati tramite un'altra sottostazione, mentre i sistemi di connessione da 35 kilovolt sarebbero stati ampliati. Ogni nuovo megawatt richiedeva trasformatori: trasformatori da 0,69 kV per turbine, trasformatori da 0,4 kV per sistemi fotovoltaici, trasformatori da 33\/110 o 33\/220 kilovolt per sottostazioni e trasformatori necessari per gestire sia la carica che la scarica in termini di impianti di accumulo energetico. La macchina dell'ingegnere le ricordava costantemente un fatto: sebbene gli impianti di energia rinnovabile ricevano tutta la pubblicit\u00e0, sono i trasformatori a garantire il corretto funzionamento dell'intero sistema. Se il trasformatore subisce perdite aumentate o non riesce a raffreddarsi, l'impianto eolico non sar\u00e0 in grado di utilizzare correttamente la sua capacit\u00e0, indipendentemente da quanto forte fosse il vento all'esterno.<\/p>\n

Questo articolo evidenzia l'importanza dei trasformatori nei nuovi sistemi energetici, inclusa la loro posizione, i parametri operativi, i costi e i metodi di selezione per la costruzione di sistemi di accumulo.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Il Ruolo dei Trasformatori nei Nuovi Sistemi Energetici<\/h2>\n

Il funzionamento dei nuovi sistemi energetici \u00e8 simile a quello dei sistemi energetici tradizionali, ma solo sulla base di fonti distribuite dipendenti dalle condizioni meteorologiche. Tradizionalmente, i trasformatori svolgono cinque funzioni chiave:<\/p>\n

Trasformatore elevatore per un generatore: trasferisce la bassa tensione proveniente da ciascuna turbina o stringa di inverter nel sistema di raccolta a una tensione pi\u00f9 alta;
\nTrasformatore del sistema di raccolta: trasporta energia da molti generatori alle stazioni;
\nTrasformatore elevatore: aumenta la tensione di raccolta per ulteriori trasmissioni;
\nTrasformatore di isolamento: esegue la separazione tra generazione e rete;
\nTrasformatore di alimentazione ausiliaria: fornisce servizi ausiliari alla sottostazione.<\/p>\n

Topologie di Sistema: Eolico, Solare, Accumulo, Ibrido<\/h2>\n

La configurazione del trasformatore dipende dal tipo di fonte e dalle dimensioni dell'impianto:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Sistema<\/th>\nFasi tipiche del trasformatore<\/th>\nEsempi di classificazione<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Eolico onshore (20\u2013200 MW)<\/td>\nTurbina 0.69\/33 kV \u2192 stazione 33\/110\u2013220 kV<\/td>\nElevatore 1.5\u201310 MVA; stazione 20\u2013100 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Eolico offshore<\/td>\nElevatore della turbina \u2192 sottostazione offshore \u2192 stazione onshore<\/td>\nElevatore 5\u201315 MVA; stazione 100\u2013400 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Solare utility (10\u2013200 MWp)<\/td>\nInverter 0.4\u20130.6\/33 kV \u2192 stazione 33\/110\u2013220 kV<\/td>\nRaccolta 1\u20135 MVA; stazione 20\u2013100 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Accumulo di batterie (10\u2013100 MW)<\/td>\nPCS 0.4\/10\u201333 kV \u2192 stazione elevatore<\/td>\nTrasformatore PCS 1\u20135 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Ibrido (eolico+solare+accumulo)<\/td>\nTutto quanto sopra in una sottostazione di raccolta<\/td>\nTrasformatori di stazione multi-avvolgimento<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Ogni fase aggiunge perdite, costi e modalit\u00e0 di guasto, motivo per cui i progettisti di sistemi lavorano duramente per minimizzare il numero di passaggi di trasformazione \u2014 ma i livelli di tensione dei moderni sistemi di trasmissione rendono i passaggi inevitabili. I trasformatori sono il prezzo da pagare per trasferire l'energia rinnovabile in modo efficiente su lunghe distanze.<\/p>\n

