цялостно дизайнерско решение извън мрежата за жилищни райони в Ирак​

Фотоволтаично съхранение на енергия + цялостно дизайнерско решение за дизелов генератор извън мрежата за жилищни райони в Ирак​

1. Преглед на решението

Този план проектира чиста енергийна система извън мрежата за иракските жилищни райони, с основната идея за “фотоволтаични + съхранението на енергия като основно, авариен дизел генератор“: използвайки 5MWh единица за съхранение на енергия като основен модул, конфигуриран по регион (4 вилни зони по 30MWh, 2 високи зони по 25MWh), единична система с 1,5 MW фотоволтаични/комплект съхранение на енергия (общо 51MW), чрез DC-DC директна връзка за постигане на фотоволтаични 4 часа пълно съхранение на енергия, за задоволяване на дневната нужда от електроенергия 122,500 kWh. Системата е свързана към мрежата на ниско напрежение, изолационните трансформатори се добавят във високите зони, за да се гарантира безопасността, и дизелови генератори (2 5MW) се използват само за справяне с екстремни метеорологични условия. За големи вили, можете да изберете да добавите 30kWh хранилище за битова енергия, за да подобрите стабилността на захранването, или можете да използвате основното решение (без домашно съхранение) за намаляване на разходите. И двата режима са подходящи за среда с висока температура и много прах в пустинята на Близкия изток.

2. Основни параметри и рамка за проектиране

2.1. Ключови параметри

• Обща консумация на електроенергия: 3500 домакинства х 35 kWh/домакинство/ден = 122500 kWh/ден (средното потребление на електроенергия от вили и високи сгради се изчислява въз основа на средната стойност на 35 kWh)
• Основни изисквания за съхранение на енергия: срещам 100% от потреблението на електроенергия през целия ден (122,500 kWh/ден), и дизеловият генератор няма да стартира, освен ако няма специални обстоятелства (екстремно време за повече от 3 последователни дни).
• Изисквания за фотоволтаично зареждане: Заредете напълно системата за съхранение на енергия вътре 4 часове (трябва да покрие консумацията на енергия в реално време по време на зареждане + сума за зареждане за съхранение на енергия)​
• PCS конфигурация: Конфигуриран в съотношение на 1/4 от капацитета за съхранение на енергия, използвайки първокласна марка 1,45MW система (поддържащи 1500V→400V връзка с мрежата за ниско напрежение)
• Районно деление: 6 зони за съхранение на енергия (включително 2 високи площи, които изискват изолационни трансформатори)​
• Еквивалентно слънчево греене: 1790 часа/година → 4.9 часа на ден (пиково слънчево греене)​
• Ефективност на системата: Фотоволтаични → съхранение на енергия (DC-DC директна връзка) ефективност 0.92, разреждане за съхранение на енергия → ефективност при натоварване 0.88, цялостна ефективност на зареждане и разреждане 0,81​
• Система за съхранение на енергия: приема 5MWh/зададена стандартна конфигурация, и общият капацитет е коригиран до 170MWh (задоволяване на търсенето на електроенергия 122,500 kWh/ден, и е кратно на 5)​
• Съхранение на битова енергия: големите вили са оборудвани с 30kWh/домакинство (ако приемем, че има 200 големи вили , счетоводство за 10% от общия брой вили), и свързан към мрежата на общността.

2.2. Дизайнерска логика

С “5MWh единица за съхранение на енергия” като основен модул, всяка област е съставена от няколко модула, оборудвани с фотоволтаици, конвергенция, преобразуване и друго оборудване; домакинското съхранение на енергия се използва като допълнение за подобряване на гъвкавостта на захранването. Следвайки логиката на конфигурацията на близкоизточната пустиня, фотоволтаиците са отговорни за 85% от среднодневното потребление на електроенергия + зареждане за съхранение на енергия, и съхранението на енергия е конфигурирано на 1.2 пъти средната дневна консумация на електроенергия (за справяне с краткосрочни колебания). ​

