Πλήρης σχεδιαστική λύση εκτός δικτύου για κατοικημένες περιοχές του Ιράκ

Φωτοβολταϊκή αποθήκευση ενέργειας + Πλήρης σχεδιαστική λύση εκτός δικτύου γεννήτριας ντίζελ για κατοικημένες περιοχές του Ιράκ

1. Επισκόπηση λύσης

Αυτό το σχέδιο σχεδιάζει ένα καθαρό ενεργειακό σύστημα εκτός δικτύου για κατοικημένες περιοχές του Ιράκ, με βασική ιδέα του “φωτοβολταϊκά + αποθήκευση ενέργειας ως κύρια, έκτακτης ανάγκης γεννήτριας ντίζελ“: χρησιμοποιώντας μονάδα αποθήκευσης ενέργειας 5 MWh ως βασική μονάδα, διαμορφωμένο ανά περιοχή (4 Χώροι βίλας 30MWh έκαστος, 2 πολυώροφες περιοχές 25MWh έκαστη), ένα ενιαίο σύστημα με 1,5MW φωτοβολταϊκά/σετ αποθήκευσης ενέργειας (σύνολο 51MW), μέσω απευθείας σύνδεσης DC-DC για την επίτευξη φωτοβολταϊκών 4 ώρες πλήρης αποθήκευση ενέργειας, για την κάλυψη της ημερήσιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας 122,500 kWh. Το σύστημα συνδέεται με το δίκτυο σε χαμηλή τάση, Οι μετασχηματιστές απομόνωσης προστίθενται σε ψηλούς χώρους για να διασφαλιστεί η ασφάλεια, και γεννήτριες ντίζελ (2 5MW) χρησιμοποιούνται μόνο για την αντιμετώπιση ακραίων καιρικών συνθηκών. Για μεγάλες βίλες, μπορείτε να επιλέξετε να προσθέσετε οικιακή αποθήκευση ενέργειας 30 kWh για να βελτιώσετε τη σταθερότητα του τροφοδοτικού, ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη βασική λύση (χωρίς οικιακή αποθήκευση) για μείωση του κόστους. Και οι δύο λειτουργίες είναι κατάλληλες για το περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής σκόνης στην έρημο της Μέσης Ανατολής.

2. Βασικές παράμετροι και πλαίσιο σχεδίασης

2.1. Βασικές παράμετροι

• Συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας: 3500 νοικοκυριά x 35 kWh/νοικοκυριό/ημέρα = 122500 kWh/ημέρα (η μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε βίλες και πολυώροφα κτίρια υπολογίζεται με βάση τη διάμεση τιμή του 35 kWh)
• Βασικές απαιτήσεις αποθήκευσης ενέργειας: συναντώ 100% της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας (122,500 kWh/ημέρα), και η γεννήτρια ντίζελ δεν θα ξεκινήσει εκτός εάν υπάρχουν ειδικές συνθήκες (ακραία καιρικά φαινόμενα για περισσότερο από 3 συνεχόμενες μέρες).
• Απαιτήσεις φόρτισης φωτοβολταϊκών: Φορτίστε πλήρως το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μέσα 4 ώρες (πρέπει να καλύψει την κατανάλωση ενέργειας σε πραγματικό χρόνο κατά τη φόρτιση + ποσό χρέωσης αποθήκευσης ενέργειας),
• Διαμόρφωση PCS: Διαμορφώθηκε σε αναλογία 1/4 της ικανότητας αποθήκευσης ενέργειας, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα πρώτης κατηγορίας μάρκας 1,45 MW (υποστηρίζει σύνδεση δικτύου χαμηλής τάσης 1500V→400V)
• Διαίρεση περιοχής: 6 χώρους αποθήκευσης ενέργειας (συμπεριλαμβανομένου 2 πολυόροφων περιοχές, που απαιτούν μετασχηματιστές απομόνωσης),
• Ισοδύναμη ηλιοφάνεια: 1790 ώρες/έτος → 4.9 ώρες την ημέρα (κορυφαία ηλιοφάνεια),
• Αποδοτικότητα συστήματος: Φωτοβολταϊκά → αποθήκευση ενέργειας (Απευθείας σύνδεση DC-DC) αποδοτικότητα 0.92, εκφόρτιση αποθήκευσης ενέργειας → απόδοση φορτίου 0.88, συνολική απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης 0,81​
• Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας: υιοθετεί τυπική διαμόρφωση 5MWh/set, και η συνολική ισχύς προσαρμόζεται στα 170MWh (κάλυψη της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας 122,500 kWh/ημέρα, και είναι πολλαπλάσιο του 5),
• Οικιακή αποθήκευση ενέργειας: Οι μεγάλες βίλες είναι εξοπλισμένες με 30kWh/οικιακό (υποθέτοντας ότι υπάρχουν 200 βίλες μεγάλου μεγέθους , λογοδοσία 10% του συνολικού αριθμού των επαύλεων), και συνδέεται με το κοινοτικό δίκτυο.

