off-grid komplet designløsning til irakiske boligområder

Fotovoltaisk energilagring + dieselgenerator off-grid komplet designløsning til irakiske boligområder

1. Løsningsoversigt

Denne plan designer et rent off-grid energisystem til irakiske boligområder, med kernetanken om “solcelle + energilagring som det vigtigste, diesel generator nødsituation“: bruger 5MWh energilagerenhed som basismodul, konfigureret efter region (4 villaarealer 30MWh hver, 2 højhusområder 25MWh hver), et enkelt system med 1,5MW solcelle/sæt energilagring (i alt 51MW), gennem DC-DC direkte forbindelse for at opnå solcelle 4 timers fuld energilagring, at imødekomme det daglige elbehov på 122,500 kWh. Systemet er forbundet til nettet ved lav spænding, isolationstransformatorer er tilføjet i højhuse for at sikre sikkerheden, og dieselgeneratorer (2 5MW) bruges kun til at håndtere ekstremt vejr. Til store villaer, du kan vælge at tilføje 30 kWh husholdningsenergilagring for at forbedre strømforsyningens stabilitet, eller du kan bruge den grundlæggende løsning (ingen husholdningsopbevaring) at reducere omkostningerne. Begge tilstande er velegnede til miljøet med høj temperatur og høj støv i Mellemøstens ørken.

2. Kerneparametre og designramme

2.1. Nøgleparametre

• Samlet elforbrug: 3500 husstande x 35 kWh/husstand/dag = 122500 kWh/dag (det gennemsnitlige elforbrug for villaer og højhuse er beregnet ud fra medianværdien af 35 kWh)
• Kernekrav til energilagring: møde 100% af elforbruget i løbet af dagen (122,500 kWh/dag), og dieselgeneratoren vil ikke starte, medmindre der er særlige omstændigheder (ekstremt vejr til mere end 3 på hinanden følgende dage).
• Krav til fotovoltaisk opladning: Fuld opladning af energilagringssystemet indeni 4 timer (skal dække strømforbruget i realtid under opladning + opladningsmængde for energilagring),
• PCS konfiguration: Konfigureret i et forhold på 1/4 af energilagringskapaciteten, ved hjælp af et førsteklasses mærke 1,45MW-system (understøtter 1500V→400V lavspændingsnettilslutning)
• Områdeopdeling: 6 energilagerområder (inklusive 2 højhusområder, som kræver isolationstransformatorer),
• Tilsvarende solskin: 1790 timer/år → 4.9 timer om dagen (højeste solskin),
• Systemeffektivitet: Solcelle → energilagring (DC-DC direkte forbindelse) effektivitet 0.92, energilagerudledning → belastningseffektivitet 0.88, omfattende lade- og afladningseffektivitet 0,81​
• Energilagringssystem: vedtager 5MWh/sæt standardkonfiguration, og den samlede kapacitet justeres til 170MWh (imødekomme elbehovet 122,500 kWh/dag, og er et multiplum af 5),
• Husholdningernes energilagring: store villaer er udstyret med 30kWh/husstand (forudsat at der er 200 store villaer , regnskab for 10% af det samlede antal villaer), og tilsluttet fællesskabsnettet.

2.2. Design logik

Med “5MWh energilagerenhed” som grundmodul, hvert område er sammensat af flere moduler, udstyret med solcelle, konvergens, ombygning og andet udstyr; husholdningsenergilagring bruges som et supplement til at forbedre fleksibiliteten i strømforsyningen. Efter konfigurationslogikken i Mellemøstens ørken, solcelleanlæg er ansvarlige for 85% af det gennemsnitlige daglige elforbrug + opladning af energilager, og energilagring er konfigureret kl 1.2 gange det gennemsnitlige daglige elforbrug (at klare kortsigtede udsving). ,

3. Konfiguration af energilagringssystem

3.1. Samlet kapacitet og regional fordeling

• Teoretisk efterspørgsel: 122500 kWh/dag ÷ udledningseffektivitet 0.88 ≈ 139205 kWh (mængden af ​​elektricitet, der skal lagres),
• Faktisk konfiguration: 1.2 gange redundans design (at klare batterinedbrydning og ekstrem belastning) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, justeret til 170MWh (opfylder det multiple krav om 5),
• Enkeltregionskonfiguration:
• Villa område (4): 30 MWh hver → 30MWh÷5MWh/enhed = 6 enheder/areal (4×6=24 enheder i alt)
• Højhusområder (2): 25MWh hver → 25MWh÷5MWh/sæt = 5 sæt/areal (2×5=10 sæt i alt),
• Batteriparametre: 5MWh/sæt til lithium jernfosfat batteripakke (1500I DC, cyklus liv 6000 gange, udledningsdybde 80% → tilgængelig 4MWh/sæt),
• Villa og højhuskonfiguration kan justere energilagringskonfigurationsskemaet i henhold til den faktiske strømbelastning

3.2. 5MWh energilagringsenhed, der understøtter design (grundmodul)

