Načela dizajna arhitekture sustava i konfiguracije kapaciteta
Dizajn velikih sustava za skladištenje fotonaponskih energije zahtijeva sveobuhvatno razmatranje više čimbenika kao što su potražnja za mrežom, karakteristike elektrana i ekonomske koristi. Tipična arhitektura sustava može se podijeliti u dvije sheme: DC bočno spajanje i izmjenična spojnica, svaka sa svojim jedinstvenim prednostima i scenarijima primjene.
The DC side coupling architecture directly connects the photovoltaic array with the energy storage system, eliminating the intermediate AC/DC conversion link. This architecture has a conversion efficiency of up to 98%, making it particularly suitable for new photovoltaic power plants. Its core components include: DC/DC converter (efficiency>98,5%), sustav upravljanja baterijom (razdoblje uzorkovanja<500ms), DC combiner cabinet, etc. After adopting this scheme, the overall system efficiency of a 200MW power station increased by 3.2 percentage points.
Arhitektura spajanja komunikacije spojena je na mrežu kroz zajedničku točku povezivanja (PCC), koja je prikladnija za obnovu postojećih fotonaponskih elektrana. Ova arhitektura ima veću fleksibilnost i može neovisno kontrolirati fotonaponske i energetske sustave. Ključna oprema uključuje dvosmjerne pretvarače (THD<3%), AC distribution cabinets, synchronous controllers, etc. A 150MW renovation project adopted this plan and completed system integration in just 45 days.
Konfiguracija kapaciteta mora slijediti znanstvene principe:
1) Za izravnavanje izlaznih fluktuacija preporučuje se konfiguriranje skladištenja energije pri 15% -25% instalirane fotonaponske kapacitete za trajanje 1-2 sati. Analiza podataka elektrane u Xinjiangu pokazuje da konfiguracija od 20% može smanjiti volatilnost za 70%;
2) Kada sudjelujete u uslugama regulacije frekvencije, kapacitet bi trebao biti 3% -5% izlaza elektroenergetske stanice, a zahtjev za brzinom odziva trebao bi biti manji od 1 sekunde. Elektrana Sjeverne Kine zahtijeva da se kapacitet regulacije frekvencije održava najmanje 15 minuta;
3) Arbitraža Peak Valley treba utvrditi na temelju lokalne krivulje cijena električne energije, obično konfigurirane s 4-6 satom skladištenja energije. Analiza projekta u Guangdongu pokazuje da je brzina povrata ulaganja 6- sata skladištenja energije 40% veća od plana 2- sata.
Optimizacija simulacije 3 {0 0MW fotonaponske elektrane pokazuje da usvajanje mješovite konfiguracijske sheme od 20%\/2H +5%\/0,5H ne samo da ispunjava zahtjeve regulacije frekvencije električne mreže, već i postiže optimalnu ekonomiju. Ovaj plan povećava godišnji prihod elektrane za 23% i postiže unutarnju stopu povrata od 16,8%.
Odabir i tehnički parametri ključne opreme
Odabir baterijskih sustava zahtijeva razmatranje više tehničkih parametara. Trenutni glavni izbora je 280A -ove baterijske ćelije litij željeznog fosfata, s volumetrijskom gustoćom energije veće od 400WH\/L, a gustoća energije težine od 180wh\/kg. Ključne točke dizajna baterije uključuju:
1) Metoda grupiranja: obično dizajnirana s modulima 1p24s, s rasponom napona 60-86. 4V, svaki nosač baterije integrira 16-20 module;
2) Termičko upravljanje: Sustav za hlađenje tekućine smanjuje temperaturnu razliku baterije na manje od 3 stupnja, štedeći više od 30% energije u usporedbi s otopinom za hlađenje zraka. Brzina protoka rashladne tekućine kontrolira se na 6-8 l\/min, a temperaturna razlika između ulaza i izlaza manja od 5 stupnjeva;
3) Sigurnosna zaštita: Svaki je modul opremljen s 3 točke uzorkovanja temperature i linije za otkrivanje napona, a osjetljivost detektora zapaljivog plina doseže 1% LEL.
Odabir opreme za PCS trebao bi obratiti pažnju na:
1) Struktura topologije: Dizajn na tri razine postiže učinkovitost od 99%, što je 0. 8% više od strukture na dvije razine. Veličina modula od 500kW je samo 800 × 600 × 2200 mm;
2) Prilagodljivost mreže: ima raspon regulacije napona od ± 10% i frekvencijske prilagodljivosti 45-65 Hz, THD<3%;
3) Funkcija zaštite: Standardna zaštita od otoka (vrijeme djelovanja<2s), reverse power protection (threshold adjustable), overclocking/underflocking protection, etc.
