off-grid täydellinen suunnitteluratkaisu Irakin asuinalueille

Aurinkosähköinen energian varastointi + dieselgeneraattori off-grid täydellinen suunnitteluratkaisu Irakin asuinalueille

1. Ratkaisun yleiskatsaus

Tämä suunnitelma suunnittelee puhtaan verkon ulkopuolisen energiajärjestelmän Irakin asuinalueille, ydinajatuksen kanssa “aurinkosähkö + energian varastointi pääasiallisena, dieselgeneraattorin hätätilanne“: perusmoduulina 5MWh energiavarastoyksikköä, määritetty alueen mukaan (4 huvila-alueet 30MWh kukin, 2 kerrostaloalueet 25 MWh kukin), yksi järjestelmä, jossa on 1,5 MW aurinkosähkö/settienergian varastointi (yhteensä 51MW), suoran DC-DC-liitännän kautta aurinkosähkön saavuttamiseksi 4 tunnin täyden energian varastoinnin, päivittäisen sähköntarpeen tyydyttämiseksi 122,500 kWh. Järjestelmä on kytketty verkkoon matalalla jännitteellä, Eristysmuuntajia lisätään korkeisiin tiloihin turvallisuuden takaamiseksi, ja dieselgeneraattoreita (2 5MW) käytetään vain äärimmäisissä sääolosuhteissa. Suuriin huviloihin, Voit lisätä 30 kWh:n kotitalouksien energian varastointia virransyötön vakauden parantamiseksi, tai voit käyttää perusratkaisua (ei kodin säilytystilaa) kustannusten vähentämiseksi. Molemmat tilat soveltuvat Lähi-idän aavikon korkeaan lämpötilaan ja pölyiseen ympäristöön.

2. Ydinparametrit ja suunnittelukehys

2.1. Tärkeimmät parametrit

• Sähkön kokonaiskulutus: 3500 kotitaloudet x 35 kWh/kotitalo/päivä = 122500 kWh/päivä (huviloiden ja kerrostalojen keskimääräinen sähkönkulutus lasketaan mediaaniarvon perusteella 35 kWh)
• Energian varastoinnin perusvaatimukset: tavata 100% koko päivän sähkönkulutuksesta (122,500 kWh/päivä), ja dieselgeneraattori ei käynnisty, ellei ole erityisiä olosuhteita (äärimmäinen sää yli 3 peräkkäisiä päiviä).
• Aurinkosähkölatausvaatimukset: Lataa sisällä oleva energian varastointijärjestelmä täyteen 4 tuntia (on katettava reaaliaikainen virrankulutus latauksen aikana + energian varastointilatausmäärä)​
• PCS-kokoonpano: Konfiguroitu suhteessa 1/4 energian varastointikapasiteetista, käyttäen ensiluokkaista 1,45 MW:n järjestelmää (tukee 1500V→400V pienjänniteverkkoliitäntää)
• Aluejako: 6 energian varastointialueet (mukaan lukien 2 kerrostaloalueet, jotka vaativat eristysmuuntajia)​
• Vastaava auringonpaiste: 1790 tuntia/vuosi → 4.9 tuntia päivässä (huippu auringonpaistetta)​
• Järjestelmän tehokkuus: Aurinkosähkö → energian varastointi (DC-DC suora liitäntä) tehokkuutta 0.92, energian varastoinnin purkaminen → kuormituksen tehokkuus 0.88, kattava lataus- ja purkuteho 0,81
• Energian varastointijärjestelmä: ottaa käyttöön 5MWh/set standardikokoonpanon, ja kokonaiskapasiteetti on säädetty 170 MWh:iin (sähköntarpeen täyttämiseen 122,500 kWh/päivä, ja on moninkertainen 5)​
• Kotitalouksien energian varastointi: isot huvilat on varustettu 30kWh/kotitalous (olettaen, että niitä on 200 suurikokoisia huviloita , kirjanpito 10% Huviloiden kokonaismäärästä), ja yhdistetty verkkoon.