2.2. Design Logic

Με το “5MWh μονάδα αποθήκευσης ενέργειας” ως βασική ενότητα, κάθε περιοχή αποτελείται από πολλές ενότητες, εξοπλισμένο με φωτοβολταϊκά, σύγκλιση, μετατροπή και άλλος εξοπλισμός; Η οικιακή αποθήκευση ενέργειας χρησιμοποιείται ως συμπλήρωμα για τη βελτίωση της ευελιξίας της παροχής ρεύματος. Ακολουθώντας τη λογική διαμόρφωσης της ερήμου της Μέσης Ανατολής, τα φωτοβολταϊκά είναι υπεύθυνα για 85% της μέσης ημερήσιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας + φόρτιση αποθήκευσης ενέργειας, και η αποθήκευση ενέργειας έχει ρυθμιστεί στο 1.2 φορές η μέση ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (για να αντιμετωπίσει τις βραχυπρόθεσμες διακυμάνσεις). ,

3. Διαμόρφωση συστήματος αποθήκευσης ενέργειας

3.1. Συνολική χωρητικότητα και περιφερειακή κατανομή

• Θεωρητική απαίτηση: 122500 kWh/ημέρα ÷ απόδοση εκφόρτισης 0.88 ≈ 139205 kWh (ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που θα αποθηκευτεί),
• Πραγματική διαμόρφωση: 1.2 φορές σχεδιασμός πλεονασμού (για να αντιμετωπίσετε την υποβάθμιση της μπαταρίας και το υπερβολικό φορτίο) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, ρυθμίστηκε στα 170 MWh (ικανοποιώντας την πολλαπλή απαίτηση του 5),
• Διαμόρφωση μίας περιοχής:
• Περιοχή βίλας (4): 30 MWh το καθένα → 30MWh÷5MWh/μονάδα = 6 μονάδες/περιοχή (4×6=24 μονάδες συνολικά)
• Πολυώροφες περιοχές (2): 25MWh κάθε → 25MWh÷5MWh/σύνολο = 5 σύνολα/περιοχή (2×5=10 σετ συνολικά),
• Παράμετροι μπαταρίας: 5MWh/σετ για συστοιχία μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου (1500Στο DC, κύκλος ζωής 6000 φορές, βάθος εκκένωσης 80% → διαθέσιμο 4MWh/σετ),
• Η βίλα και η πολυκατοικία μπορούν να προσαρμόσουν το σχήμα διαμόρφωσης αποθήκευσης ενέργειας σύμφωνα με το πραγματικό φορτίο ισχύος

3.2. 5MWh μονάδα αποθήκευσης ενέργειας που υποστηρίζει σχεδιασμό (βασική ενότητα)