3. Конфигурация на системата за съхранение на енергия

3.1. Общ капацитет и регионално разпределение

• Теоретично търсене: 122500 kWh/ден ÷ ефективност на разряда 0.88 ≈ 139205 kWh (количеството електроенергия, което трябва да се съхранява)​
• Реална конфигурация: 1.2 пъти дизайн на излишък (за справяне с разграждането на батерията и екстремното натоварване) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, коригирана на 170MWh (отговарящи на множеството изисквания на 5)​
• Конфигурация с един регион:
• Вилна зона (4): 30 MWh всеки → 30MWh÷5MWh/единица = 6 единици/площ (4×6=24 единици общо)
• Високи райони (2): 25MWh всеки → 25MWh÷5MWh/набор = 5 комплекти/площ (2×5=10 комплекта общо)​
• Параметри на батерията: 5MWh/комплект за батерия с литиево-железен фосфат (1500В DC, цикъл живот 6000 пъти, дълбочина на изпразване 80% → налични 4MWh/компл)​
• Конфигурацията на вила и многоетажна сграда може да коригира конфигурационната схема за съхранение на енергия според действителния мощностен товар

3.2. 5MWh устройство за съхранение на енергия, поддържащ дизайн (основен модул)

• Състав на модула: 5MWh отделение за батерии (включително BMS) + 1 комплект от 1,45 MW PCS от марка от първо ниво + 1 комплект DC-DC разклонителен шкаф
• Фотоволтаична поддръжка: Всеки 5 MWh съхранение на енергия трябва да бъде съчетано с 1,5 MW фотоволтаична мощност (да се срещнат 4 часа пълно зареждане: 1.5MW×4h×0.92 ефективност = 5.52MWh, покриване на нуждите от зареждане за съхранение на енергия)​
• Логика на свързване: PV е свързан към 5MWh хранилище за енергия чрез комбиниращ шкаф → DC-DC е директно свързан към регионалната 400V мрежа чрез PCS​

4. Състав на регионална система за съхранение на енергия

4.1. 5MWh Списък на оборудването за единица за съхранение на енергия

​

4.2 Интегриране на регионална система за съхранение на енергия

• Вилна зона (30MWh): 6 5MWh единици са свързани паралелно и свързани към регионалната електрическа мрежа чрез 10MW разпределителна уредба за ниско напрежение (400V).
• Висока зона (25MWh): 5 5MWh единици в паралел, оборудван с 5 1.5 MVA изолационни трансформатори + 8MW разпределителна апаратура за ниско напрежение
• Изолационен трансформатор (висок етаж): Dyn11 окабеляване, потискане на третата хармоника, импеданс на късо съединение 6%, отговарящи на изискванията за заземяване на жилищни зони​

4.3 Битови хранилища за енергия за големи вили

• Домакински капацитет за съхранение: 200 домакинства × 30kWh / домакинство = 6MWh (литиево-железен фосфат, дълбочина на изпразване 80% → налични 24kWh / домакинство)​
• Инвертор: 30kWh битово съхранение с 5kW инвертор (поддържа 400V мрежова връзка, с функция против обратен поток)​
• Оперативна логика: Дайте приоритет на самоизползването, и да обединим излишъка от енергия в електрическата мрежа на общността. Когато има недостиг на енергия, вземете енергия от мрежата (когато SOC < 20%)

5. Конфигурация на фотоволтаична система

5.1. Извеждане на инсталирана мощност

• Количеството електроенергия, необходимо за завършване 4 часове:
• Капацитет за зареждане на съхранение на енергия: 170MWh (общо съхранение на енергия) × 80% (заредено до пълно) ÷ ефективност на зареждане 0.92 ≈ 148,91MWh​
• 4 часа потребление на електроенергия в реално време: 122500 kWh/ден×(4/24)≈20417 kWh​
• Общо търсене на електроенергия: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh​
• Фотоволтаичен инсталиран капацитет: 169327 градуси ÷ 4 часове ÷ ефективност на системата 0.81 (включително загуби на компоненти и кабели) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Окончателна конфигурация: 52.5MW (комбиниран с 5MWh съхранение на енергия и 1,5MW фотоволтаични системи, 34 комплекти × 1,5 MW = 51 MW, плюс 1MW фотоволтаици за големи вили, общо 52MW)

