solusi desain lengkap off-grid untuk kawasan pemukiman Irak

Penyimpanan energi fotovoltaik + solusi desain lengkap generator diesel off-grid untuk kawasan perumahan Irak

1. Ikhtisar Solusi

Rencana ini merancang sistem energi murni off-grid untuk wilayah pemukiman Irak, dengan ide inti “fotovoltaik + penyimpan energi sebagai yang utama, darurat generator diesel“: menggunakan unit penyimpanan energi 5MWh sebagai modul dasar, dikonfigurasi berdasarkan wilayah (4 area vila masing-masing 30MWh, 2 area bertingkat tinggi masing-masing 25MWh), sistem tunggal dengan penyimpanan energi fotovoltaik/set 1,5MW (totalnya 51 MW), melalui koneksi langsung DC-DC untuk mencapai fotovoltaik 4 jam penyimpanan energi penuh, untuk memenuhi kebutuhan listrik harian 122,500 kWh. Sistem terhubung ke jaringan listrik pada tegangan rendah, transformator isolasi ditambahkan di area bertingkat tinggi untuk memastikan keamanan, dan generator diesel (2 5MW) hanya digunakan untuk menghadapi cuaca ekstrim. Untuk vila besar, Anda dapat memilih untuk menambahkan penyimpanan energi rumah tangga sebesar 30kWh untuk meningkatkan stabilitas pasokan listrik, atau Anda dapat menggunakan solusi dasar (tidak ada penyimpanan rumah tangga) untuk mengurangi biaya. Kedua mode tersebut cocok untuk lingkungan bersuhu tinggi dan berdebu tinggi di gurun Timur Tengah.

2. Parameter inti dan kerangka desain

2.1. Parameter kunci

• Total konsumsi listrik: 3500 rumah tangga x 35 kWh/rumah tangga/hari = 122500 kWh/hari (rata-rata konsumsi listrik vila dan gedung bertingkat dihitung berdasarkan nilai median 35 kWh)
• Persyaratan inti penyimpanan energi: bertemu 100% konsumsi listrik sepanjang hari (122,500 kWh/hari), dan generator diesel tidak akan hidup kecuali ada keadaan khusus (cuaca ekstrem selama lebih dari 3 hari berturut-turut).
• Persyaratan pengisian fotovoltaik: Isi penuh sistem penyimpanan energi di dalamnya 4 jam (perlu menutupi konsumsi daya waktu nyata selama pengisian daya + jumlah pengisian penyimpanan energi)​
• Konfigurasi PC: Dikonfigurasi pada rasio 1/4 dari kapasitas penyimpanan energi, menggunakan sistem 1,45MW merek tingkat pertama (mendukung koneksi jaringan tegangan rendah 1500V→400V)
• Pembagian wilayah: 6 tempat penyimpanan energi (termasuk 2 daerah-daerah bertingkat tinggi, yang memerlukan trafo isolasi)​
• Setara dengan sinar matahari: 1790 jam/tahun → 4.9 jam per hari (puncak sinar matahari)​
• Efisiensi sistem: Fotovoltaik → penyimpanan energi (Koneksi langsung DC-DC) efisiensi 0.92, debit penyimpanan energi → efisiensi beban 0.88, efisiensi pengisian dan pengosongan komprehensif 0,81​
• Sistem penyimpanan energi: mengadopsi konfigurasi standar 5MWh/set, dan total kapasitas disesuaikan menjadi 170MWh (memenuhi kebutuhan listrik sebesar 122,500 kWh/hari, dan merupakan kelipatan dari 5)​
• Penyimpanan energi rumah tangga: villa berukuran besar dilengkapi dengan 30kWh/rumah tangga (dengan asumsi ada 200 vila berukuran besar , akuntansi untuk 10% dari jumlah total vila), dan terhubung ke jaringan komunitas.

2.2. Logika Desain

Dengan “5Unit penyimpanan energi MWh” sebagai modul dasar, setiap area terdiri dari beberapa modul, dilengkapi dengan fotovoltaik, konvergensi, konversi dan peralatan lainnya; penyimpanan energi rumah tangga digunakan sebagai suplemen untuk meningkatkan fleksibilitas pasokan listrik. Mengikuti logika konfigurasi gurun Timur Tengah, fotovoltaik bertanggung jawab 85% dari rata-rata konsumsi listrik harian + pengisian penyimpanan energi, dan penyimpanan energi dikonfigurasikan pada 1.2 kali lipat dari rata-rata konsumsi listrik harian (untuk mengatasi fluktuasi jangka pendek). ​