• Σύνθεση ενότητας: 5Θήκη μπαταρίας MWh (συμπεριλαμβανομένου του BMS) + 1 σετ 1,45 MW PCS πρώτης μάρκας + 1 σετ DC-DC ντουλάπι διασταύρωσης
• Υποστήριξη φωτοβολταϊκών: Κάθε 5MWh αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να αντιστοιχίζεται με 1,5MW φωτοβολταϊκής ισχύος (να συναντηθούμε 4 ώρες πλήρους φόρτισης: 1.5MW×4h×0,92 απόδοση = 5,52MWh, κάλυψη αναγκών φόρτισης αποθήκευσης ενέργειας),
• Λογική σύνδεσης: Το φωτοβολταϊκό συνδέεται με αποθήκευση ενέργειας 5MWh μέσω ενός πίνακα συνδυασμού → DC-DC συνδέεται απευθείας στο τοπικό δίκτυο 400V μέσω PCS​

4. Σύνθεση περιφερειακού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας

4.1. 5Κατάλογος εξοπλισμού μονάδας αποθήκευσης ενέργειας MWh

,

4.2 Ενοποίηση περιφερειακού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας

• Περιοχή βίλας (30MWh): 6 5Οι μονάδες MWh συνδέονται παράλληλα και συνδέονται με το περιφερειακό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ενός διακόπτη χαμηλής τάσης 10 MW (400V).
• Πολυώροφος χώρος (25MWh): 5 5Μονάδες MWh παράλληλα, εξοπλισμένο με 5 1.5 Μετασχηματιστές απομόνωσης MVA + 8Μηχανισμός διανομής χαμηλής τάσης MW
• Μετασχηματιστής απομόνωσης (πολυόροφο): Καλωδίωση Dyn11, τρίτη αρμονική καταστολή, σύνθετη αντίσταση βραχυκυκλώματος 6%, πληρούν τις απαιτήσεις γείωσης των κατοικημένων περιοχών

4.3 Οικιακή αποθήκευση ενέργειας για μεγάλες βίλες

• Χωρητικότητα οικιακής αποθήκευσης: 200 νοικοκυριά × 30 kWh / νοικοκυριό = 6MWh (φωσφορικό σίδηρο λιθίου, βάθος εκκένωσης 80% → διαθέσιμο 24kWh / νοικοκυριό),
• Αντιστροφέας: 30kWh οικιακή αποθήκευση με μετατροπέα 5 kW (υποστηρίζει σύνδεση δικτύου 400V, με λειτουργία κατά της αντίστροφης ροής),
• Λογική λειτουργίας: Δώστε προτεραιότητα στην αυτοχρήση, και συγχώνευση της πλεονάζουσας ενέργειας στο κοινοτικό ηλεκτρικό δίκτυο. Όταν υπάρχει έλλειψη ρεύματος, παίρνουν ρεύμα από το δίκτυο (όταν ΣΟΚ < 20%)

5. Διαμόρφωση φωτοβολταϊκού συστήματος

5.1. Παραγωγή εγκατεστημένης ισχύος

• Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την ολοκλήρωση 4 ώρες:
• Δυνατότητα φόρτισης αποθήκευσης ενέργειας: 170MWh (συνολική αποθήκευση ενέργειας) × 80% (χρεωθεί πλήρως) ÷ αποδοτικότητα φόρτισης 0.92 ≈ 148,91 MWh
• 4 ώρες κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε πραγματικό χρόνο: 122500 kWh/ημέρα×(4/24)≈20417 kWh
• Συνολική ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Φωτοβολταϊκά εγκατεστημένη ισχύς: 169327 μοίρες ÷ 4 ώρες ÷ απόδοση συστήματος 0.81 (συμπεριλαμβανομένων των απωλειών εξαρτημάτων και καλωδίων) ≈ 52539 kW ≈ 52,5 MW​
• Τελική διαμόρφωση: 52.5MW (σε συνδυασμό με αποθήκευση ενέργειας 5MWh και φωτοβολταϊκά 1,5MW, 34 σετ × 1,5MW = 51MW, συν 1MW φωτοβολταϊκών για μεγάλες βίλες, συνολικά 52 MW)