5.2 Единично съхранение на енергия от 5MWh с фотоволтаик

• Инсталиран капацитет: 1.5MW (отговарят на 4-часово зареждане: 1.5MW×4h×0.92 ефективност = 5.52MWh, покриване на нуждите от зареждане за съхранение на енергия)​
• Брой модули: 1.5MW÷0.69kW/модул≈2174 модула (690W модули)​
• Конвергентен дизайн: Серийно свързване към 1,5 MW конвергентен шкаф (включително защита от мълнии и предпазител)

5.3 Регионално фотоволтаично разпределение ( по избор за покрив на вила )

• Единична вилна зона (30MWh съхранение на енергия): 6 комплекти от 5MWh модули → 6×1.5MW=9MW фотоволтаични
• Разпределение на еднофамилна вила: 2,000 домакинства (обикновени вили) ще бъде оборудван със средно 51MW фотоволтаична мощност → 25,5kW/домакинство (25.5kW÷0,69kW/блок≈37 блока/домакинство)​
• Площ на покрива: 37 блокове × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/домакинство (обикновена вила), големите вили запазват допълнителни 10㎡ за домашно фотоволтаично съхранение

5.4 Фотоволтаично сливане и свързване

• Шкаф комбайнер: 1 комбинаторен шкаф (DC 1500V, номинален ток 1250A) за всеки 1,5 MW фотоволтаична мощност, общо от 34 шкафове (съответстващ на броя комплекти за съхранение на енергия от 5 MWh)
• DC кабел: Кабел (90°C температурна устойчивост, устойчивост на прах и устойчивост на стареене), фотоволтаични → комбиниране → DC-DC → съхранение на енергия​

6. Конфигуриране на ключово електрическо оборудване

6.1 Разпределителна апаратура за ниско напрежение (AC)​

• Спецификации: 400V AC, номинален ток , оборудван с автоматичен прекъсвач тип чекмедже
• Количество: 6 комплекти (1 определени за област ), висока зона с изолационен трансформаторен интерфейс
• Защитна функция: свръхток, пренапрежение, защита с нулева последователност, и изключване на връзката на PCS

6.2 Поддържащо оборудване за дизел генератор

• Генераторен разпределителен шкаф: 10 1 MW дизелови генератори, всеки оборудван с 1 разпределителен шкаф (включително синхронно свързано към мрежата устройство)
• Разпределителен шкаф ATS: 10 единици (превключвател за автоматичен трансфер, време на превключване <50Госпожица), свързване на генератора и главната електропреносна мрежа на общността

6.3 Оборудване за измерване и наблюдение

• Шлюз метър: 1 ниво 0.2 интелигентен измервателен уред на площ (мониторинг на фотоволтаичната мощност, зареждане и разреждане за съхранение на енергия, и консумация на енергия при натоварване)​
• Екологични монитори: 6 (1 на площ), следене на температурата, концентрация на прах, скорост на вятъра (свързано с фотоволтаично почистване)​

7. Дизелови генератори и аварийна поддръжка

7.1 Конфигурация на дизел генератор

• Капацитет: Поддържайте 10 единици от 1000 У (общо 10MW), в съответствие със 170MWh съхранение на енергия (да се срещнат 3 дни захранване при екстремни климатични условия)

7.2 Оптимизация на логиката при стартиране

• Ниво 1 спусък: Регионално съхранение на енергия SOC < 15% и фотоволтаичен изход < 30% (траен 12 часове)​
• Спусък от второ ниво: 2 или повече зони са извън захранването едновременно, или средният SOC на съхранение в домакинството е по-малък от 10% ( централизирана аларма за големи вили )

