Sistem mimarisi tasarımı ve kapasite yapılandırma ilkeleri
Büyük ölçekli fotovoltaik enerji depolama sistemlerinin tasarımı, ızgara talebi, elektrik santrali özellikleri ve ekonomik faydalar gibi birçok faktörün kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Tipik bir sistem mimarisi iki şemaya bölünebilir: her biri benzersiz avantajları ve uygulama senaryoları olan DC tarafı birleştirme ve AC tarafı bağlantısı.
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), pil yönetim sistemi (örnekleme dönemi<500ms), DC combiner cabinet, etc. After adopting this scheme, the overall system efficiency of a 200MW power station increased by 3.2 percentage points.
İletişim tarafı birleştirme mimarisi, mevcut fotovoltaik enerji santrallerinin yenilenmesi için daha uygun olan ortak bir bağlantı noktası (PCC) aracılığıyla ızgaraya bağlanır. Bu mimari daha yüksek esnekliğe sahiptir ve fotovoltaik ve enerji depolama sistemlerini bağımsız olarak kontrol edebilir. Anahtar ekipman çift yönlü dönüştürücüler içerir (THD<3%), AC distribution cabinets, synchronous controllers, etc. A 150MW renovation project adopted this plan and completed system integration in just 45 days.
Kapasite yapılandırmasının bilimsel ilkeleri izlemesi gerekir:
1) Çıkış dalgalanmalarını düzeltmek için, 1-2 saat süresi boyunca kurulmuş fotovoltaik kapasitenin% 15 -25 'lık enerji depolamasının yapılandırılması önerilir. Sincan'daki bir elektrik santralinin veri analizi,% 20'lik bir konfigürasyonun oynaklığı% 70 oranında azaltabileceğini göstermektedir;
2) Frekans düzenleme hizmetlerine katılırken, kapasite elektrik santrali çıkışının% 3 -5} olmalı ve yanıt hızı gereksinimi 1 saniyeden az olmalıdır. Kuzey Çin güç şebekesi, frekans düzenleme kapasitesinin en az 15 dakika sürdürülmesini gerektirir;
3) Peak Valley arbitrajının, genellikle 4-6 saat enerji depolama ile yapılandırılan yerel elektrik fiyat eğrisine göre belirlenmesi gerekir. Guangdong'daki bir projenin analizi, 6- saatlik enerji depolamasının yatırım getiri oranının 2- saatlik planınkinden% 40 daha yüksek olduğunu göstermektedir.
Bir 3 0 0MW fotovoltaik elektrik santralinin simülasyon optimizasyonu,%20\/2H +5%\/0.5H karışık bir konfigürasyon şemasını benimsemenin sadece güç şebekesi frekans regülasyonunun gereksinimlerini karşılamadığını, aynı zamanda optimal ekonomi elde ettiğini göstermektedir. Bu plan, elektrik santralinin yıllık gelirini% 23 artırır ve% 16,8'lik bir iç getiri oranı elde eder.
Anahtar ekipman seçimi ve teknik parametreler
Pil sistemlerinin seçimi, çoklu teknik parametrelerin dikkate alınmasını gerektirir. Mevcut ana akım seçimi, hacimsel enerji yoğunluğu 400Wh\/L'yi aşan 280Ah lityum demir fosfat pil hücreleri ve 180Wh\/kg ağırlık enerjisi yoğunluğu. Pil paketi tasarımının temel noktaları şunları içerir:
1) Gruplama Yöntemi: Tipik olarak 60-86 voltaj aralığı ile 1P24S modülüyle tasarlanmıştır. 4V, her pil rafı 16-20 modülleri entegre eder;
2) Termal Yönetim: Sıvı soğutma sistemi, pilin sıcaklık farkını 3 dereceye düşürür ve hava soğutma çözeltisine kıyasla% 30'dan fazla enerji tasarrufu sağlar. Soğutucu akış hızı 6-8 l\/dk'da kontrol edilir ve giriş ve çıkış arasındaki sıcaklık farkı 5 dereceden azdır;
3) Güvenlik Koruması: Her modül 3 sıcaklık örnekleme noktası ve voltaj algılama hatları ile donatılmıştır ve yanıcı gaz dedektörünün hassasiyeti% 1 LELL'e ulaşır.
PCS ekipman seçimi şunlara dikkat etmelidir:
1) Topoloji Yapısı: Üç seviyeli tasarım, 0 olan% 99'luk bir verimlilik elde eder. İki seviyeli yapıdan% 8 daha yüksektir. 500kW modülünün boyutu sadece 800 × 600 × 2200mm;
2) Izgara Uyarlanabilirliği: ±% 10 voltaj düzenleme aralığına ve 45-65 Hz, THD'nin frekans uyarlanabilirliğine sahiptir.<3%;
3) Koruma Fonksiyonu: Standart Adaya Koruma (Eylem Süresi<2s), reverse power protection (threshold adjustable), overclocking/underflocking protection, etc.
