Solución de diseño completa fuera de la red para áreas residenciales iraquíes

Almacenamiento de energía fotovoltaica + Solución de diseño completa de generador diésel fuera de la red para áreas residenciales iraquíes

1. Descripción general de la solución

Este plan diseña un sistema de energía puramente fuera de la red para zonas residenciales iraquíes., con la idea central de “fotovoltaica + almacenamiento de energía como principal, emergencia del generador diesel“: utilizando una unidad de almacenamiento de energía de 5MWh como módulo básico, configurado por región (4 áreas de villa 30MWh cada una, 2 áreas de gran altura 25MWh cada una), un único sistema con almacenamiento de energía fotovoltaica/conjunto de 1,5MW (total 51MW), A través de conexión directa DC-DC para lograr energía fotovoltaica. 4 horas de almacenamiento total de energía, para satisfacer la demanda eléctrica diaria de 122,500 kWh. El sistema está conectado a la red a baja tensión., Se agregan transformadores de aislamiento en áreas de gran altura para garantizar la seguridad., y generadores diesel (2 5megavatio) Sólo se utilizan para hacer frente a condiciones climáticas extremas.. Para villas grandes, Puede optar por agregar un almacenamiento de energía doméstico de 30 kWh para mejorar la estabilidad del suministro de energía., o puedes usar la solución básica (sin almacenamiento doméstico) para reducir costos. Ambos modos son adecuados para ambientes con altas temperaturas y mucho polvo en el desierto de Medio Oriente..

2. Parámetros centrales y marco de diseño.

2.1. Parámetros clave

• Consumo total de electricidad: 3500 hogares x 35 kWh/hogar/día = 122500 kWh/día (El consumo medio de electricidad de villas y edificios de gran altura se calcula en función del valor medio de 35 kWh)
• Requisitos básicos de almacenamiento de energía: encontrarse 100% del consumo eléctrico a lo largo del día (122,500 kWh/día), Y el generador diésel no arrancará a menos que existan circunstancias especiales. (clima extremo durante más de 3 dias consecutivos).
• Requisitos de carga fotovoltaica: Cargue completamente el sistema de almacenamiento de energía dentro de 4 horas (necesita cubrir el consumo de energía en tiempo real durante la carga + cantidad de carga de almacenamiento de energía)​
• configuración de PCS: Configurado en una proporción de 1/4 de la capacidad de almacenamiento de energía, utilizando un sistema de 1,45 MW de marca de primer nivel (compatible con conexión a red de bajo voltaje de 1500 V → 400 V)
• División de área: 6 áreas de almacenamiento de energía (incluido 2 áreas de gran altura, que requieren transformadores de aislamiento)​
• Luz solar equivalente: 1790 horas/año → 4.9 horas por dia (sol pico)​
• Eficiencia del sistema: Fotovoltaica → almacenamiento de energía (Conexión directa CC-CC) eficiencia 0.92, descarga de almacenamiento de energía → eficiencia de carga 0.88, Eficiencia integral de carga y descarga 0,81​
• Sistema de almacenamiento de energía: Adopta una configuración estándar de 5MWh/set., y la capacidad total se ajusta a 170MWh (satisfacer la demanda eléctrica de 122,500 kWh/día, y es múltiplo de 5)​
• Almacenamiento de energía doméstico: las villas de gran tamaño están equipadas con 30kWh/hogar (asumiendo que hay 200 villas de gran tamaño , contabilidad de 10% del número total de villas), y conectado a la red comunitaria.

2.2. Lógica de diseño

Con el “5Unidad de almacenamiento de energía MWh” como módulo básico, cada área se compone de varios módulos, equipado con fotovoltaica, convergencia, conversión y otros equipos; El almacenamiento de energía doméstico se utiliza como complemento para mejorar la flexibilidad del suministro de energía.. Siguiendo la lógica de configuración del desierto de Medio Oriente, La energía fotovoltaica es responsable de 85% del consumo medio diario de electricidad + carga de almacenamiento de energía, y el almacenamiento de energía está configurado en 1.2 veces el consumo medio diario de electricidad (para hacer frente a las fluctuaciones a corto plazo). ​