8. Логика на работа на системата

8.1 Единично съхранение на енергия от 5 MWh + 1.5MW фотоволтаична работа

• сутрин ( около 8 :00-12 : 00 ) : PV дава приоритет на зареждането на хранилището за енергия (1.5MW пълна мощност), зареждане на хранилището за енергия от 20% към 100% в рамките на 4 часове
• Следобед ( около 12 :00-18:00): Фотоволтаично захранване директно, излишна мощност за допълване на съхранението на енергия (поддържайте SOC ≥ 90% )
• Нощно време (18:00- 8:00 ): Съхраняването на енергия се разрежда чрез PCS и се разпределя според регионалното търсене на натоварване (максималният разряд на един комплект е 1,45 MW)

8.2 Регионална координация (като вземем за пример 30MWh във вилната зона)​

• 6 комплекти от 5MWh модули са свързани паралелно, с общ капацитет на разреждане 6×1,45MW=8,7MW​
• Пиково натоварване (18:00-22:00): 6 задава изпускане едновременно, за да отговори на регионалното пиково търсене от около 8 MW​
• Ненатоварени часове (2:00-6:00): 2-3 комплектите са достатъчни, а останалите са в режим на готовност​

8.3 Съгласуване на домакински депозити за големи вили

• Обяд (12:00-14:00): Битово фотоволтаично производство на електроенергия → Даден е приоритет на битовата климатизация (пиково натоварване), а останалата мощност се включва в електрическата мрежа на общността​
• Нощно време (20:00-22:00): Зауствания за съхранение на домакинствата за допълване на потреблението на електроенергия в домакинствата и намаляване на натиска от изхвърляне на енергия за съхранение в общността
• Авариен статус: Когато обществената електрическа мрежа се повреди, домакинското хранилище автоматично превключва в режим извън мрежата (поддържащ 4 часове захранване за основни домакински товари)​

8.4 Реакция на екстремни метеорологични условия (3 последователни дни на пясъчни бури)​

• PV мощността спада до 20% → средно дневно производство на електроенергия 52MW×4,9 часа×0,2=50,96MWh​
• Съхранението на енергия се разрежда до 50% на първия ден, изписан до 30% на втория ден, и дизеловият генератор се стартира на третия ден (допълване 71540 градуса/ден)

9. Списък на оборудването

​

10. Надеждност и икономичност

10.1. Дизайн за надеждност

• Устойчивост на фотоволтаичен прах: Нано покритие на повърхността на модула (намалява адхезията на прах чрез 30%), почиства се веднъж седмично
• Резервиране на съхранение на енергия: 30MWh (вила), 25MWh (висок етаж) в една единствена област, включително 10% резервен капацитет, може да поддържа други области​
• Гаранция за захранване: наличност на системата ≥ 99.8% (прекъсване на захранването ≤ 7 часа годишно)​
• Домашното съхранение подобрява надеждността: Домакински склад в големи вили може да поддържа 5% от общото натоварване на общността (около 6,000 градуса/ден), и намалете броя на стартиранията на дизеловия генератор в крайни случаи; домакинското съхранение е свързано с главната мрежа: чрез EMS, “приоритет на основната мрежа, използва се домашно съхранение” за да избегнете ефекта на острова

11. Резюме на решението

Това решение постига стандартизирана системна конфигурация и гъвкаво разширяване чрез модулния дизайн на “5MWh съхранение на енергия + 1.5MW фотоволтаични”. Новодобавената комутационна апаратура за високо напрежение, съединителен шкаф и друго оборудване подобряват връзката за електрическа безопасност, и домакинското съхранение на големи вили подобрява резервирането на захранването. Решението отговаря на нуждите от чиста работа извън мрежата на иракските жилищни общности, се адаптира към екологичните характеристики на пустинната зона на Близкия изток, и се представя добре по отношение на надеждност и икономичност. Скалата за домакински склад може да се регулира според действителния брой големи вили , или разстоянието между фотоволтаичните модули може да бъде оптимизирано, за да се адаптира към по-малка площ на покрива.