• Modulsammensætning: 5MWh batterirum (inklusive BMS) + 1 sæt på 1,45 MW PCS af et førsteklasses mærke + 1 sæt DC-DC koblingsskab
• Solcellestøtte: Hver 5 MWh energilagring skal matches med 1,5 MW solcelleeffekt (at mødes 4 timers fuld opladning: 1.5MW×4t×0,92 effektivitet = 5,52MWh, dækker behov for opladning af energilager),
• Forbindelseslogik: PV er forbundet til 5MWh energilager via et kombinererskab → DC-DC er direkte forbundet til det regionale 400V net via PCS​

4. Sammensætning af regionalt energilagringssystem

4.1. 5MWh Energilagringsenhed Udstyr Liste

,

4.2 Regional integration af energilagringssystem

• Villa område (30MWh): 6 5MWh enheder er parallelkoblet og tilsluttet det regionale elnet gennem et 10MW lavspændingsanlæg (400V).
• Højhusområde (25MWh): 5 5MWh enheder parallelt, udstyret med 5 1.5 MVA isolationstransformatorer + 8MW lavspændingsanlæg
• Isolationstransformator (højhus): Dyn11 ledninger, tredje harmonisk undertrykkelse, kortslutningsimpedans 6%, opfylder boligområdernes jordingskrav

4.3 Husholdningens energilager til store villaer

• Husstandens lagerkapacitet: 200 husstande × 30kWh / husstand = 6MWh (lithiumjernfosfat, udledningsdybde 80% → tilgængelig 24kWh / husstand),
• Inverter: 30kWh husstandslager med 5kW inverter (understøtter 400V nettilslutning, med anti-revers flow funktion),
• Operationslogik: Prioriter selvbrug, og flette overskudsstrømmen ind i fællesskabets elnet. Når der er strømmangel, tage strøm fra nettet (når SOC < 20%)

5. Fotovoltaisk systemkonfiguration

5.1. Afledning af installeret kapacitet

• Mængden af ​​elektricitet, der kræves for at fuldføre ind 4 timer:
• Opladningskapacitet for energilagring: 170MWh (samlet energilagring) × 80% (opladet til fulde) ÷ opladningseffektivitet 0.92 ≈ 148,91MWh​
• 4 timers elforbrug i realtid: 122500 kWh/dag×(4/24)≈20417 kWh
• Samlet elbehov: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Fotovoltaisk installeret kapacitet: 169327 grader ÷ 4 timer ÷ systemeffektivitet 0.81 (inklusive komponent- og kabeltab) ≈ 52539 kW ≈ 52,5 MW​
• Endelig konfiguration: 52.5MW (kombineret med 5MWh energilagring og 1,5MW solcelle, 34 sæt × 1,5MW = 51MW, plus 1MW solcelle til store villaer, i alt 52MW)

5.2 Enkelt 5MWh energilager med solcelle

• Installeret kapacitet: 1.5MW (opfylde 4-timers opladning: 1.5MW×4t×0,92 effektivitet = 5,52MWh, dækker behov for opladning af energilager),
• Antal moduler: 1.5MW÷0,69kW/modul≈2174 moduler (690W moduler),
• Konvergens design: Serieforbindelse til 1,5 MW konvergensskab (herunder lynbeskyttelse og sikringssikring)

5.3 Regional solcelletildeling ( valgfrit til villatag )

• Enkelt villaområde (30MWh energilagring): 6 sæt af 5MWh moduler → 6×1,5MW=9MW solcelle
• Enfamilievilla tildeling: 2,000 husstande (almindelige villaer) vil være udstyret med et gennemsnit på 51MW solcelleeffekt → 25,5kW/husstand (25.5kW÷0,69kW/blok≈37 blokke/husstand),
• Tagareal: 37 blokke × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/husstand (almindelig villa), store villaer reserverer yderligere 10㎡ til husholdnings solcelleopbevaring

5.4 Fotovoltaisk sammenløb og forbindelse

• Kombiskab: 1 kombinerer skab (DC 1500V, mærkestrøm 1250A) for hver 1,5 MW solcelleeffekt, i alt 34 skabe (svarende til antallet af 5MWh energilagringssæt)
• DC kabel: Kabel (90°C temperaturmodstand, støvbestandighed og ældningsmodstand), solcelle → kombinerer → DC-DC → energilagring​

6. Konfiguration af centralt elektrisk udstyr

6.1 Lavspændingskoblingsanlæg (AC),

• Specifikationer: 400V AC, mærkestrøm , udstyret med skuffetypeafbryder
• Mængde: 6 sæt (1 indstilles pr. område ), højhusområde med isolationstransformergrænseflade
• Beskyttelsesfunktion: overstrøm, overspænding, nulsekvensbeskyttelse, og PCS-forbindelsesudløsning

6.2 Diesel generator understøttende udstyr

• Generatorkoblingsskab: 10 1 MW dieselgeneratorer hver udstyret med 1 skifteskab (inklusive synkront net-tilsluttet enhed)
• ATS koblingsskab: 10 enheder (automatisk omskifter, skiftetid <50Frk), forbinder generatoren og det fælles elnet