2.2. Suunnittelulogiikka

kanssa “5MWh energian varastointiyksikkö” perusmoduulina, jokainen alue koostuu useista moduuleista, varustettu aurinkosähköllä, lähentymistä, muuntaminen ja muut laitteet; kotitalouksien energian varastointia käytetään lisänä tehonsyötön joustavuuden parantamiseksi. Lähi-idän aavikon konfigurointilogiikkaa noudattaen, aurinkosähkö on vastuussa 85% keskimääräisestä päivittäisestä sähkönkulutuksesta + energian varastointilataus, ja energian varastointi on määritetty osoitteessa 1.2 kertaa keskimääräinen päivittäinen sähkönkulutus (selviytymään lyhytaikaisista vaihteluista). ​

3. Energian varastointijärjestelmän konfigurointi

3.1. Kokonaiskapasiteetti ja alueellinen jakelu

• Teoreettinen kysyntä: 122500 kWh/vrk ÷ tyhjennysteho 0.88 ≈ 139205 kWh (varastoitavan sähkön määrä)​
• Todellinen kokoonpano: 1.2 kertaa redundanssin suunnittelu (kestääkseen akun heikkenemistä ja äärimmäistä kuormitusta) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, säädetty 170 MWh:iin (moninkertaisen vaatimuksen täyttäminen 5)​
• Yhden alueen kokoonpano:
• Villa alue (4): 30 MWh kukin → 30MWh÷5MWh/yksikkö = 6 yksikköä/pinta-ala (4× 6 = yhteensä 24 yksikköä)
• Korkea kerrostaloalueet (2): 25MWh kukin → 25MWh÷5MWh/sarja = 5 sarjaa/alue (2×5 = yhteensä 10 sarjaa)​
• Akun parametrit: 5MWh/sarja litiumrautafosfaattiakulle (1500DC:ssä, syklin käyttöikä 6000 kertaa, purkaussyvyys 80% → käytettävissä 4MWh/sarja)​
• Villa- ja kerrostalokokoonpano voi säätää energian varastointikokoonpanoa todellisen tehokuorman mukaan

3.2. 5MWh energiavarasto tukee suunnittelua (perusmoduuli)

• Moduulin kokoonpano: 5MWh akkutila (mukaan lukien BMS) + 1 sarja 1,45 MW PCS ensimmäisen tason tuotemerkki + 1 sarja DC-DC kytkentäkaappi
• Aurinkosähköinen tuki: Jokaista 5 megawattituntia energian varastointia varten on yhdistettävä 1,5 MW aurinkosähkötehoa (tavata 4 tuntia täydellä latauksella: 1.5MW×4h×0,92 hyötysuhde = 5,52MWh, kattaa energiavarastojen lataustarpeet)​
• Yhteyden logiikka: PV on kytketty 5MWh:n energiavarastoon yhdistelmäkaapin kautta → DC-DC on kytketty suoraan alueelliseen 400 V verkkoon PCS:n kautta.

4. Alueellisen energian varastointijärjestelmän kokoonpano

4.1. 5MWh energian varastointiyksiköiden laiteluettelo

​

4.2 Alueellinen energian varastointijärjestelmien integrointi

• Villa alue (30MWh): 6 5MWh-yksiköt on kytketty rinnan ja kytketty alueelliseen sähköverkkoon 10 MW:n pienjännitekojeiston kautta (400V).
• Korkea kerrostaloalue (25MWh): 5 5MWh-yksiköt rinnakkain, varustettu 5 1.5 MVA-eristysmuuntajat + 8MW pienjännitekojeisto
• Eristysmuuntaja (korkea kerrostalo): Dyn11 johdotus, kolmas harmoninen vaimennus, oikosulkuimpedanssi 6%, täyttää asuinalueiden maadoitusvaatimukset