3. Konfigurasi sistem penyimpanan energi

3.1. Total kapasitas dan distribusi regional

• Permintaan teoritis: 122500 kWh/hari efisiensi debit 0.88 ≈ 139205 kWh (jumlah listrik yang harus disimpan)​
• Konfigurasi sebenarnya: 1.2 desain redundansi kali (untuk mengatasi degradasi baterai dan beban ekstrim) → 139205 kWh× 1.2 ≈ 167046 kWh, disesuaikan menjadi 170MWh (memenuhi berbagai persyaratan 5)​
• Konfigurasi wilayah tunggal:
• Daerah vila (4): 30 MWh masing-masing → 30MWh 5MWh/unit = 6 satuan/daerah (4×6=24 unit totalnya)
• Daerah bertingkat tinggi (2): 25MWh masing-masing → 25MWh 5MWh/set = 5 set/area (2×5=10 set totalnya)​
• Parameter baterai: 5MWh/set untuk paket baterai litium besi fosfat (1500Di DC, siklus hidup 6000 kali, kedalaman pelepasan 80% → tersedia 4MWh/set)​
• Konfigurasi vila dan gedung bertingkat dapat menyesuaikan skema konfigurasi penyimpanan energi sesuai dengan beban daya aktual

3.2. 5Desain pendukung unit penyimpanan energi MWh (modul dasar)

• Komposisi modul: 5Tempat baterai MWh (termasuk BMS) + 1 set PCS 1,45MW dari merek tingkat pertama + 1 rangkaian DC-DC kabinet persimpangan
• Dukungan fotovoltaik: Setiap penyimpanan energi sebesar 5MWh harus diimbangi dengan daya fotovoltaik sebesar 1,5MW (untuk bertemu 4 jam terisi penuh: 1.5Efisiensi MW×4h×0,92 = 5,52MWh, menutupi kebutuhan pengisian penyimpanan energi)​
• Logika koneksi: PV terhubung ke penyimpanan energi 5MWh melalui kabinet penggabung → DC-DC terhubung langsung ke jaringan 400V regional melalui PCS​

4. Komposisi sistem penyimpanan energi regional

4.1. 5Daftar Peralatan Unit Penyimpanan Energi MWh

​

4.2 Integrasi sistem penyimpanan energi regional

• Daerah vila (30MWh): 6 5Unit MWh dihubungkan secara paralel dan dihubungkan ke jaringan listrik regional melalui switchgear tegangan rendah 10MW (400V).
• Daerah bertingkat tinggi (25MWh): 5 5Unit MWh secara paralel, dilengkapi dengan 5 1.5 Transformator isolasi MVA + 8Switchgear tegangan rendah MW
• Transformator isolasi (bertingkat tinggi): Kabel Dyn11, penindasan harmonik ketiga, impedansi hubung singkat 6%, memenuhi persyaratan landasan kawasan perumahan

4.3 Penyimpanan energi rumah tangga untuk vila besar

• Kapasitas penyimpanan rumah tangga: 200 rumah tangga × 30kWh / rumah tangga = 6MWh (litium besi fosfat, kedalaman pelepasan 80% → tersedia 24kWh / rumah tangga)​
• Pembalik: 30penyimpanan rumah tangga kWh dengan inverter 5kW (mendukung koneksi jaringan 400V, dengan fungsi aliran anti-balik)​
• Logika operasi: Prioritaskan penggunaan sendiri, dan menggabungkan kelebihan listrik ke dalam jaringan listrik masyarakat. Ketika terjadi kekurangan listrik, mengambil daya dari jaringan (ketika SOC < 20%)

5. Konfigurasi sistem fotovoltaik

5.1. Penurunan kapasitas terpasang

• Jumlah listrik yang dibutuhkan untuk menyelesaikannya 4 jam:
• Kapasitas pengisian penyimpanan energi: 170MWh (penyimpanan energi total) × 80% (terisi penuh) efisiensi pengisian daya 0.92 ≈ 148,91MWh​
• 4 jam konsumsi listrik real-time: 122500 kWh/hari×(4/24)≈20417 kWh​
• Total kebutuhan listrik: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Kapasitas terpasang fotovoltaik: 169327 derajat 4 jam efisiensi sistem 0.81 (termasuk kerugian komponen dan kabel) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Konfigurasi akhir: 52.5MW (dikombinasikan dengan penyimpanan energi 5MWh dan fotovoltaik 1,5MW, 34 set × 1,5MW = 51MW, ditambah fotovoltaik 1MW untuk vila besar, total 52MW)

5.2 Penyimpanan Energi Tunggal 5MWh dengan Fotovoltaik

• Kapasitas terpasang: 1.5MW (memenuhi pengisian daya 4 jam: 1.5Efisiensi MW×4h×0,92 = 5,52MWh, menutupi kebutuhan pengisian penyimpanan energi)​
• Jumlah modul: 1.5MW 0,69kW/modul≈2174 modul (690modul W)​
• Desain konvergensi: Koneksi seri ke kabinet konvergensi 1,5MW (termasuk proteksi petir dan proteksi sekering)

5.3 Alokasi fotovoltaik regional ( opsional untuk atap vila )

• Area vila tunggal (30penyimpanan energi MWh): 6 set modul 5MWh → fotovoltaik 6×1,5MW=9MW
• Alokasi vila keluarga tunggal: 2,000 rumah tangga (vila biasa) akan dilengkapi dengan daya fotovoltaik rata-rata 51MW → 25,5kW/rumah tangga (25.5kW 0,69kW/blok≈37 blok/rumah tangga)​
• Daerah atap: 37 blok × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/rumah tangga (vila biasa), vila besar menyediakan tambahan 10㎡ untuk penyimpanan fotovoltaik rumah tangga

