Načela oblikovanja in konfiguracije zmogljivosti sistemske arhitekture
Zasnova obsežnih fotovoltaičnih sistemov za shranjevanje energije zahteva celovito upoštevanje več dejavnikov, kot so povpraševanje po omrežju, značilnosti elektrarne in gospodarske koristi. Tipično sistemsko arhitekturo lahko razdelimo na dve shemi: DC stransko spojko in AC stransko spojko, vsaka z edinstvenimi prednosti in scenariji uporabe.
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%), sistem za upravljanje baterij (obdobje vzorčenja<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 komunikacijske stranske sklopke je povezana z omrežjem prek skupne povezave (PCC), ki je bolj primerna za obnovo obstoječih fotovoltaičnih elektrarn. Ta arhitektura ima večjo prožnost in lahko neodvisno nadzira fotovoltaične in sisteme za shranjevanje energije. Ključna oprema vključuje dvosmerne pretvornike (THD<3%), AC distribution cabinets, synchronous controllers, etc. A 150MW renovation project adopted this plan and completed system integration in just 45 days.
Konfiguracija zmogljivosti mora slediti znanstvenim načelom:
1) Za glajenje izhodnih nihanj je priporočljivo konfigurirati shranjevanje energije s 15% -25% nameščene fotovoltaične zmogljivosti za trajanje 1-2 ur. Analiza podatkov elektrarne v Xinjiangu kaže, da lahko 20 -odstotna konfiguracija zmanjša nestanovitnost za 70%;
2) Pri sodelovanju v storitvah regulacije frekvence mora biti zmogljivost 3% -5% izhoda elektrarne, zahteva za hitrost odziva pa mora biti manjša od 1 sekunde. Severno Kitajsko električno omrežje zahteva, da se zmogljivost frekvence vzdržuje vsaj 15 minut;
3) Arbitraža Peak Valley je treba določiti na podlagi lokalne krivulje cen električne energije, običajno konfigurirane s shranjevanjem energije 4-6. Analiza projekta v Guangdongu kaže, da je stopnja donosa naložbe 6- uro shranjevanja energije za 40% višja od stopnje ur 2-.
Simulacijska optimizacija 3 0 0MW fotovoltaične elektrarne kaže, da sprejemanje mešane konfiguracijske sheme 20%/2H +5%/0,5H ne ustreza samo zahtevam regulacije frekvence električnega omrežja, ampak tudi doseže optimalno ekonomijo. Ta načrt povečuje letni prihodek elektrarne za 23% in doseže notranjo stopnjo donosa v višini 16,8%.
Ključna izbira opreme in tehnični parametri
Izbira baterijskih sistemov zahteva upoštevanje več tehničnih parametrov. Trenutna glavna izbira je 280ah litij železno fosfatno baterijsko celico, z volumetrično gostoto energije, ki presega 400Wh/L in gostoto teže 180Wh/kg. Ključne točke oblikovanja baterije vključujejo:
1) Metoda razvrščanja: Običajno zasnovana z 1P24S moduli, z napetostnim razponom 60-86.
2) Termično upravljanje: Tekoči hladilni sistem zmanjšuje temperaturno razliko akumulatorja na manj kot 3 stopinje in prihrani več kot 30% energije v primerjavi z raztopino zračnega hlajenja. Hitrost pretoka hladilne tekočine je nadzorovana na 6-8 l/min, temperaturna razlika med dovodom in iztokom pa je manjša od 5 stopinj;
3) Varnostna zaščita: Vsak modul je opremljen s 3 točkami vzorčenja temperature in črtami za zaznavanje napetosti, občutljivost detektorja vnetljivega plina pa doseže 1% LEL.
Izbira opreme PCS bi morala biti pozorna na:
1) Topološka struktura: Tristopenjska zasnova doseže učinkovitost 99%, kar je 0. 8% višji od dvostopenjske strukture. Velikost modula 500KW je le 800 × 600 × 2200 mm;
2) Prilagodljivost omrežja: ima razpon regulacije napetosti ± 10% in frekvenčno prilagodljivost 45-65 Hz, thd<3%;
3) Zaščitna funkcija: standardna zaščita na otoku (čas delovanja<2s), reverse power protection (threshold adjustable), overclocking/underflocking protection, etc.