5.2 Ενιαία Αποθήκευση Ενέργειας 5MWh με Φωτοβολταϊκό

• Εγκατεστημένη χωρητικότητα: 1.5MW (πληρούν τη φόρτιση 4 ωρών: 1.5MW×4h×0,92 απόδοση = 5,52MWh, κάλυψη αναγκών φόρτισης αποθήκευσης ενέργειας),
• Αριθμός ενοτήτων: 1.5MW÷0,69kW/module≈2174 modules (690Ενότητες W),
• Σχεδιασμός σύγκλισης: Σύνδεση σειράς σε θάλαμο σύγκλισης 1,5MW (συμπεριλαμβανομένης της αντικεραυνικής προστασίας και της ασφάλειας)

5.3 Περιφερειακή κατανομή φωτοβολταϊκών ( προαιρετικά για στέγη βίλας )

• Μονοκατοικία (30Αποθήκευση ενέργειας MWh): 6 σετ πλαισίων 5MWh → 6×1,5MW=9MW φωτοβολταϊκά
• Διανομή μονοκατοικίας: 2,000 νοικοκυριά (συνηθισμένες βίλες) θα εξοπλιστεί με μέση ισχύ 51 MW φωτοβολταϊκών → 25,5 kW/οικιακό (25.5kW÷0,69kW/μπλοκ≈37 μπλοκ/οικ),
• Περιοχή στέγης: 37 μπλοκ × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/νοικοκυριό (συνηθισμένη βίλα), Οι μεγάλες βίλες δεσμεύουν επιπλέον 10㎡ για οικιακή αποθήκευση φωτοβολταϊκών

5.4 Φωτοβολταϊκή συμβολή και σύνδεση

• Ντουλάπι συνδυασμού: 1 ντουλάπι συνδυασμού (DC 1500V, ονομαστικό ρεύμα 1250A) για κάθε 1,5 MW φωτοβολταϊκής ισχύος, σύνολο από 34 ντουλάπια (ταιριάζουν με τον αριθμό των σετ αποθήκευσης ενέργειας 5 MWh)
• καλώδιο DC: Καλώδιο (90°C αντοχή στη θερμοκρασία, αντοχή στη σκόνη και αντοχή στη γήρανση), φωτοβολταϊκά → συνδυαστής → DC-DC → αποθήκευση ενέργειας​

6. Διαμόρφωση βασικού ηλεκτρολογικού εξοπλισμού

6.1 Διακόπτης χαμηλής τάσης (AC),

• Προδιαγραφές: 400V AC, ονομαστικό ρεύμα , εξοπλισμένο με διακόπτη κυκλώματος τύπου συρταριού
• Ποσότητα: 6 σκηνικά (1 ορίζεται ανά περιοχή ), πολυώροφος χώρος με διεπαφή μετασχηματιστή απομόνωσης
• Λειτουργία προστασίας: υπερένταση, υπέρταση, προστασία μηδενικής ακολουθίας, και διακοπή σύνδεσης PCS

6.2 Εξοπλισμός υποστήριξης γεννήτριας ντίζελ

• Έπιπλο διακόπτη γεννήτριας: 10 1 MW γεννήτριες ντίζελ η καθεμία εξοπλισμένη με 1 ντουλάπι διακόπτη (συμπεριλαμβανομένης της σύγχρονης συσκευής συνδεδεμένης στο δίκτυο)
• Ντουλάπι διακόπτη ATS: 10 μονάδες (διακόπτης αυτόματης μεταφοράς, χρόνος εναλλαγής <50ms), συνδέοντας τη γεννήτρια και το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της κοινότητας