6.3 Måle- og overvågningsudstyr

• Gateway måler: 1 niveau 0.2 smart måler pr. område (overvågning af fotovoltaisk output, energilagring opladning og afladning, og belastningsstrømforbrug),
• Miljømonitorer: 6 (1 per område), overvågning af temperatur, støvkoncentration, vindhastighed (forbundet med solcellerensning),

7. Dieselgeneratorer og nødhjælp

7.1 Diesel generator konfiguration

• Kapacitet: Opretholde 10 enheder af 1000 W (i alt 10MW), matchet med 170MWh energilagring (at mødes 3 dages strømforsyning under ekstreme vejrforhold)

7.2 Opstartslogikoptimering

• Niveau 1 udløse: Regional energilagring SOC < 15% og fotovoltaisk udgang < 30% (varig 12 timer),
• Udløser på andet niveau: 2 eller flere områder er uden strøm på samme tid, eller den gennemsnitlige SOC for husholdningsopbevaring er mindre end 10% ( centraliseret alarm til store villaer )

8. Systemdriftslogik

8.1 Enkelt 5MWh energilager + 1.5MW solcelledrift

• Morgen ( om 8 :00-12 : 00 ) : PV prioriterer opladning af energilageret (1.5MW fuld effekt), opladning af energilageret fra 20% til 100% inden for 4 timer
• Eftermiddag ( om 12 :00-18:00): Fotovoltaisk strømforsyning direkte, overskydende strøm til at supplere energilagring (opretholde SOC ≥ 90% )
• Nattetid (18:00- 8:00 ): Energilageret udledes gennem PCS og fordeles i henhold til regional belastningsbehov (maksimal udledning af et enkelt sæt er 1,45MW)

8.2 Regional koordinering (tage 30MWh i villaområdet som eksempel),

• 6 sæt på 5MWh enheder er parallelkoblet, med en samlet afladningskapacitet på 6×1,45MW=8,7MW​
• Spidsbelastning (18:00-22:00): 6 indstiller udledningen samtidigt for at imødekomme den regionale spidsbelastning på omkring 8MW
• Off peak timer (2:00-6:00): 2-3 sæt er tilstrækkelige, og resten er i standbytilstand

8.3 Koordinering af husstandsindskud til store villaer

• Middag (12:00-14:00): Husstands fotovoltaisk elproduktion → Prioritet gives til husholdningsklimaanlæg (spidsbelastning), og den resterende strøm er inkorporeret i fællesskabets elnet
• Nattetid (20:00-22:00): Husholdningernes lagerudledninger for at supplere husholdningernes elforbrug og reducere trykket af energilagerudledning i samfundet
• Nødstatus: Når samfundets elnet svigter, husstandens lager skifter automatisk til off-grid-tilstand (støttende 4 timers strømforsyning til vigtige husholdningsbelastninger),

8.4 Reaktion på ekstremt vejr (3 dage med sandstorme i træk),

• PV output falder til 20% → gennemsnitlig daglig elproduktion 52MW×4,9 timer×0,2=50,96MWh​
• Energilageret udledes til 50% på den første dag, udskrevet til 30% på andendagen, og dieselgeneratoren startes på tredjedagen (supplerer 71540 grader/dag)

9. Udstyrsliste

,

10. Pålidelighed og økonomi

10.1. Pålidelighedsdesign

• Fotovoltaisk støvmodstand: Nanobelægning på modulets overflade (reducerer støvvedhæftning ved 30%), rengøres en gang om ugen
• Energilagring redundans: 30MWh (villa), 25MWh (højhus) i et enkelt område, inklusive 10% backup kapacitet, kan støtte andre områder
• Strømforsyningsgaranti: systemtilgængelighed ≥ 99.8% (strømafbrydelse ≤ 7 timer om året),
• Husholdningsopbevaring forbedrer pålideligheden: Husholdningsopbevaring i store villaer kan understøtte 5% af samfundets samlede belastning (om 6,000 grader/dag), og reducere antallet af dieselgeneratorstarter i ekstreme tilfælde; husholdningsopbevaring er forbundet med hovednettet: gennem EMS, “hovednettets prioritet, husholdningsopbevaring anvendes” for at undgå ø-effekten

11. Resumé af løsningen

Denne løsning opnår standardiseret systemkonfiguration og fleksibel udvidelse gennem det modulære design af “5MWh energilagring + 1.5MW solcelle”. Det nytilkomne højspændingsanlæg, koblingsskab og andet udstyr forbedrer det elektriske sikkerhedsforbindelse, og husholdningsopbevaring af store villaer forbedrer strømforsyningens redundans. Løsningen opfylder behovene for ren off-grid drift af irakiske boligsamfund, tilpasser sig de miljømæssige karakteristika i Mellemøstens ørkenområde, og klarer sig godt med hensyn til pålidelighed og økonomi. Husstandens opbevaringsskala kan justeres i henhold til det faktiske antal store villaer , eller afstanden mellem solcellemoduler kan optimeres til at tilpasse sig et mindre tagareal.