3. Configuración del sistema de almacenamiento de energía.

3.1. Capacidad total y distribución regional

• Demanda teórica: 122500 kWh/día ÷ eficiencia de descarga 0.88 ≈ 139205 kWh (cantidad de electricidad a almacenar)​
• Configuración real: 1.2 diseño de redundancia de tiempos (para hacer frente a la degradación de la batería y la carga extrema) → 139205 kWh× 1.2 ≈ 167046 kWh, ajustado a 170MWh (cumplir con los múltiples requisitos de 5)​
• Configuración de una sola región:
• zona de villas (4): 30 MWh cada uno → 30MWh÷5MWh/unidad = 6 unidades/área (4×6=24 unidades en total)
• Zonas de gran altura (2): 25MWh cada uno → 25MWh÷5MWh/conjunto = 5 conjuntos/área (2×5=10 series en total)​
• Parámetros de la batería: 5MWh/juego para batería de fosfato de hierro y litio (1500En DC, ciclo de vida 6000 veces, profundidad de descarga 80% → disponible 4MWh/juego)​
• La configuración de villa y rascacielos puede ajustar el esquema de configuración de almacenamiento de energía de acuerdo con la carga de energía real

3.2. 5Unidad de almacenamiento de energía MWh que respalda el diseño (módulo básico)

• Composición del módulo: 5Compartimento de batería MWh (incluyendo BMS) + 1 conjunto de PCS de 1,45MW de una marca de primer nivel + 1 conjunto de DC-DC gabinete de conexiones
• Soporte fotovoltaico: Cada 5 MWh de almacenamiento de energía debe combinarse con 1,5 MW de energía fotovoltaica. (encontrarse 4 horas de carga completa: 1.5MW×4h×0,92 eficiencia = 5,52MWh, cubriendo las necesidades de carga de almacenamiento de energía)​
• Lógica de conexión: La energía fotovoltaica se conecta a un almacenamiento de energía de 5 MWh a través de un gabinete combinador → DC-DC se conecta directamente a la red regional de 400 V a través de PCS

4. Composición del sistema regional de almacenamiento de energía.

4.1. 5Lista de equipos de unidades de almacenamiento de energía MWh

​

4.2 Integración del sistema regional de almacenamiento de energía.

• zona de villas (30MWh): 6 5Las unidades de MWh están conectadas en paralelo y conectadas a la red eléctrica regional a través de una aparamenta de baja tensión de 10 MW. (400V).
• zona de gran altura (25MWh): 5 5Unidades MWh en paralelo, equipado con 5 1.5 Transformadores de aislamiento MVA + 8Aparamenta de baja tensión MW
• transformador de aislamiento (rascacielos): cableado dyn11, supresión del tercer armónico, impedancia de cortocircuito 6%, cumplir con los requisitos de puesta a tierra de áreas residenciales

4.3 Almacenamiento de energía doméstico para villas grandes

• Capacidad de almacenamiento del hogar: 200 hogares × 30kWh / hogar = 6MWh (fosfato de hierro y litio, profundidad de descarga 80% → disponible 24kWh / familiar)​
• Inversor: 30Almacenamiento doméstico kWh con inversor de 5kW (admite conexión a red de 400 V, con función anti-flujo inverso)​
• Lógica de operación: Priorizar el uso propio, y fusionar el excedente de energía con la red eléctrica comunitaria. Cuando hay escasez de energía, tomar energía de la red (cuando SOC < 20%)

5. Configuración del sistema fotovoltaico

5.1. Derivación de capacidad instalada

• La cantidad de electricidad necesaria para completar 4 horas:
• Capacidad de carga de almacenamiento de energía: 170MWh (almacenamiento total de energía) × 80% (cargado al máximo) ÷ eficiencia de carga 0.92 ≈ 148,91MWh​
• 4 horas de consumo eléctrico en tiempo real: 122500 kWh/día×(4/24)≈20417 kWh​
• Demanda total de electricidad: 148910 kWh + 20417 kwh = 169327 kWh​
• Capacidad instalada fotovoltaica: 169327 grados ÷ 4 horas ÷ eficiencia del sistema 0.81 (incluyendo pérdidas de componentes y cables) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Configuración final: 52.5megavatio (combinado con almacenamiento de energía de 5MWh y energía fotovoltaica de 1,5MW, 34 conjuntos × 1,5MW = 51MW, más 1MW de fotovoltaica para grandes villas, un total de 52MW)

