Σχεδιασμός αρχιτεκτονικής συστήματος και αρχές διαμόρφωσης χωρητικότητας
Ο σχεδιασμός συστημάτων φωτοβολταϊκής ενέργειας μεγάλης κλίμακας απαιτεί ολοκληρωμένη εξέταση πολλαπλών παραγόντων, όπως η ζήτηση του δικτύου, τα χαρακτηριστικά του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής και τα οικονομικά οφέλη. Μια τυπική αρχιτεκτονική συστήματος μπορεί να χωριστεί σε δύο σχήματα: πλευρική σύζευξη DC και πλευρική σύζευξη AC, το καθένα με τα μοναδικά πλεονεκτήματα και τα σενάρια εφαρμογής.
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%), σύστημα διαχείρισης μπαταριών (περίοδος δειγματοληψίας<500ms), DC combiner cabinet, etc. After adopting this scheme, the overall system efficiency of a 200MW power station increased by 3.2 percentage points.
Η αρχιτεκτονική σύζευξης της πλευράς επικοινωνίας συνδέεται με το πλέγμα μέσω ενός κοινού σημείου σύνδεσης (PCC), το οποίο είναι πιο κατάλληλο για την ανακαίνιση των υφιστάμενων φωτοβολταϊκών σταθμών. Αυτή η αρχιτεκτονική έχει μεγαλύτερη ευελιξία και μπορεί να ελέγχει ανεξάρτητα τα φωτοβολταϊκά συστήματα και τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Ο βασικός εξοπλισμός περιλαμβάνει αμφίδρομους μετατροπείς (THD<3%), AC distribution cabinets, synchronous controllers, etc. A 150MW renovation project adopted this plan and completed system integration in just 45 days.
Η διαμόρφωση χωρητικότητας πρέπει να ακολουθεί επιστημονικές αρχές:
1) Για την εξομάλυνση των διακυμάνσεων εξόδου, συνιστάται η παραμόρφωση της αποθήκευσης ενέργειας σε 15% -25% της εγκατεστημένης φωτοβολταϊκής χωρητικότητας για διάρκεια 1-2 ώρες. Η ανάλυση δεδομένων ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής στο Xinjiang δείχνει ότι μια διαμόρφωση 20% μπορεί να μειώσει τη μεταβλητότητα κατά 70%.
2) Κατά τη συμμετοχή σε υπηρεσίες ρύθμισης συχνότητας, η χωρητικότητα θα πρέπει να είναι 3% -5% της εξόδου του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής και η απαίτηση ταχύτητας απόκρισης πρέπει να είναι μικρότερη από 1 δευτερόλεπτο. Το ηλεκτρικό δίκτυο της Βόρειας Κίνας απαιτεί να διατηρηθεί η χωρητικότητα ρύθμισης συχνότητας για τουλάχιστον 15 λεπτά.
3) Το Peak Valley Arbitrage πρέπει να προσδιοριστεί με βάση την τοπική καμπύλη τιμών ηλεκτρικής ενέργειας, συνήθως διαμορφωμένη με 4-6 αποθήκευση ενέργειας. Η ανάλυση ενός έργου στο Guangdong δείχνει ότι το ποσοστό επιστροφής επενδύσεων 6-} Η αποθήκευση ενέργειας είναι 40% υψηλότερο από αυτό του σχεδίου 2-.
Η βελτιστοποίηση προσομοίωσης ενός φωτοβολταϊκού σταθμού 3 0 0MW δείχνει ότι η υιοθέτηση ενός μικτού σχήματος διαμόρφωσης 20%\/2H +5%\/0.5h δεν πληροί μόνο τις απαιτήσεις της ρύθμισης της συχνότητας του δικτύου, αλλά επίσης επιτυγχάνει τη βέλτιστη οικονομία. Το σχέδιο αυτό αυξάνει τα ετήσια έσοδα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής κατά 23% και επιτυγχάνει εσωτερικό ποσοστό απόδοσης 16,8%.
Επιλογή βασικού εξοπλισμού και τεχνικές παραμέτρους
Η επιλογή των συστημάτων μπαταριών απαιτεί την εξέταση πολλαπλών τεχνικών παραμέτρων. Η τρέχουσα επιλογή mainstream είναι 280Ah λιθίου σίδηρος φωσφορικών κυττάρων, με ογκομετρική πυκνότητα ενέργειας που υπερβαίνει τα 400Wh\/L και πυκνότητα ενέργειας βάρους 180Wh\/kg. Τα βασικά σημεία του σχεδιασμού της μπαταρίας περιλαμβάνουν:
1) Μέθοδος ομαδοποίησης: Τυπικά σχεδιασμένη με μονάδες 1p24s, με περιοχή τάσης 60-86.