4.3 Kotitalouksien energiavarasto suuriin huviloihin

• Kotitalouksien säilytyskapasiteetti: 200 kotitaloudet × 30 kWh / kotitalous = 6 MWh (litiumrautafosfaatti, purkaussyvyys 80% → käytettävissä 24 kWh / kotitalous)​
• Invertteri: 30kWh kotitalousvarasto 5kW invertterillä (tukee 400V verkkoliitäntää, paluuvirtauksen estotoiminnolla)​
• Toiminnan logiikka: Priorisoi omakäyttö, ja yhdistää ylijäämäsähkö yhteisön sähköverkkoon. Kun sähköstä on pulaa, ottaa sähköä verkosta (kun SOC < 20%)

5. Aurinkosähköjärjestelmän kokoonpano

5.1. Asetetun kapasiteetin johtaminen

• Sisääntuloon tarvittava sähkön määrä 4 tuntia:
• Energian varastointikapasiteetti: 170MWh (kokonaisenergian varastointi) × 80% (ladattu täyteen) ÷ lataustehokkuus 0.92 ≈ 148,91 MWh​
• 4 tunnin reaaliaikainen sähkönkulutus: 122500 kWh/päivä×(4/24)≈20417 kWh
• Sähkön kokonaistarve: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Asennettu aurinkosähkökapasiteetti: 169327 astetta ÷ 4 tuntia ÷ järjestelmän tehokkuus 0.81 (mukaan lukien komponenttien ja kaapelien häviöt) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Lopullinen kokoonpano: 52.5MW (yhdistettynä 5 MWh energian varastointiin ja 1,5 MW aurinkosähköön, 34 sarjat × 1,5MW = 51MW, plus 1 MW aurinkosähköä suuriin huviloihin, yhteensä 52MW)

5.2 Yksittäinen 5 MWh energian varastointi aurinkosähköllä

• Asennettu kapasiteetti: 1.5MW (täyttää 4 tunnin latauksen: 1.5MW×4h×0,92 hyötysuhde = 5,52MWh, kattaa energiavarastojen lataustarpeet)​
• Moduulien lukumäärä: 1.5MW÷0,69 kW/moduuli≈2174 moduulia (690W moduulit)​
• Konvergenssisuunnittelu: Sarjaliitäntä 1,5 MW:n konvergenssikaappiin (mukaan lukien ukkossuoja ja sulake)

5.3 Alueellinen aurinkosähköjako ( valinnainen huvilan katolle )

• Yhden huvilan alue (30MWh energian varastointi): 6 5 MWh moduulien sarjat → 6 × 1,5 MW = 9 MW aurinkosähkö
• Yhden perheen huvilan jako: 2,000 kotitaloudet (tavallisia huviloita) varustetaan keskimäärin 51 MW aurinkosähköteholla → 25,5 kW/kotitalo (25.5kW÷0,69 kW/talo≈37 lohkoa/kotitalo)​
• Kattoalue: 37 lohkot × 2,31 ㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/kotitalous (tavallinen huvila), suuret huvilat varaavat vielä 10 ㎡ kotitalouksien aurinkosähkövarastointiin

5.4 Aurinkosähköyhtymä ja yhteys

• Yhdistelmäkaappi: 1 yhdistelmäkaappi (DC 1500V, nimellisvirta 1250A) jokaista 1,5 MW aurinkosähkötehoa kohden, yhteensä 34 kaapit (vastaa 5 MWh:n energiavarastosarjojen määrää)
• DC-kaapeli: Kaapeli (90°C temperature resistance, dust resistance and aging resistance), photovoltaic → combiner → DC-DC → energy storage​

6. Configuration of key electrical equipment

6.1 Low voltage switchgear (AC)​

• Tekniset tiedot: 400V AC, rated current , equipped with drawer type circuit breaker​
• Quantity: 6 sets (1 set per area ), high-rise area with isolation transformer interface
• Protection function: ylivirta, overvoltage, zero sequence protection, and PCS linkage tripping

6.2 Diesel generator supporting equipment

• Generator switch cabinet: 10 1 MW diesel generators each equipped with 1 switch cabinet (including synchronous grid-connected device)
• ATS switch cabinet: 10 yksiköitä (automatic transfer switch, switching time <50MS), connecting the generator and the community main power grid