5.2 Almacenamiento de energía único de 5 MWh con energía fotovoltaica

• Capacidad instalada: 1.5megavatio (cumplir con la carga de 4 horas: 1.5MW×4h×0,92 eficiencia = 5,52MWh, cubriendo las necesidades de carga de almacenamiento de energía)​
• Número de módulos: 1.5MW÷0,69kW/módulo≈2174 módulos (690módulos W)​
• Diseño de convergencia: Conexión en serie al gabinete de convergencia de 1,5 MW (incluyendo protección contra rayos y protección contra fusibles)

5.3 Asignación fotovoltaica regional ( Opcional para techo de villa. )

• Zona de villa individual (30Almacenamiento de energía MWh): 6 conjuntos de módulos de 5MWh → 6×1,5MW=9MW fotovoltaicos
• Asignación de villa unifamiliar: 2,000 hogares (villas ordinarias) estará equipado con una media de 51MW de potencia fotovoltaica → 25,5kW/hogar (25.5kW÷0,69kW/bloque≈37 bloques/hogar)​
• Área del techo: 37 bloques × 2.31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/hogar (villa ordinaria), las villas grandes reservan 10㎡ adicionales para almacenamiento fotovoltaico doméstico

5.4 Confluencia y conexión fotovoltaica

• Gabinete combinador: 1 gabinete combinador (CC 1500 V, corriente nominal 1250A) por cada 1,5MW de potencia fotovoltaica, un total de 34 gabinetes (igualando el número de conjuntos de almacenamiento de energía de 5MWh)
• cable CC: Cable (90°C resistencia a la temperatura, resistencia al polvo y resistencia al envejecimiento), fotovoltaica → combinador → DC-DC → almacenamiento de energía

6. Configuración de equipos eléctricos clave.

6.1 Aparamenta de baja tensión (C.A.)​

• Presupuesto: 400V CA, corriente nominal , equipado con disyuntor tipo cajón
• Cantidad: 6 conjuntos (1 conjunto por área ), área de gran altura con interfaz de transformador de aislamiento
• Función de protección: sobrecorriente, sobretensión, protección de secuencia cero, y disparo del enlace PCS

6.2 Equipo de soporte del generador diesel.

• Armario de distribución del generador: 10 1 Generadores diésel de MW, cada uno equipado con 1 armario de distribución (incluido el dispositivo síncrono conectado a la red)
• Armario de distribución ATS: 10 unidades (interruptor de transferencia automática, tiempo de conmutación <50EM), conectar el generador y la red eléctrica principal de la comunidad

6.3 Equipos de medición y seguimiento.

• medidor de puerta de enlace: 1 nivel 0.2 medidor inteligente por área (monitorización de la producción fotovoltaica, carga y descarga de almacenamiento de energía, y consumo de energía de carga)​
• Monitores ambientales: 6 (1 por área), monitoreo de temperatura, concentración de polvo, velocidad del viento (vinculado con la limpieza fotovoltaica)​

7. Generadores diésel y soporte de emergencia.

7.1 Configuración del generador diésel

• Capacidad: Mantener 10 unidades de 1000 W. (10 megavatios en total), combinado con 170 MWh de almacenamiento de energía (encontrarse 3 Días de suministro eléctrico en condiciones climáticas extremas.)