Ključne točke dizajna sustava hlađenja:
1) kapacitet hlađenja jedinice za hlađenje tekućine konfiguriran je na 1,2 puta veću potrošnju toplinske energije baterije, a tipični 1MWH sustav zahtijeva 5-7 kW kapaciteta hlađenja;
2) The pipeline is made of stainless steel material, with a pressure bearing capacity of>0. 6MPA i točnost mjerača protoka od ± 2%;
3) Upravljački sustav može automatski prilagoditi snagu hlađenja na temelju SOC-a i temperature, a način uštede energije može smanjiti potrošnju energije za 40%.
Izmjereni podaci opreme u projektu 250MW pokazuju da je ukupna učinkovitost sustava baterije 92,3%, s godišnjom stopom propadanja od 1,7%; Učinkovitost pretvorbe PCS -a je 98,6%, s vremenom odziva od 185 ms; Sustav hlađenja održava bateriju koja djeluje unutar optimalnog raspona temperature (25 ± 3 stupnja), povećavajući svoj životni vijek za 20%.
Sigurnosna zaštita i upravljanje radom i održavanjem
Sigurnosni dizajn zahtijeva uspostavljanje sustava zaštite na više razina:
1) Electrical safety: Photovoltaic dedicated circuit breakers (with a breaking capacity of 20kA) are installed on the DC side, and selective protection circuit breakers (with an action time gradient difference of>0. 1s) instalirani su na izmjeničnoj strani. Sustav zaštite od munje ispunjava zahtjeve IEC 62305, s otporom na uzemljenje<4 Ω;
2) Sigurnost baterije: Usvajanje zaštitne arhitekture na tri razine (ćelija → modul → sustav), prag zaštite od prekomjernog naplate je 3,65V ± 0. 0 5V, a prag zaštite od prekomjerne kosti je 2,5V ± 0,05V. Sustav toplinskog bijega može izdati alarm 30 minuta unaprijed;
3) Structural safety: The energy storage container meets the IP54 protection level and has a seismic fortification intensity of 8 degrees. The box adopts A60 fire protection standard, with a fire resistance limit of>1 sat.
Funkcije sustava upravljanja radom i održavanjem uključuju:
1) Nadgledanje statusa: prikupljanje podataka u stvarnom vremenu s preko 2000 točaka praćenja s brzinom osvježavanja od 100 ms. Pogreška procjene baterije (SOH)<3%;
2) dijagnoza grešaka: Dijagnostički motor na temelju stručnih sustava može identificirati 98% uobičajenih grešaka s točnošću pozicioniranja razine komponente;
3) Prediktivno održavanje: Predviđanje preostalog životnog vijeka opreme kroz strojno učenje, zakazivanje održavanja tri mjeseca unaprijed i smanjenje neplaniranog prekida za 70%.
Podaci o radu i održavanju određenog projekta pokazuju da inteligentni sustav rada i održavanja smanjuje MTTR sa 8 sati na 2,5 sata i smanjuje troškove rada i održavanja za 40%. Kroz preciznu procjenu SOH -a, pogreška u odluci o zamjeni baterije je manja od 5%, izbjegavajući otpad uzrokovan preuranjenom zamjenom.
Praktični inženjerski izazovi i rješenja
Projekti na visokoj visini suočavaju se s posebnim izazovima:
1) Tanki zrak utječe na rasipanje topline: na nadmorskoj visini od 3000 metara gustoća zraka je samo 70% od one na razini mora. Rješenje uključuje: PCS dering (5% -tni faktor smanjenja kapaciteta), poboljšani dizajn disipacije topline (30% povećanje površine raspršivanja topline);
2) Električni problemi uzrokovani niskim tlakom zraka: koriste se posebni dizajnirani prekidači (s 20% povećanjem otpora napona), a ključni priključni dijelovi su zapečaćeni;
3) Snažno UV zračenje: Površina kutije obložena je anti -UV materijalom, a kabeli su izrađeni od materijala otpornih na vremenske uvjete.
Mjere za nošenje s ekstremnim temperaturnim okruženjima:
1) Okoliš s niskim temperaturama: Ugradite električni sustav grijanja (napajanje 3-5 kW) da biste zaglili bateriju na iznad 10 stupnjeva prije punjenja. Korištenje elektrolita s niskim temperaturama, održavanje 80% kapaciteta na -30 stupnju;
2) Okoliš visoke temperature: kapacitet hlađenja tekućeg sustava za hlađenje povećava se za 20%, a okvir prihvaća dvostruku strukturu izolacije. Prilagodite strategiju punjenja i ispuštanja kako biste izbjegli rad pune snage tijekom razdoblja visoke temperature.
Rješenje za slaba područja električne mreže:
1) konfigurirati SVG s 10% -15% kapaciteta za kontrolu THD -a unutar 3%;
2) korištenje tehnologije virtualne sinkrone stroja (VSG) za pružanje inercijske podrške;
3) Optimizirajte strategiju upravljanja i ograničite stopu promjene snage na unutar 5%\/min.