6.3 Measuring and monitoring equipment

• Gateway meter: 1 taso 0.2 smart meter per area (monitoring photovoltaic output, energy storage charging and discharging, and load power consumption)​
• Environmental monitors: 6 (1 per area), monitoring temperature, dust concentration, wind speed (linked with photovoltaic cleaning)​

7. Diesel generators and emergency support

7.1 Diesel generator configuration

• Kapasiteetti: ylläpitää 10 units of 1000 W (total 10MW), matched with 170MWh of energy storage (tavata 3 days of power supply in extreme weather conditions)

7.2 Startup Logic Optimization

• Level 1 trigger: Regional energy storage SOC < 15% and photovoltaic output < 30% (lasting 12 tuntia)​
• Second level trigger: 2 or more areas are out of power at the same time, or the average SOC of household storage is less than 10% ( centralized alarm for large villas )

8. System operation logic

8.1 Single 5MWh energy storage + 1.5MW photovoltaic operation

• Morning ( about 8 :00-12 : 00 ) : PV gives priority to charging the energy storage (1.5MW full power), charging the energy storage from 20% to 100% within 4 tuntia
• Afternoon ( about 12 :00-18:00): Photovoltaic power supply directly, excess power to supplement energy storage (maintain SOC ≥ 90% )
• Nighttime (18:00- 8:00 ): Energy storage is discharged through PCS and distributed according to regional load demand (maximum discharge of a single set is 1.45MW)

8.2 Regional coordination (taking 30MWh in the villa area as an example)​

• 6 sets of 5MWh units are connected in parallel, with a total discharge capacity of 6×1.45MW=8.7MW​
• Peak load (18:00-22:00): 6 sets discharge simultaneously to meet the regional peak demand of about 8MW​
• Off-peak hours (2:00-6:00): 2-3 sets are sufficient, and the rest are in standby mode​

8.3 Coordination of household deposits for large-sized villas

• Noon (12:00-14:00): Household photovoltaic power generation → Priority is given to household air conditioning (peak load), and the remaining power is incorporated into the community power grid​
• Nighttime (20:00-22:00): Household storage discharges to supplement household electricity consumption and reduce the pressure of energy storage discharge in the community​
• Emergency status: When the community power grid fails, the household storage automatically switches to off-grid mode (supporting 4 hours of power supply for key household loads)​

8.4 Response to extreme weather (3 consecutive days of sandstorms)​

• PV output drops to 20% → average daily power generation 52MW×4.9 hours×0.2=50.96MWh​
• The energy storage is discharged to 50% on the first day, discharged to 30% on the second day, and the diesel generator is started on the third day (supplementing 71540 degrees/day)

9. Equipment List

​

10. Reliability and Economy

10.1. Reliability Design

• Photovoltaic dust resistance: Nano coating on the surface of the module (reduces dust adhesion by 30%), cleaned once a week​
• Energy storage redundancy: 30MWh (villa), 25MWh (korkea kerrostalo) in a single area, mukaan lukien 10% backup capacity, can support other areas​
• Power supply guarantee: system availability ≥ 99.8% (power outage ≤ 7 hours per year)​
• Household storage improves reliability: Household storage in large villas can support 5% of the total load of the community (about 6,000 degrees/day), and reduce the number of diesel generator starts in extreme cases; household storage is linked with the main grid: through EMS, “main grid priority, household storage is used” to avoid the island effect

11. Summary of the Solution

This solution achieves standardized system configuration and flexible expansion through the modular design of “5MWh energian varastointi + 1.5MW photovoltaic”. The newly added high-voltage switchgear, junction cabinet and other equipment improve the electrical safety link, and the household storage of large-sized villas improves the power supply redundancy. The solution meets the needs of pure off-grid operation of Iraqi residential communities, adapts to the environmental characteristics of the Middle East desert area, and performs well in terms of reliability and economy. The household storage scale can be adjusted according to the actual number of large-sized villas , or the spacing between photovoltaic modules can be optimized to adapt to a smaller roof area.