7.2 Optimización de la lógica de inicio

• Nivel 1 desencadenar: SOC de almacenamiento de energía regional < 15% y salida fotovoltaica < 30% (perdurable 12 horas)​
• Disparador de segundo nivel: 2 o más áreas están fuera de servicio al mismo tiempo, o el SOC promedio del almacenamiento doméstico es menor que 10% ( alarma centralizada para villas grandes )

8. Lógica de operación del sistema

8.1 Almacenamiento de energía único de 5MWh + 1.5Operación fotovoltaica MW

• Mañana ( acerca de 8 :00-12 : 00 ) : La fotovoltaica da prioridad a la carga del almacenamiento de energía (1.5megavatios de potencia total), cargar el almacenamiento de energía desde 20% a 100% dentro 4 horas
• Tarde ( acerca de 12 :00-18:00): Alimentación fotovoltaica directamente, exceso de energía para complementar el almacenamiento de energía (mantener COS ≥ 90% )
• Noche (18:00- 8:00 ): El almacenamiento de energía se descarga a través de PCS y se distribuye según la demanda de carga regional. (La descarga máxima de un solo conjunto es de 1,45 MW.)

8.2 Coordinación regional (tomando como ejemplo 30MWh en el área de la villa)​

• 6 conjuntos de unidades de 5MWh están conectados en paralelo, con una capacidad de descarga total de 6×1,45MW=8,7MW​
• Carga máxima (18:00-22:00): 6 establece la descarga simultáneamente para satisfacer la demanda máxima regional de aproximadamente 8 MW
• Horas valle (2:00-6:00): 2-3 los juegos son suficientes, y el resto están en modo de espera

8.3 Coordinación de depósitos domésticos para villas de gran tamaño.

• Mediodía (12:00-14:00): Generación de energía fotovoltaica doméstica → Se da prioridad a la climatización doméstica (carga máxima), y la energía restante se incorpora a la red eléctrica comunitaria
• Noche (20:00-22:00): Descargas de almacenamiento doméstico para complementar el consumo de electricidad del hogar y reducir la presión de la descarga de almacenamiento de energía en la comunidad
• Estado de emergencia: Cuando falla la red eléctrica comunitaria, el almacenamiento doméstico cambia automáticamente al modo fuera de la red (secundario 4 horas de suministro de energía para cargas domésticas clave)​

8.4 Respuesta al clima extremo (3 días consecutivos de tormentas de arena)​

• La producción fotovoltaica cae a 20% → generación de energía promedio diaria 52MW×4,9 horas×0,2=50,96MWh​
• El almacenamiento de energía se descarga a 50% el primer dia, dado de alta a 30% el segundo dia, y el generador diesel se pone en marcha al tercer día. (complementando 71540 grados/día)

9. Lista de equipos

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10. Fiabilidad y Economía

10.1. Diseño de confiabilidad

• Resistencia al polvo fotovoltaico: Nanorecubrimiento en la superficie del módulo. (reduce la adherencia del polvo al 30%), limpiado una vez por semana
• Redundancia de almacenamiento de energía: 30MWh (villa), 25MWh (rascacielos) en una sola zona, incluido 10% capacidad de respaldo, puede apoyar otras áreas
• Garantía de suministro de energía: disponibilidad del sistema ≥ 99.8% (corte de energía ≤ 7 horas por año)​
• El almacenamiento doméstico mejora la confiabilidad: El almacenamiento doméstico en villas grandes puede ayudar 5% de la carga total de la comunidad (acerca de 6,000 grados/día), y reducir el número de arranques del generador diésel en casos extremos; El almacenamiento doméstico está conectado a la red principal.: A través del ccsme, “prioridad de la red principal, se utiliza almacenamiento doméstico” para evitar el efecto isla

11. Resumen de la solución

Esta solución logra una configuración estandarizada del sistema y una expansión flexible a través del diseño modular de “5Almacenamiento de energía MWh + 1.5megavatios fotovoltaicos”. La nueva aparamenta de alta tensión, El gabinete de conexiones y otros equipos mejoran el enlace de seguridad eléctrica., y el almacenamiento doméstico de villas de gran tamaño mejora la redundancia del suministro de energía. La solución satisface las necesidades del funcionamiento puramente fuera de la red de las comunidades residenciales iraquíes, Se adapta a las características ambientales de la zona desértica de Oriente Medio., y funciona bien en términos de confiabilidad y economía. La escala de almacenamiento del hogar se puede ajustar según el número real de villas de gran tamaño. , o el espacio entre módulos fotovoltaicos se puede optimizar para adaptarse a un área de techo más pequeña.