Dovere dell'Energia Nuova: Il Confronto con il Dovere della Rete<\/h2>\n

I trasformatori di nuova energia devono affrontare condizioni operative insolite per i trasformatori di distribuzione della rete:
\nCarichi variabili: l'output di potenza eolica e solare fluttua da quasi zero a pieno in pochi minuti, causando rapide variazioni di temperatura negli avvolgimenti del trasformatore e stressando l'isolamento.
\nFlusso di energia bidirezionale (energia della batteria): i trasformatori per batterie devono trasportare energia in entrambe le direzioni con la stessa importanza, il che implica uno stress termico simmetrico per cui un trasformatore di rete unidirezionale non \u00e8 progettato.
\nArmoniche: gli inverter e i convertitori iniettano correnti armoniche che introducono perdite di potenza aggiuntive negli avvolgimenti e possono causare risonanza con l'impedenza del trasformatore.
\nLuogo remoto: i trasformatori delle turbine eoliche sono collocati su cime montuose o in mare in acqua salata, in condizioni meteorologiche estreme e con spazio limitato per la manutenzione.<\/p>\n

Il risultato di ci\u00f2 \u00e8 la derating, un migliore raffreddamento, un design degli avvolgimenti per affrontare le armoniche e l'uso di un'isolamento robusto. Un trasformatore progettato per un servizio di rete stabile, quando installato in un progetto di energia rinnovabile, potrebbe non funzionare come indicato nel foglio delle specifiche e surriscaldarsi e guastarsi prima del previsto.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Condizione operativa<\/th>\nServizio tipico della rete<\/th>\nServizio di nuova energia<\/th>\nRisposta progettuale<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Profilo di carico<\/td>\nRelativamente stabile, prevedibile<\/td>\nVariazioni rapide da quasi zero a pieno<\/td>\nValutazione del carico ciclico, margine termico<\/td>\n<\/tr>\n
Direzione del flusso di potenza<\/td>\nUnidirezionale (rete a carico)<\/td>\nBidirezionale negli impianti di stoccaggio<\/td>\nDesign simmetrico degli avvolgimenti e del raffreddamento<\/td>\n<\/tr>\n
Contenuto armonico<\/td>\nBasso, per lo pi\u00f9 50\/60 Hz<\/td>\nArmoniche dell'inverter presenti<\/td>\nAvvolgimenti classificati per armoniche, margine extra<\/td>\n<\/tr>\n
Posizionamento<\/td>\nSottostazioni con accesso ai servizi<\/td>\nRemoto, offshore, aria salina, estremi<\/td>\nProtezione dalla corrosione, design sigillati<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

La lezione pratica \u00e8 specificare per il compito, non per la tensione. Un trasformatore che si adatta perfettamente a una sottostazione di distribuzione pu\u00f2 essere la scelta sbagliata alla stessa potenza in un impianto eolico o solare.<\/p>\n

Tipi e configurazioni di trasformatori<\/h2>\n

Le principali famiglie di trasformatori nei nuovi sistemi energetici, con il loro focus progettuale:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Tipo<\/th>\nValutazione tipica<\/th>\nFocus progettuale<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Trasformatore di sollevamento turbina (WTS)<\/td>\n1,5\u201315 MVA, 0,69\/33 kV<\/td>\nCompatto, resistente alla corrosione, alta tolleranza alle vibrazioni<\/td>\n<\/tr>\n
Trasformatore per inverter solare<\/td>\n1\u20135 MVA, 0,4\u20130,6\/33 kV<\/td>\nAvvolgimenti tolleranti agli armonici, bassa perdita di carico ad alta ciclicit\u00e0<\/td>\n<\/tr>\n
Trasformatore per accumulo di batterie<\/td>\n1\u20135 MVA, 0,4\/10\u201333 kV<\/td>\nCapacit\u00e0 di carico bidirezionale, alto margine di sovraccarico<\/td>\n<\/tr>\n
Trasformatore di sottostazione di raccolta<\/td>\n10\u201340 MVA, 33\/110\u2013220 kV<\/td>\nCambio di derivazione sotto carico, basse perdite, alta affidabilit\u00e0<\/td>\n<\/tr>\n
Trasformatore ausiliario<\/td>\n50\u2013500 kVA, 33\/0,4 kV<\/td>\nCarichi della casa della stazione, compatti e affidabili<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

