off-grid teljes tervezési megoldás iraki lakónegyedekhez

Fotovoltaikus energiatárolás + dízel generátor hálózaton kívüli teljes tervezési megoldás iraki lakónegyedekhez

1. Megoldás áttekintése

Ez a terv tisztán hálózaton kívüli energiarendszert tervez az iraki lakónegyedek számára, alapgondolatával “fotovoltaikus + energiatárolás, mint fő, dízel generátor vészhelyzet“: 5MWh-s energiatárolót használva alapmodulként, régiónként konfigurálva (4 villaterületek egyenként 30MWh, 2 sokemeletes területek egyenként 25 MWh), egyetlen rendszer 1,5 MW fotovoltaikus/beállított energiatárolóval (összesen 51MW), DC-DC közvetlen kapcsolaton keresztül a fotovoltaik eléréséhez 4 óra teljes energiatárolás, napi villamosenergia-szükségletének kielégítésére 122,500 kWh. A rendszer alacsony feszültséggel csatlakozik a hálózathoz, A biztonság érdekében leválasztó transzformátorokat adnak a sokemeletes területeken, és dízel generátorok (2 5MW) csak szélsőséges időjárás kezelésére használják. Nagy villákhoz, választhat 30 kWh háztartási energiatárolást az áramellátás stabilitásának javítása érdekében, vagy használhatja az alapmegoldást (nincs háztartási tárolóhely) a költségek csökkentésére. Mindkét mód alkalmas a közel-keleti sivatag magas hőmérsékletű és poros környezetére.

2. Alapvető paraméterek és tervezési keret

2.1. Főbb paraméterek

• Teljes villamosenergia-fogyasztás: 3500 háztartások x 35 kWh/háztartás/nap = 122500 kWh/nap (a villák és sokemeletes épületek átlagos villamosenergia-fogyasztását a medián értéke alapján számítják ki 35 kWh)
• Az energiatárolás alapvető követelményei: találkozik 100% az egész napos áramfogyasztásból (122,500 kWh/nap), és a dízelgenerátor nem indul el, hacsak nincsenek különleges körülmények (szélsőséges időjárás több mint 3 egymást követő napokon).
• A fotovoltaikus töltés követelményei: Töltse fel teljesen a belső energiatároló rendszert 4 óra (fedeznie kell a valós idejű energiafogyasztást a töltés során + energiatároló töltési mennyiség))
• PCS konfiguráció: Arányban konfigurálva 1/4 az energiatároló kapacitásból, első osztályú 1,45 MW-os rendszert használva (támogatja az 1500V→400V kisfeszültségű hálózati csatlakozást)
• Terület felosztás: 6 energiatároló területek (beleértve 2 sokemeletes területek, amelyek szigetelő transzformátorokat igényelnek))
• Egyenértékű napsütés: 1790 óra/év → 4.9 napi óra (csúcsnapsütés))
• A rendszer hatékonysága: Fotovoltaikus → energiatárolás (DC-DC közvetlen csatlakozás) hatékonyság 0.92, energiatároló kisütés → terhelési hatásfok 0.88, átfogó töltési és kisütési hatékonyság 0,81
• Energiatároló rendszer: 5 MWh/szett szabványos konfigurációt fogad el, és a teljes kapacitás 170 MWh-ra van állítva (villamos energia igényének kielégítése 122,500 kWh/nap, és többszöröse 5))
• Háztartási energiatárolás: nagy méretű villák 30kWh/háztartással vannak felszerelve (feltételezve, hogy vannak 200 nagy méretű villák , elszámolása 10% a villák teljes számából), és csatlakozik a közösségi hálózathoz.

2.2. Tervezési logika

A “5MWh energiatároló egység” mint az alapmodul, minden terület több modulból áll, fotovoltaikus elemekkel felszerelt, konvergencia, átalakító és egyéb berendezések; a háztartási energiatárolás kiegészítésként szolgál az áramellátás rugalmasságának javítására. A közel-keleti sivatag konfigurációs logikáját követve, a fotovoltaik felelősek 85% az átlagos napi villamosenergia-fogyasztásból + energiatároló töltés, és az energiatárolás a címen van konfigurálva 1.2 az átlagos napi villamosenergia-fogyasztás szorzata (hogy megbirkózzon a rövid távú ingadozásokkal). )

