Equipamento de energia é o termo geral para a base material e o corpo funcional de um sistema de energia. Abrange diversos dispositivos mecânicos, elétricos e eletrônicos envolvidos em todas as etapas de geração, transmissão, transformação, distribuição e consumo de energia, realizando as tarefas de produção, transmissão, distribuição e controle de energia. Sendo um componente-chave do sistema energético moderno, o seu nível tecnológico e o seu estado operacional afetam diretamente a segurança energética, o funcionamento económico e a qualidade dos serviços públicos, desempenhando um papel fundamental na promoção da otimização da estrutura energética e da transformação verde e de baixo-carbono.
Do ponto de vista funcional, os equipamentos de energia podem ser divididos em duas categorias principais: equipamentos primários e equipamentos secundários. Os equipamentos primários participam diretamente da produção e distribuição de energia elétrica, incluindo geradores, transformadores, disjuntores, chaves seccionadoras, barramentos, cabos, reatores e dispositivos de compensação de potência reativa. Estes constituem a rede principal do sistema de energia, realizando a transformação do nível de tensão, controle do fluxo de energia e isolamento de falhas. Os equipamentos secundários realizam funções de monitoramento, proteção, controle e comunicação, como dispositivos de proteção de relés, sistemas de controle automático, instrumentos de medição, terminais de automação de despacho e sistemas de comunicação. Através da percepção do status e execução de comandos do equipamento primário, garante a operação segura e estável do sistema e consegue uma operação econômica.
Na etapa de geração de energia, os equipamentos elétricos apresentam diversidade de acordo com a forma de energia: a geração de energia térmica depende de grupos geradores de turbina a vapor compostos por caldeiras, turbinas a vapor e geradores; a energia hidrelétrica está centrada em turbinas e geradores hidráulicos; a geração de energia eólica usa turbinas eólicas, aumentadores de velocidade e geradores duplamente-alimentados ou de acionamento-direto; e a geração de energia fotovoltaica converte energia solar em energia elétrica por meio de módulos fotovoltaicos, inversores e caixas combinadoras. O projeto de vários equipamentos de geração de energia deve considerar a eficiência de conversão de energia, a adaptabilidade ambiental e a compatibilidade da rede para atender às necessidades de diferentes estruturas de fornecimento de energia.
Na etapa de transmissão e transformação, os equipamentos de alta-tensão e ultra-alta-tensão são os principais componentes. Os transformadores facilitam a transferência de energia entre diferentes níveis de tensão, os disjuntores e seccionadores realizam a comutação e o isolamento do circuito em condições normais e de falha, e os reatores e capacitores são usados para regular a impedância e a potência reativa do sistema, garantindo a estabilidade da tensão e uma distribuição razoável do fluxo de potência. Nos últimos anos, a ampla aplicação de quadros de distribuição fechados de metal-isolados a gás-(GIS), válvulas conversoras de tensão ultra-alta-e equipamentos inteligentes de subestações melhoraram significativamente a capacidade de transmissão e a controlabilidade do sistema.
Os equipamentos de distribuição e consumo de energia, voltados para usuários finais, abrangem transformadores de distribuição, painéis de distribuição, unidades principais de anel, caixas de distribuição de baixa-tensão, motores e vários dispositivos de controle de energia. Com o desenvolvimento da energia distribuída e das microrredes, novos equipamentos, como conversores de armazenamento de energia, inversores-conectados à rede e terminais de resposta-da demanda, estão constantemente surgindo, transformando a rede de distribuição de energia de radiação unidirecional para interação bidirecional, melhorando a capacidade de absorção de energia renovável e a confiabilidade do fornecimento de energia.
A evolução tecnológica dos equipamentos de energia está sempre intimamente ligada à ciência dos materiais, à comunicação da informação e à teoria do controle. Espera-se que a aplicação de materiais supercondutores de alta-temperatura reduza as perdas de transmissão; tecnologias de detecção inteligente e IoT permitem percepção panorâmica do status do equipamento; algoritmos de big data e inteligência artificial apoiam a previsão de falhas e o controle adaptativo, conduzindo o sistema de energia em direção à digitalização e à inteligência. Simultaneamente, os requisitos de conservação de energia e de proteção ambiental estão a conduzir a produção de equipamentos para baixo ruído, baixas perdas, longa vida útil e fácil reciclagem, alinhando-se com as necessidades de transformação verde no âmbito do objetivo de “duplo carbono”.
No geral, como elo entre a produção e o consumo de energia, os equipamentos de energia são diversos, funcionalmente complementares e iteram rapidamente em termos de tecnologia. Ela não apenas garante um fornecimento de energia confiável para a sociedade atual, mas também continuará a desempenhar um papel fundamental de apoio na construção de novos sistemas de energia e na promoção da aplicação-em larga escala de energia limpa.