I trasformatori di tipo secco e in resina colata appaiono sempre pi\u00f9 nella fase di inverter e PCS per installazioni interne o containerizzate, dove la sicurezza antincendio e l'accesso alla manutenzione favoriscono l'isolamento solido. Le unit\u00e0 immerse in liquido dominano le fasi di raccolta e stazione all'aperto.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Efficienza e considerazioni sulle perdite<\/h2>\n

L'efficienza dei trasformatori per nuove energie \u00e8 complessa nella sua natura. Le perdite costituiscono l'energia che l'impianto non \u00e8 in grado di vendere, riducendo cos\u00ec il suo reddito. Inoltre, l'ammontare delle perdite dipende dai cambiamenti nel carico. Per affrontare il problema, dovrebbero essere seguiti due principi di progettazione:<\/p>\n

La perdita a vuoto \u00e8 il fattore pi\u00f9 importante sotto carico basso. Quando l'impianto solare non genera alcun output di notte, i trasformatori continuano a funzionare, il che porta a perdite nel nucleo di 8.760 ore all'anno;<\/p>\n

La perdita di carico \u00e8 il secondo fattore che pu\u00f2 diventare essenziale quando il carico \u00e8 alto. Poich\u00e9 gli armonici aumentano la perdita di carico di 5-20%, \u00e8 necessario considerare questo aspetto nella progettazione dell'avvolgimento del trasformatore.<\/p>\n

Un trasformatore ad alta efficienza per la stazione solare pu\u00f2 risparmiare da 30% a 50% delle perdite totali del trasformatore energetico che ha la stessa potenza. In equivalente monetario, pu\u00f2 essere pari a $10.000 a $40.000 all'anno considerando il costo dell'energia di $0,08 a $0,10 per kWh.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Dimensione dell'impianto<\/th>\nFlotta tipica di trasformatori<\/th>\nRisparmio energetico annuale rispetto a specifiche generiche<\/th>\nValore annuale a $0,09\/kWh<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
10 MW solare<\/td>\n10 \u00d7 1 MVA unit\u00e0 di raccolta + 1 unit\u00e0 di stazione<\/td>\n000\u201360.000 kWh<\/td>\n$2.700\u2013$5.400<\/td>\n<\/tr>\n
50 MW solare<\/td>\n25\u201330 unit\u00e0 di raccolta + stazione<\/td>\n000\u2013440.000 kWh<\/td>\n$10.000\u2013$40.000<\/td>\n<\/tr>\n
30 MW eolico<\/td>\n20 \u00d7 1,5 MVA unit\u00e0 turbina + stazione<\/td>\n000\u2013250.000 kWh<\/td>\n$8.100\u2013$22.500<\/td>\n<\/tr>\n
50 MW \/ 100 MWh di accumulo<\/td>\n10\u201320 unit\u00e0 PCS + stazione<\/td>\n000\u2013200.000 kWh<\/td>\n$6.300\u2013$18.000<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Il risparmio aumenta con la dimensione dell'impianto e peggiora quando vengono utilizzati trasformatori generici, motivo per cui il modello di perdita a livello di impianto \u00e8 diventato parte della progettazione di progetti rinnovabili.<\/p>\n

Protezione, monitoraggio e affidabilit\u00e0<\/h2>\n

I trasformatori svolgono un ruolo ausiliario se sono operativi. Per questo motivo, le nuove centrali elettriche utilizzano diversi strumenti insieme ai trasformatori, come:<\/p>\n

\u2013 Rel\u00e8 di protezione: trasformatori di stazione dotati di rel\u00e8 differenziali e di sovracorrente, e protezione con fusibili e interruttori automatici a livello del sistema di raccolta.
\n\u2013 Analizzatore di gas disciolti: l'uso del campionamento dell'olio secondo la IEC 60599 per identificare guasti precoci che possono essere vitali nel caso di come viene gestito l'equipaggiamento remoto.
\n\u2013 Monitoraggio della temperatura e della pressione: sensori di temperatura dell'olio superiore e degli avvolgimenti.
\n\u2013 Commutatori a carico: come parte dell'attrezzatura della stazione di trasformazione per assistere nella manutenzione dei livelli di tensione durante l'operazione della centrale elettrica.
\n\u2013 Sistema di monitoraggio intelligente: ora un aspetto consueto che consente la raccolta dei dati sopra menzionati e l'ottimizzazione del processo di dispatching.<\/p>\n