6.3 Εξοπλισμός μέτρησης και παρακολούθησης

• Μετρητής πύλης: 1 επίπεδο 0.2 έξυπνος μετρητής ανά περιοχή (παρακολούθηση της παραγωγής φωτοβολταϊκών, φόρτιση και εκφόρτιση αποθήκευσης ενέργειας, και κατανάλωση ενέργειας φορτίου),
• Περιβαλλοντικές οθόνες: 6 (1 ανά περιοχή), παρακολούθηση της θερμοκρασίας, συγκέντρωση σκόνης, ταχύτητα ανέμου (συνδέεται με φωτοβολταϊκό καθαρισμό),

7. Γεννήτριες ντίζελ και υποστήριξη έκτακτης ανάγκης

7.1 Διαμόρφωση γεννήτριας ντίζελ

• Ικανότητα: Διατηρώ 10 μονάδες του 1000 W (σύνολο 10 MW), σε συνδυασμό με 170 MWh αποθήκευσης ενέργειας (να συναντηθούμε 3 ημέρες παροχής ρεύματος σε ακραίες καιρικές συνθήκες)

7.2 Βελτιστοποίηση λογικής εκκίνησης

• Επίπεδο 1 σκανδάλη: Περιφερειακή αποθήκευση ενέργειας SOC < 15% και φωτοβολταϊκή έξοδο < 30% (διαρκής 12 ώρες),
• Σκανδάλη δεύτερου επιπέδου: 2 ή περισσότερες περιοχές είναι εκτός ισχύος ταυτόχρονα, ή ο μέσος όρος SOC της οικιακής αποθήκευσης είναι μικρότερος από 10% ( κεντρικός συναγερμός για μεγάλες βίλες )

8. Λογική λειτουργίας συστήματος

8.1 Ενιαία αποθήκευση ενέργειας 5MWh + 1.5Λειτουργία φωτοβολταϊκών MW

• Πρωί ( για 8 :00-12 : 00 ) : Η Φ/Β δίνει προτεραιότητα στη φόρτιση της αποθήκευσης ενέργειας (1.5MW πλήρης ισχύς), φόρτιση της αποθήκευσης ενέργειας από 20% προς την 100% εντός 4 ώρες
• Απόγευμα ( για 12 :00-18:00): Φωτοβολταϊκή τροφοδοσία απευθείας, υπερβολική ισχύς για τη συμπλήρωση της αποθήκευσης ενέργειας (διατήρηση SOC ≥ 90% )
• Νύχτα (18:00- 8:00 ): Η αποθήκευση ενέργειας εκφορτώνεται μέσω PCS και διανέμεται σύμφωνα με την τοπική ζήτηση φορτίου (Η μέγιστη εκφόρτιση ενός σετ είναι 1,45 MW)

8.2 Περιφερειακός συντονισμός (λαμβάνοντας ως παράδειγμα 30 MWh στην περιοχή της βίλας),

• 6 σετ μονάδων 5MWh συνδέονται παράλληλα, με συνολική ικανότητα εκφόρτισης 6×1,45MW=8,7MW​
• Φορτίο αιχμής (18:00-22:00): 6 ρυθμίζει την εκφόρτιση ταυτόχρονα για να καλύψει την περιφερειακή ζήτηση αιχμής περίπου 8 MW​
• Ώρες εκτός αιχμής (2:00-6:00): 2-3 τα σετ είναι επαρκή, και τα υπόλοιπα είναι σε κατάσταση αναμονής

8.3 Συντονισμός καταθέσεων νοικοκυριών για βίλες μεγάλου μεγέθους

• Μεσημέρι (12:00-14:00): Παραγωγή οικιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας → Προτεραιότητα δίνεται στον οικιακό κλιματισμό (φορτίο αιχμής), και η υπόλοιπη ισχύς ενσωματώνεται στο κοινοτικό ηλεκτρικό δίκτυο
• Νύχτα (20:00-22:00): Εκκενώσεις οικιακής αποθήκευσης για τη συμπλήρωση της κατανάλωσης οικιακής ηλεκτρικής ενέργειας και τη μείωση της πίεσης της εκκένωσης αποθήκευσης ενέργειας στην κοινότητα
• Κατάσταση έκτακτης ανάγκης: Όταν το κοινοτικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας αποτυγχάνει, η οικιακή αποθήκευση μεταβαίνει αυτόματα σε λειτουργία εκτός δικτύου (υποστηρίζοντας 4 ώρες παροχής ρεύματος για βασικά οικιακά φορτία),