3. Energiatároló rendszer konfigurációja

3.1. Teljes kapacitás és regionális megoszlás

• Elméleti igény: 122500 kWh/nap ÷ kisütési hatékonyság 0.88 ≈ 139205 kWh (a tárolandó villamos energia mennyisége))
• Valós konfiguráció: 1.2 alkalommal redundancia tervezés (megbirkózni az akkumulátor leromlásával és az extrém terhelésekkel) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, 170MWh-ra állítva (többszörös követelményének teljesítése 5))
• Egyrégiós konfiguráció:
• Villa terület (4): 30 MWh egyenként → 30MWh÷5MWh/egység = 6 egység/terület (4×6=24 egység összesen)
• Sokemeletes területek (2): 25MWh egyenként → 25MWh÷5MWh/készlet = 5 készletek/terület (2×5=10 készlet összesen))
• Az akkumulátor paraméterei: 5MWh/készlet lítium-vas-foszfát akkumulátorcsomaghoz (1500DC-ben, ciklus élettartama 6000 alkalommal, kisülési mélység 80% → elérhető 4MWh/készlet))
• A villa és a sokemeletes konfiguráció beállíthatja az energiatárolási konfigurációs sémát a tényleges teljesítményterhelésnek megfelelően

3.2. 5MWh energiatároló egység kialakítása (alapmodul)

• Modul összeállítás: 5MWh akkumulátor rekesz (beleértve a BMS-t is) + 1 első osztályú márka 1,45 MW-os PCS készlete + 1 DC-DC készlet csatlakozó szekrény
• Fotovoltaikus támogatás: Minden 5 MWh energiatároláshoz 1,5 MW fotovoltaikus energiát kell társítani (találkozni 4 óra teljes töltés: 1.5MW×4h×0,92 hatásfok = 5,52MWh, energiatároló töltési igények fedezésére))
• Csatlakozási logika: A PV egy kombinálószekrényen keresztül csatlakozik az 5 MWh-s energiatárolóhoz → A DC-DC közvetlenül a regionális 400 V-os hálózathoz csatlakozik PCS-en keresztül.

4. Regionális energiatároló rendszer összetétele

4.1. 5MWh energiatároló berendezések listája

)

4.2 Regionális energiatároló rendszer integráció

• Villa terület (30MWh): 6 5A MWh blokkok párhuzamosan kapcsolódnak a regionális villamosenergia-hálózathoz 10 MW-os kisfeszültségű kapcsolóberendezésen keresztül (400V).
• Sokemeletes terület (25MWh): 5 5MWh egységek párhuzamosan, felszereltséggel 5 1.5 MVA leválasztó transzformátorok + 8MW kisfeszültségű kapcsolóberendezés
• Leválasztó transzformátor (sokemeletes): Dyn11 kábelezés, harmadik harmonikus elnyomás, rövidzárlati impedancia 6%, megfelel a lakóterületek földelési követelményeinek

4.3 Háztartási energiatároló nagy villákhoz

• Háztartási tárolókapacitás: 200 háztartások × 30 kWh / háztartás = 6MWh (lítium-vas-foszfát, kisülési mélység 80% → elérhető 24 kWh / háztartás))
• Inverter: 30kWh háztartási tároló 5 kW-os inverterrel (támogatja a 400V-os hálózati csatlakozást, visszafolyásgátló funkcióval))
• Működési logika: Részesítse előnyben az önhasználatot, és beolvasztja a többletteljesítményt a közösségi villamosenergia-hálózatba. Ha áramhiány van, vegye át az áramot a hálózatról (amikor SOC < 20%)

5. Fotovoltaikus rendszer konfigurációja

5.1. A beépített kapacitás származtatása

• A betápláláshoz szükséges villamos energia mennyisége 4 óra:
• Energiatároló töltési kapacitás: 170MWh (teljes energiatárolás) × 80% (teljesen feltöltve) ÷ töltési hatékonyság 0.92 ≈ 148,91 MWh
• 4 óra valós idejű áramfogyasztás: 122500 kWh/nap×(4/24)≈20417 kWh
• Teljes villamosenergia-igény: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Fotovoltaikus beépített kapacitás: 169327 fok ÷ 4 óra ÷ rendszer hatékonysága 0.81 (beleértve az alkatrész- és kábelveszteségeket) ≈ 52539 kW ≈ 52,5 MW
• Végső konfiguráció: 52.5MW (5 MWh energiatárolóval és 1,5 MW fotovoltaikus energiával kombinálva, 34 készletek × 1,5MW = 51MW, plusz 1MW fotovoltaikus nagy villákhoz, összesen 52MW)