Soğutma sistemi tasarımının temel noktaları:
1) Sıvı soğutma ünitesinin soğutma kapasitesi, pilin termal güç tüketiminin 1.2 katında yapılandırılır ve tipik bir 1MWh sistem, 5-7 kW soğutma kapasitesinin gerektirir;
2) The pipeline is made of stainless steel material, with a pressure bearing capacity of>0. 6MPA ve ±%2'lik bir akış ölçer doğruluğu;
3) Kontrol sistemi, soğutma gücünü SOC ve sıcaklığa göre otomatik olarak ayarlayabilir ve enerji tasarrufu modu enerji tüketimini%40 oranında azaltabilir.
250 MW'lık bir projede ölçülen ekipman verileri, pil sisteminin genel verimliliğinin%92.3 olduğunu ve yıllık bozulma oranı%1.7 olduğunu göstermektedir; PCS dönüşüm verimliliği%98.6'dır ve 185 ms'lik bir yanıt süresi; Soğutma sistemi, pili optimal sıcaklık aralığında (25 ± 3 derece) çalıştırarak ömrünü%20 oranında uzatır.
Güvenlik Koruma ve İşletme ve Bakım Yönetimi
Güvenlik tasarımı, çok seviyeli bir koruma sisteminin kurulmasını gerektirir:
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) AC tarafına kurulur. Yıldırım Koruma Sistemi, IEC 62305'in gereksinimlerini karşılıyor ve topraklama direnci<4 Ω;
2) Pil Güvenliği: Üç seviyeli bir koruma mimarisinin (hücre → modül → sistem) benimsenmesi, aşırı şarj koruma eşiği 3.65V ± 0. Termal kaçak uyarı sistemi 30 dakika önceden bir alarm verebilir;
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 saat.
İşletme ve Bakım Yönetim Sisteminin işlevleri şunları içerir:
1) Durum İzleme: 100 ms'lik bir yenileme hızıyla 2000'den fazla izleme noktasından gerçek zamanlı veri toplama. Pil Sağlığı (SOH) Değerlendirme Hatası<3%;
2) Hata Teşhisi: Uzman sistemlere dayanan teşhis motoru, bileşen seviyesi konumlandırma doğruluğuna sahip yaygın hataların% 98'ini tanımlayabilir;
3) Öngörücü bakım: Makine öğrenimi yoluyla kalan ekipmanın ömrünü tahmin etmek, üç ay önceden planlama ve planlanmamış kesinti süresini%70 azaltmak.
Belirli bir projenin işletme ve bakım verileri, akıllı çalışma ve bakım sisteminin MTTR'yi 8 saatten 2,5 saate düşürdüğünü ve çalışma ve bakım maliyetlerini%40 oranında azalttığını göstermektedir. Hassas SOH değerlendirmesi yoluyla, pil değiştirme karar hatası%5'ten azdır ve erken değiştirilmenin neden olduğu atıklardan kaçınır.
Pratik mühendislik zorlukları ve çözümleri
Yüksek irtifa projeleri özel zorluklarla karşı karşıya:
1) İnce hava ısı dağılmasını etkiler: 3000 metrelik bir yükseklikte, hava yoğunluğu deniz seviyesinde bunun sadece% 70'idir. Çözüm şunları içerir: PCS alıcı (% 5 kapasite azaltma faktörü), gelişmiş ısı dağılma tasarımı (ısı yayılma alanında% 30 artış);
2) Düşük hava basıncının neden olduğu elektrik problemleri: Özel tasarlanmış devre kesiciler (voltaj direncinde% 20 artışla) kullanılır ve anahtar bağlantı parçaları mühürlenir;
3) Güçlü UV Radyasyonu: Kutunun yüzeyi anti UV malzemesi ile kaplanmıştır ve kablolar havaya dayanıklı malzemelerden yapılmıştır.
Aşırı sıcaklık ortamlarıyla başa çıkma önlemleri:
1) Düşük sıcaklık ortamı: Pili şarj etmeden önce 10 dereceye kadar ısıtmak için bir elektrikli ısıtma sistemi (güç 3-5 kw) takın. Düşük sıcaklık elektrolit kullanarak, -30 derecesinde% 80 kapasiteyi koruyan;
2) Yüksek sıcaklık ortamı: Sıvı soğutma sisteminin soğutma kapasitesi%20 artar ve kutu çift katmanlı bir yalıtım yapısı benimser. Yüksek sıcaklık dönemlerinde tam güç çalışmasını önlemek için şarj ve deşarj stratejisini ayarlayın.
Zayıf güç ızgarası alanları için çözüm:
1) THD'yi% 3 içinde kontrol etmek için% 10 -15 kapasitesiyle SVG'yi yapılandırın;
2) atalet desteği sağlamak için sanal senkron makine (VSG) teknolojisinin kullanılması;
3) Kontrol stratejisini optimize edin ve güç değiştirme oranını%5\/dakika ile sınırlayın.