L'economia dell'affidabilit\u00e0 \u00e8 semplice: quando i gruppi di potenza da 30 MVA falliscono, la generazione di 30-100 MW per settimane pu\u00f2 essere ritardata a un costo di milioni di dollari. I trasformatori sono solo un costo minore rispetto al rischio associato a tali inconvenienti che influiscono sulla qualit\u00e0 dell'attrezzatura utilizzata nei progetti.<\/p>\n

Dimensionamento e selezione per progetti rinnovabili<\/h2>\n

Quando si scelgono i trasformatori per un nuovo sistema energetico, \u00e8 necessario seguire i passaggi descritti di seguito.<\/p>\n

Definizione del profilo di carico: questo implica ottenere l'output orario dal modello di generazione e si riferisce al profilo di output derivato dalla serie di velocit\u00e0 del vento o di irraggiamento solare, e dal programma di carica\/scarica.<\/p>\n

Determinazione della dimensione di ciascuna fase del trasformatore utilizzando metodi di derating: qui deve essere applicato il derating armonico, che \u00e8 solitamente 5\u201310%, cos\u00ec come i metodi di derating per la temperatura ambiente.<\/p>\n

Scoprire il bilancio delle perdite: questo passaggio consiste nel calcolare la capitalizzazione delle perdite tramite tariffa e output.<\/p>\n

Determinazione dei dispositivi di protezione e monitoraggio che devono essere inclusi nella soluzione, come rel\u00e8 e DGA.<\/p>\n

Definizione delle specifiche ambientali: questo include regolamenti sul rumore, tipo di olio e protezione dalla corrosione.<\/p>\n

Testare i dispositivi secondo gli standard.<\/p>\n

Produttori e Fasce di Prezzo<\/h2>\n

Prezzi FOB indicativi per nuovi trasformatori energetici per marca e fase:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Marca<\/th>\nOrigine<\/th>\nUnit\u00e0 di raccolta da 1 MVA<\/th>\nUnit\u00e0 di stazione da 30 MVA<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Hitachi Energy<\/td>\nGiappone\/Globale<\/td>\n$9.000\u2013$14.000<\/td>\n$95.000\u2013$160.000<\/td>\n<\/tr>\n
ABB<\/td>\nSvizzera\/Globale<\/td>\n$8.500\u2013$13.500<\/td>\n$90.000\u2013$150.000<\/td>\n<\/tr>\n
Siemens Energy<\/td>\nGermania\/Globale<\/td>\n$8.000\u2013$13.000<\/td>\n$85.000\u2013$145.000<\/td>\n<\/tr>\n
Schneider Electric<\/td>\nFrancia\/Globale<\/td>\n$7.500\u2013$12.500<\/td>\n$80.000\u2013$140.000<\/td>\n<\/tr>\n
Toshiba \/ Hyundai<\/td>\nGiappone\/Corea<\/td>\n$7.000\u2013$11.500<\/td>\n$75.000\u2013$130.000<\/td>\n<\/tr>\n
Jiangsu Subian Energia Elettrica<\/td>\nCina<\/td>\n$4.000\u2013$7.500<\/td>\n$45.000\u2013$120.000<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

I prezzi variano in base alla potenza, al rapporto di tensione, alla classe di perdita, al commutatore, al tipo di olio, ai prezzi del rame e alle condizioni di consegna; trattali come intervalli di pianificazione, non come preventivi fissi.<\/p>\n