Ključne točke oblikovanja sistema hladilnega sistema:
1) hladilna zmogljivost tekoče hladilne enote je konfigurirana na 1,2 -krat večji poraba toplotne energije baterije, tipičen 1MWH sistem pa zahteva 5-7 kW hladilne zmogljivosti;
2) The pipeline is made of stainless steel material, with a pressure bearing capacity of>0. 6MPA in natančnost merilnika pretoka ± 2%;
3) Krmilni sistem lahko samodejno prilagodi hladilno moč glede na SOC in temperaturo, način varčevanja z energijo pa lahko zmanjša porabo energije za 40%.
Izmerjeni podatki opreme v 250MW projektu kažejo, da je skupna učinkovitost baterijskega sistema 92,3%, letna stopnja razpada 1,7%; Učinkovitost pretvorbe PCS je 98,6%, odzivni čas 185 ms; Hladilni sistem ohranja delovanje baterije v optimalnem temperaturnem območju (25 ± 3 stopinj), kar je življenjsko dobo podaljšalo za 20%.
Varnostna zaščita in upravljanje obratovanja in vzdrževanja
Varnostna zasnova zahteva vzpostavitev sistema za zaščito na več ravneh:
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) so nameščeni na strani AC. Zaščitni sistem strele izpolnjuje zahteve IEC 62305 z ozemljitvenim uporom<4 Ω;
2. Termični sistem za pobeg lahko izda alarm 30 minut vnaprej;
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 ura.
Funkcije sistema upravljanja obratovanja in vzdrževanja vključujejo:
1) Spremljanje stanja: Zbiranje podatkov v realnem času z več kot 2000 nadzornikov s hitrostjo osveževanja 100 ms. Napaka pri oceni baterije (SOH)<3%;
2) Diagnoza napak: Diagnostični motor, ki temelji na strokovnih sistemih, lahko prepozna 98% skupnih napak z natančnostjo pozicioniranja ravni komponent;
3) Napovedno vzdrževanje: napovedovanje preostale življenjske dobe opreme s strojnim učenjem, načrtovanje vzdrževanja tri mesece vnaprej in zmanjšanje nenačrtovanih izpadov za 70%.
Podatki o obratovanju in vzdrževanju določenega projekta kažejo, da inteligenten sistem delovanja in vzdrževanja zmanjšuje MTTR z 8 ur na 2,5 ure in zmanjšuje stroške delovanja in vzdrževanja za 40%. Z natančno oceno SOH je napaka pri odločanju o zamenjavi baterije manjša od 5%, pri čemer se izognete odpadkom, ki jih povzroča prezgodnja zamenjava.
Praktični inženirski izzivi in rešitve
Projekti visoke višine se soočajo s posebnimi izzivi:
1) Tanki zrak vpliva na odvajanje toplote: na nadmorski višini 3000 metrov je gostota zraka le 70% od tebe na morskem nivoju. Rešitev vključuje: PCS, ki se razteza (5% faktor zmanjšanja zmogljivosti), izboljšana zasnova disipacije toplote (30% povečanje površine odvajanja toplote);
2) Električne težave, ki jih povzroča nizki zračni tlak: Uporabljajo se posebni oblikovani odklopniki (z 20 -odstotnim povečanjem napetostne upornosti) in ključni priključni deli so zaprti;
3) Močno UV -sevanje: Površina škatle je prevlečena z anti UV materialom, kabli pa iz materialov, odpornih na vremenske vplive.
Ukrepi za obvladovanje ekstremnih temperaturnih okolij:
1) Okolje z nizko temperaturo: Namestite električni ogrevalni sistem (Power 3-5 kW), da pred polnjenjem predgrejte baterijo na 10 stopinj. Z uporabo nizkotemperaturnega elektrolita, ohranjanja 80% zmogljivosti v -30 stopnji;
2) Visoko temperaturno okolje: Hladilna zmogljivost tekočega hladilnega sistema se poveča za 20%, škatla pa sprejme dvoslojno izolacijsko strukturo. Prilagodite strategijo polnjenja in odvajanja, da se izognete popolnemu delovanju električne energije v obdobjih visoke temperature.
Rešitev za območja šibkega električnega omrežja:
1) konfigurirajte SVG z 10% -15% zmogljivosti za nadzor THD znotraj 3%;
2) z uporabo tehnologije navideznega sinhronega stroja (VSG) za zagotavljanje vztrajnosti;
3) Optimizirajte strategijo nadzora in omejite stopnjo sprememb moči na 5%/min.