8.4 Ανταπόκριση στα ακραία καιρικά φαινόμενα (3 συνεχόμενες μέρες με αμμοθύελλες),

• Η έξοδος ΦΒ μειώνεται σε 20% → μέση ημερήσια παραγωγή ενέργειας 52MW×4,9 ώρες×0,2=50,96MWh​
• Η αποθήκευση ενέργειας εκκενώνεται σε 50% την πρώτη μέρα, αποφορτίστηκε σε 30% τη δεύτερη μέρα, και η γεννήτρια ντίζελ ξεκινά την τρίτη μέρα (συμπληρωματική 71540 βαθμούς/ημέρα)

9. Κατάλογος εξοπλισμού

,

10. Αξιοπιστία και οικονομία

10.1. Σχεδιασμός αξιοπιστίας

• Αντοχή σε φωτοβολταϊκά σκόνη: Nano επίστρωση στην επιφάνεια της μονάδας (μειώνει την πρόσφυση της σκόνης κατά 30%), καθαρίζεται μία φορά την εβδομάδα
• Πλεονασμός αποθήκευσης ενέργειας: 30MWh (βίλα), 25MWh (πολυόροφο) σε μια ενιαία περιοχή, συμπεριλαμβανομένου 10% εφεδρική χωρητικότητα, μπορεί να υποστηρίξει άλλους τομείς
• Εγγύηση τροφοδοσίας: διαθεσιμότητα συστήματος ≥ 99.8% (διακοπή ρεύματος ≤ 7 ώρες το χρόνο),
• Η οικιακή αποθήκευση βελτιώνει την αξιοπιστία: Οικιακή αποθήκευση σε μεγάλες βίλες μπορεί να υποστηρίξει 5% του συνολικού φορτίου της κοινότητας (για 6,000 βαθμούς/ημέρα), και να μειώσει τον αριθμό των εκκινήσεων της γεννήτριας ντίζελ σε ακραίες περιπτώσεις; Η οικιακή αποθήκευση συνδέεται με το κύριο δίκτυο: μέσω EMS, “κύρια προτεραιότητα πλέγματος, χρησιμοποιείται οικιακή αποθήκευση” για να αποφευχθεί το φαινόμενο του νησιού

11. Περίληψη της Λύσης

Αυτή η λύση επιτυγχάνει τυποποιημένη διαμόρφωση συστήματος και ευέλικτη επέκταση μέσω του αρθρωτού σχεδιασμού του “5Αποθήκευση ενέργειας MWh + 1.5MW φωτοβολταϊκά”. Ο πρόσφατα προστιθέμενος διακόπτης υψηλής τάσης, ντουλάπι διασταύρωσης και άλλος εξοπλισμός βελτιώνουν τη σύνδεση ηλεκτρικής ασφάλειας, και η οικιακή αποθήκευση βίλες μεγάλου μεγέθους βελτιώνει τον πλεονασμό του τροφοδοτικού. Η λύση ανταποκρίνεται στις ανάγκες καθαρής λειτουργίας εκτός δικτύου των ιρακινών οικιστικών κοινοτήτων, προσαρμόζεται στα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά της περιοχής της ερήμου της Μέσης Ανατολής, και αποδίδει καλά από άποψη αξιοπιστίας και οικονομίας. Η κλίμακα οικιακής αποθήκευσης μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τον πραγματικό αριθμό των μεγάλων διαστάσεων βίλες , ή η απόσταση μεταξύ των φωτοβολταϊκών μονάδων μπορεί να βελτιστοποιηθεί ώστε να προσαρμόζεται σε μικρότερη επιφάνεια στέγης.