5.2 Egyetlen 5 MWh energiatárolás fotovoltaikus elemmel

• Beépített kapacitás: 1.5MW (megfelel a 4 órás töltésnek: 1.5MW×4h×0,92 hatásfok = 5,52MWh, energiatároló töltési igények fedezésére))
• Modulok száma: 1.5MW÷0,69 kW/modul≈2174 modul (690W modulok))
• Konvergencia tervezés: Soros csatlakozás 1,5 MW-os konvergencia szekrényhez (beleértve a villámvédelmet és a biztosítékvédelmet)

5.3 Regionális fotovoltaikus allokáció ( választható villatetőhöz )

• Egy villa terület (30MWh energiatárolás): 6 5MWh-s modulkészletek → 6×1,5MW=9MW fotovoltaikus
• Családi villa kiosztása: 2,000 háztartások (hétköznapi villák) átlagosan 51 MW fotovoltaikus energiával lesz felszerelve → 25,5 kW/háztartás (25.5kW÷0,69 kW/blokk≈37 háztömb/háztartás))
• Tetőterület: 37 blokkok × 2,31 ㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/háztartás (rendes villa), A nagy villák további 10 ㎡-t tartanak fenn háztartási fotovoltaikus tárolásra

5.4 Fotovoltaikus összefolyás és kapcsolat

• Kombinátor szekrény: 1 kombináló szekrény (DC 1500V, névleges áram 1250A) minden 1,5 MW fotovoltaikus teljesítményre, összesen 34 szekrények (az 5MWh-s energiatároló készletek számának megfelelő)
• DC kábel: Kábel (90°C hőmérséklet ellenállás, porállóság és öregedésállóság), fotovoltaikus → kombináló → DC-DC → energiatároló​

6. A legfontosabb elektromos berendezések konfigurálása

6.1 Kisfeszültségű kapcsolóberendezés (AC))

• Műszaki adatok: 400V AC, névleges áram , fiókos megszakítóval felszerelt
• Mennyiség: 6 készletek (1 területenként beállítva ), sokemeletes terület leválasztó transzformátor interfésszel
• Védelmi funkció: túláram, túlfeszültség, nulla sorrendű védelem, és a PCS kapcsolat kioldása

6.2 Dízel generátort támogató berendezések

• Generátor kapcsolószekrény: 10 1 MW dízel generátorok mindegyike 1 kapcsolószekrény (beleértve a szinkron hálózatra csatlakoztatott eszközt is)
• ATS kapcsolószekrény: 10 egységek (automatikus váltókapcsoló, kapcsolási idő <50ms), a generátor és a közösségi fő elektromos hálózat összekapcsolása

6.3 Mérő és ellenőrző berendezések

• Átjáró mérő: 1 szint 0.2 okos mérő területenként (a fotovoltaikus kimenet felügyelete, energiatároló töltés és kisütés, és terhelési energiafogyasztás))
• Környezeti monitorok: 6 (1 területenként), hőmérséklet figyelése, porkoncentráció, szélsebesség (fotovoltaikus tisztításhoz kapcsolódik))

7. Dízel generátorok és vészhelyzeti támogatás

7.1 Dízel generátor konfiguráció

• Kapacitás: Karbantartás 10 egységnyi 1000 W (összesen 10MW), 170 MWh energiatárolóval párosítva (találkozni 3 napos áramellátás extrém időjárási körülmények között)

7.2 Indítási logikai optimalizálás

• Szint 1 ravaszt: Regionális energiatárolás SOC < 15% és fotovoltaikus kimenet < 30% (tartós 12 óra))
• Második szintű trigger: 2 vagy egyszerre több terület áramtalan, vagy a háztartási tárolás átlagos SOC-ja kisebb, mint 10% ( központi riasztó nagy villákhoz )