2) Θερμική διαχείριση: Το σύστημα ψύξης υγρού μειώνει τη διαφορά θερμοκρασίας της μπαταρίας σε λιγότερο από 3 βαθμούς, εξοικονομώντας πάνω από 30% ενέργεια σε σύγκριση με το διάλυμα ψύξης αέρα. Ο ρυθμός ροής του ψυκτικού ελέγχου ελέγχεται στο 6-8 l\/min και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της εισόδου και της εξόδου είναι μικρότερη από 5 μοίρες.
3) Προστασία ασφαλείας: Κάθε μονάδα είναι εξοπλισμένη με 3 σημεία δειγματοληψίας θερμοκρασίας και γραμμές ανίχνευσης τάσης και η ευαισθησία του καυσίμου ανιχνευτή αερίου φθάνει 1% LEL.
Η επιλογή του εξοπλισμού PCS πρέπει να δίνει προσοχή σε:
1) Δομή τοπολογίας: Ο σχεδιασμός τριών επιπέδων επιτυγχάνει απόδοση 99%, η οποία είναι 0 8% υψηλότερη από τη δομή δύο επιπέδων. Το μέγεθος της μονάδας 500kW είναι μόνο 800 × 600 × 2200mm.
2) προσαρμοστικότητα πλέγματος: Έχει εύρος ρύθμισης τάσης ± 10% και προσαρμοστικότητα συχνότητας 45-65 Hz, THD<3%;
3) Λειτουργία προστασίας: Πρότυπη προστασία νησιού (χρόνος δράσης<2s), reverse power protection (threshold adjustable), overclocking/underflocking protection, etc.
Βασικά σημεία του σχεδιασμού του συστήματος ψύξης:
1) Η χωρητικότητα ψύξης της μονάδας ψύξης υγρού έχει ρυθμιστεί σε 1,2 φορές την κατανάλωση θερμικής ενέργειας της μπαταρίας και ένα τυπικό σύστημα 1MWH απαιτεί 5-7 kW χωρητικότητας ψύξης.
2) The pipeline is made of stainless steel material, with a pressure bearing capacity of>0. 6MPa και ακρίβεια μετρητή ροής ± 2%.
3) Το σύστημα ελέγχου μπορεί να ρυθμίσει αυτόματα την ισχύ ψύξης με βάση το SOC και τη θερμοκρασία και ο τρόπος εξοικονόμησης ενέργειας μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά 40%.
Τα μετρούμενα δεδομένα του εξοπλισμού σε ένα έργο 250MW δείχνουν ότι η συνολική αποτελεσματικότητα του συστήματος της μπαταρίας είναι 92,3%, με ετήσιο ποσοστό αποσύνθεσης 1,7%. Η απόδοση μετατροπής PCS είναι 98,6%, με χρόνο απόκρισης 185ms. Το σύστημα ψύξης διατηρεί τη μπαταρία που λειτουργεί εντός του βέλτιστου εύρους θερμοκρασίας (25 ± 3 βαθμούς), επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του κατά 20%.
Προστασία ασφαλείας και διαχείριση λειτουργίας και συντήρησης
Ο σχεδιασμός ασφαλείας απαιτεί τη δημιουργία συστήματος προστασίας πολλαπλών επιπέδων:
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) εγκαθίστανται στην πλευρά AC. Το σύστημα προστασίας από αστραπές πληροί τις απαιτήσεις του IEC 62305, με αντίσταση γείωσης του<4 Ω;
2) Ασφάλεια μπαταρίας: υιοθετώντας μια αρχιτεκτονική προστασίας τριών επιπέδων (Cell → Μονάδα → Σύστημα), το κατώφλι προστασίας υπερφόρτωσης είναι 3,65V ± 0. Το σύστημα προειδοποίησης θερμικής διαφυγής μπορεί να εκδώσει συναγερμό 30 λεπτά νωρίτερα.
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 ώρα.