La fascia premium ancorer\u00e0 il mercato con programmi di test di tipo globale e record di tracciamento offshore. La fascia cinese offre le stesse evidenze IEC 60076 e design specifici per nuove energie a un costo inferiore di 40\u201350%, il che l'ha resa una fonte leader per progetti di energia eolica onshore, solare e di stoccaggio in Asia, Africa, Medio Oriente e Sud America. Jiangsu Subian Energia Elettrica<\/strong> \u00e8 un produttore cinese produttore di trasformatori<\/strong> e trasformatore ad alta efficienza<\/strong> produttore che fornisce trasformatori di sollevamento turbine, raccolta solare, stoccaggio e stazione da 10 kVA a 63 MVA, con avvolgimenti tolleranti agli armonici, commutatori a carico, opzioni a nucleo amorfo e olio naturale-estere, tutti testati secondo IEC 60076 e spediti con rapporti di test di routine. Subian ha fornito progetti rinnovabili e di stoccaggio a livello internazionale; la gamma \u00e8 documentata presso subian-electric.com<\/a>.<\/p>\n

Le prospettive: Trasformatori nei futuri sistemi energetici<\/h2>\n

\u2013 Monitoraggio della temperatura e della pressione: sensori di temperatura dell'olio superiore e degli avvolgimenti. trasformatore verde<\/strong> \u2013 Commutatori a carico: come parte dell'attrezzatura della stazione di trasformazione per assistere in \u2026.<\/p>\n

\u2013 Sistema di monitoraggio intelligente: ora un aspetto consueto che consente la raccolta di\u2026.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Domande frequenti<\/h2>\n

Quali trasformatori vengono utilizzati negli impianti eolici e solari?<\/h3>\n

Tipicamente tre fasi: trasformatori elevatori generatore\/inverter (0,69\/33 kV o 0,4\u20130,6\/33 kV, 1\u201315 MVA), unit\u00e0 di rete di raccolta e un trasformatore elevatore di stazione (33\/110\u2013220 kV, 20\u2013400 MVA). Gli impianti di accumulo di energia aggiungono trasformatori PCS bidirezionali a 0,4\/10\u201333 kV.<\/p>\n

Quanto costano i trasformatori per impianti rinnovabili?<\/h3>\n

Un trasformatore di raccolta da 1 MVA costa circa $4.000\u2013$7.500 FOB dai produttori cinesi; un trasformatore di stazione da 30 MVA costa $45.000\u2013$120.000. I marchi internazionali premium costano 50\u201380% in pi\u00f9. I prezzi variano in base alla potenza, classe di perdita, cambio di presa e prezzi del rame.<\/p>\n

Perch\u00e9 le perdite nei trasformatori sono importanti nei nuovi sistemi energetici?<\/h3>\n

Perch\u00e9 ogni chilowatt perso \u00e8 un'uscita rinnovabile che non pu\u00f2 mai essere venduta. I trasformatori di stazione di un impianto solare rimangono energizzati di notte quando l'uscita \u00e8 zero, quindi le perdite a vuoto contano di pi\u00f9 di quanto suggerisca la loro piccola dimensione. Su un impianto da 50 MW, la giusta specifica pu\u00f2 far risparmiare $10.000\u2013$40.000 all'anno in energia persa.<\/p>\n

I trasformatori rinnovabili sono diversi dai normali trasformatori di rete?<\/h3>\n

S\u00ec, per quanto riguarda il dovere. Vedono carichi variabili e bidirezionali, armoniche dagli inverter e posizionamenti remoti o difficili. Ci\u00f2 richiede avvolgimenti a rating armonico, derating, migliore raffreddamento e protezione dalla corrosione. Utilizzare un trasformatore di rete standard senza derating ne accorcia la vita.<\/p>\n

Qual \u00e8 la vita utile di un trasformatore in un impianto rinnovabile?<\/h3>\n

20\u201335 anni, a seconda della severit\u00e0 del carico, delle condizioni ambientali e della manutenzione. Il carico variabile e le armoniche accorciano la vita a meno che l'unit\u00e0 non sia derated e monitorata. DGA annuale secondo IEC 60599, monitoraggio della temperatura e mantenimento della temperatura del punto caldo entro i limiti IEC 60076-7 sono i fattori pi\u00f9 influenti sulla vita utile.<\/p>\n

Riferimenti<\/h2>\n