8. A rendszer működési logikája

8.1 Egyetlen 5MWh energiatároló + 1.5MW fotovoltaikus működés

• Reggel ( körülbelül 8 :00-12 : 00 ) : A PV elsőbbséget biztosít az energiatároló feltöltésének (1.5MW teljes teljesítmény), az energiatároló töltéséről 20% hogy 100% belül 4 óra
• Délután ( körülbelül 12 :00-18:00): Közvetlen fotovoltaikus tápegység, többletteljesítmény az energiatárolás kiegészítésére (SOC ≥ fenntartása 90% )
• Éjszaka (18:00- 8:00 ): Az energiatárolás PCS-n keresztül történik, és a regionális terhelési igényeknek megfelelően osztják el (egy készlet maximális kibocsátása 1,45 MW)

8.2 Regionális koordináció (példaként 30 MWh-t veszünk a villa területén))

• 6 5MWh-s blokkok párhuzamosan kapcsolódnak, 6×1,45MW=8,7MW teljes kisülési kapacitással
• Csúcsterhelés (18:00-22:00): 6 egyszerre állítja be a kisülést, hogy kielégítse a körülbelül 8 MW-os regionális csúcsigényt
• Csúcsidőn kívül (2:00-6:00): 2-3 készletek elegendőek, a többi pedig készenléti állapotban van

8.3 Lakossági betétek koordinálása nagy méretű villákhoz

• Dél (12:00-14:00): Háztartási fotovoltaikus energiatermelés → Elsőbbséget élvez a háztartási légkondicionálás (csúcsterhelés), és a fennmaradó energiát beépítik a közösségi elektromos hálózatba
• Éjszaka (20:00-22:00): A háztartási tárolók kisütései a háztartási villamosenergia-fogyasztás kiegészítésére és a közösségben az energiatároló kisülési nyomásának csökkentésére
• Vészhelyzet: Amikor a közösségi elektromos hálózat meghibásodik, a háztartási tároló automatikusan off-grid módba kapcsol (támogató 4 órányi áramellátás kulcsfontosságú háztartási terhelésekhez))

8.4 Válasz a szélsőséges időjárásra (3 egymást követő homokviharok napjai))

• A PV-kibocsátás erre csökken 20% → átlagos napi energiatermelés 52MW × 4,9 óra × 0,2 = 50,96 MWh​
• Az energiatároló lemerül 50% az első napon, lemerült 30% a második napon, a dízelgenerátort pedig a harmadik napon indítják be (kiegészítve 71540 fok/nap)

9. Felszereléslista

)

10. Megbízhatóság és gazdaságosság

10.1. Megbízhatósági tervezés

• Fotovoltaikus porállóság: Nano bevonat a modul felületén (csökkenti a por tapadását 30%), hetente egyszer takarítják
• Energiatárolási redundancia: 30MWh (villa), 25MWh (sokemeletes) egyetlen területen, beleértve 10% tartalék kapacitás, más területeket is támogathat
• Tápellátás garancia: rendszer rendelkezésre állása ≥ 99.8% (áramszünet ≤ 7 órát évente))
• A háztartási tárolás növeli a megbízhatóságot: A nagy villák háztartási tárolása támogatható 5% a közösség teljes terheléséből (körülbelül 6,000 fok/nap), és szélsőséges esetekben csökkentse a dízelgenerátor beindítások számát; a háztartási tároló össze van kötve a főhálózattal: az EMS-en keresztül, “főhálózati prioritás, háztartási tárolót használnak” hogy elkerüljük a szigethatást

11. A megoldás összefoglalása

Ez a megoldás szabványos rendszerkonfigurációt és rugalmas bővítést biztosít a moduláris felépítésnek köszönhetően “5MWh energiatárolás + 1.5MW fotovoltaikus”. Az újonnan hozzáadott nagyfeszültségű kapcsolóberendezés, elosztószekrény és egyéb berendezések javítják az elektromos biztonsági kapcsolatot, a nagy méretű villák háztartási tárolása pedig javítja az áramellátás redundanciáját. A megoldás megfelel az iraki lakóközösségek tisztán off-grid működésének, alkalmazkodik a közel-keleti sivatagi terület környezeti jellemzőihez, megbízhatóság és gazdaságosság szempontjából pedig jól teljesít. A háztartási tároló skála a nagy méretű villák tényleges számának megfelelően állítható , vagy a fotovoltaikus modulok közötti távolság optimalizálható a kisebb tetőfelülethez való alkalmazkodás érdekében.