Οι λειτουργίες του συστήματος διαχείρισης λειτουργίας και συντήρησης περιλαμβάνουν:
1) Παρακολούθηση κατάστασης: Συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο από πάνω από 2000 σημεία παρακολούθησης με ρυθμό ανανέωσης 100ms. Σφάλμα αξιολόγησης της υγείας της μπαταρίας (SOH)<3%;
2) Διάγνωση σφαλμάτων: Ο διαγνωστικός κινητήρας με βάση τα συστήματα εμπειρογνωμόνων μπορεί να προσδιορίσει το 98% των κοινών βλαβών με ακρίβεια τοποθέτησης επιπέδου εξαρτημάτων.
3) Προγνωστική συντήρηση: Πρόβλεψη της υπόλοιπης διάρκειας ζωής του εξοπλισμού μέσω της μηχανικής μάθησης, του προγραμματισμού της συντήρησης τριών μηνών νωρίτερα και της μείωσης των μη προγραμματισμένων διακοπών κατά 70%.
Τα δεδομένα λειτουργίας και συντήρησης ενός συγκεκριμένου έργου δείχνουν ότι το έξυπνο σύστημα λειτουργίας και συντήρησης μειώνει το MTTR από 8 ώρες σε 2,5 ώρες και μειώνει το κόστος λειτουργίας και συντήρησης κατά 40%. Μέσω της ακριβούς αξιολόγησης SOH, το σφάλμα απόφασης αντικατάστασης της μπαταρίας είναι μικρότερο από 5%, αποφεύγοντας τα απόβλητα που προκαλούνται από πρόωρη αντικατάσταση.
Πρακτικές προκλήσεις και λύσεις της μηχανικής
Τα έργα μεγάλου υψομέτρου αντιμετωπίζουν ειδικές προκλήσεις:
1) Ο λεπτός αέρας επηρεάζει τη διάχυση της θερμότητας: Σε υψόμετρο 3000 μέτρων, η πυκνότητα του αέρα είναι μόνο το 70% του σε επίπεδο της θάλασσας. Το διάλυμα περιλαμβάνει: PCS DERATION (συντελεστής μείωσης της χωρητικότητας 5%), ενισχυμένο σχεδιασμό διάχυσης θερμότητας (αύξηση 30% στην περιοχή διασποράς θερμότητας).
2) Χρησιμοποιούνται ηλεκτρικά προβλήματα που προκαλούνται από χαμηλή πίεση αέρα: Χρησιμοποιούνται ειδικά σχεδιασμένα διακόπτες κυκλώματος (με αύξηση κατά 20% στην αντίσταση τάσης) και τα βασικά μέρη σύνδεσης σφραγίζονται.
3) Ισχυρή ακτινοβολία υπεριώδους ακτινοβολίας: Η επιφάνεια του κιβωτίου είναι επικαλυμμένη με αντι -UV υλικό και τα καλώδια είναι κατασκευασμένα από υλικά ανθεκτικά στις καιρικές συνθήκες.
Μέτρα για την αντιμετώπιση ακραίων περιβαλλόντων θερμοκρασίας:
1) Περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας: Εγκαταστήστε ένα ηλεκτρικό σύστημα θέρμανσης (ισχύς 3-5 kW) για να προθερμάνετε την μπαταρία σε πάνω από 10 μοίρες πριν από τη φόρτιση. Χρησιμοποιώντας ηλεκτρολύτη χαμηλής θερμοκρασίας, διατηρώντας την χωρητικότητα 80% σε -30 βαθμό;
2) Περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας: Η ικανότητα ψύξης του συστήματος ψύξης υγρού αυξάνεται κατά 20%και το κιβώτιο υιοθετεί μια δομή μόνωσης διπλής στρώσης. Ρυθμίστε τη στρατηγική φόρτισης και εκφόρτισης για να αποφύγετε τη λειτουργία πλήρους ισχύος κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής θερμοκρασίας.
Λύση για αδύναμες περιοχές δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας:
1) Ρύθμιση SVG με 10% -15% χωρητικότητα για τον έλεγχο THD εντός 3%.
2) χρησιμοποιώντας τεχνολογία εικονικής σύγχρονης μηχανής (VSG) για την παροχή υποστήριξης αδράνειας.
3) Βελτιστοποιήστε τη στρατηγική ελέγχου και περιορίστε το ρυθμό αλλαγής ισχύος σε απόσταση 5%\/λεπτό.