5.4 Pertemuan dan koneksi fotovoltaik

• Kabinet penggabung: 1 kabinet penggabung (DC 1500V, diberi nilai saat ini 1250A) untuk setiap 1,5MW tenaga fotovoltaik, total 34 lemari (mencocokkan jumlah set penyimpanan energi 5MWh)
• kabel DC: Kabel (90ketahanan suhu °C, tahan debu dan tahan penuaan), fotovoltaik → penggabung → DC-DC → penyimpanan energi​

6. Konfigurasi peralatan listrik utama

6.1 Switchgear tegangan rendah (AC)​

• Spesifikasi: 400V AC, nilai arus , dilengkapi dengan pemutus sirkuit tipe laci
• Kuantitas: 6 set (1 ditetapkan per area ), area bertingkat tinggi dengan antarmuka transformator isolasi
• Fungsi perlindungan: arus lebih, tegangan lebih, perlindungan urutan nol, dan hubungan PCS tersandung

6.2 Peralatan pendukung genset diesel

• Kabinet saklar genset: 10 1 Generator diesel MW masing-masing dilengkapi dengan 1 ganti kabinet (termasuk perangkat yang terhubung ke jaringan sinkron)
• Kabinet saklar ATS: 10 unit (saklar transfer otomatis, waktu peralihan <50MS), menghubungkan generator dan jaringan listrik utama masyarakat

6.3 Peralatan pengukuran dan pemantauan

• Meteran gerbang: 1 tingkat 0.2 meteran pintar per area (memantau keluaran fotovoltaik, pengisian dan pengosongan penyimpanan energi, dan memuat konsumsi daya)​
• Pemantau lingkungan: 6 (1 per wilayah), pemantauan suhu, konsentrasi debu, kecepatan angin (terkait dengan pembersihan fotovoltaik)​

7. Generator diesel dan dukungan darurat

7.1 Konfigurasi generator diesel

• Kapasitas: Menjaga 10 unit dari 1000 W (jumlah 10MW), cocok dengan penyimpanan energi 170MWh (untuk bertemu 3 hari pasokan listrik dalam kondisi cuaca ekstrem)

7.2 Optimasi Logika Startup

• Tingkat 1 pemicu: SOC penyimpanan energi regional < 15% dan keluaran fotovoltaik < 30% (abadi 12 jam)​
• Pemicu tingkat kedua: 2 atau beberapa wilayah padam pada saat yang bersamaan, atau rata-rata SOC penyimpanan rumah tangga kurang dari 10% ( alarm terpusat untuk vila besar )

8. Logika operasi sistem

8.1 Penyimpanan energi tunggal 5MWh + 1.5Operasi fotovoltaik MW

• Pagi ( tentang 8 :00-12 : 00 ) : PV mengutamakan pengisian penyimpanan energi (1.5MW kekuatan penuh), mengisi penyimpanan energi dari 20% ke 100% di dalam 4 jam
• Sore ( tentang 12 :00-18:00): Catu daya fotovoltaik secara langsung, kelebihan daya untuk menambah penyimpanan energi (pertahankan SOC ≥ 90% )
• Waktu malam (18:00- 8:00 ): Penyimpanan energi dibuang melalui PCS dan didistribusikan sesuai dengan kebutuhan beban regional (debit maksimum satu set adalah 1,45MW)

8.2 Koordinasi wilayah (mengambil 30MWh di area villa sebagai contoh)​

• 6 set unit 5MWh dihubungkan secara paralel, dengan total kapasitas pelepasan 6×1,45MW=8,7MW​
• Beban puncak (18:00-22:00): 6 menetapkan debit secara bersamaan untuk memenuhi permintaan puncak regional sekitar 8MW
• Jam di luar jam sibuk (2:00-6:00): 2-3 set sudah cukup, dan sisanya dalam mode standby

8.3 Koordinasi simpanan rumah tangga untuk vila berukuran besar

• Siang (12:00-14:00): Pembangkit listrik fotovoltaik rumah tangga → Prioritas diberikan pada AC rumah tangga (beban puncak), dan sisa daya dimasukkan ke dalam jaringan listrik masyarakat
• Waktu malam (20:00-22:00): Pelepasan penyimpanan energi rumah tangga untuk menambah konsumsi listrik rumah tangga dan mengurangi tekanan pembuangan penyimpanan energi di masyarakat
• Status darurat: Ketika jaringan listrik masyarakat mati, penyimpanan rumah tangga secara otomatis beralih ke mode off-grid (mendukung 4 jam pasokan listrik untuk beban rumah tangga utama)​

8.4 Respon terhadap cuaca ekstrim (3 badai pasir selama beberapa hari berturut-turut)​

• Output PV turun menjadi 20% → rata-rata pembangkitan listrik harian 52MW×4,9 jam×0,2=50,96MWh​
• Penyimpanan energi dibuang ke 50% pada hari pertama, dibuang ke 30% pada hari kedua, dan generator diesel dihidupkan pada hari ketiga (melengkapi 71540 derajat/hari)

9. Daftar Peralatan

​

10. Keandalan dan Ekonomi

10.1. Desain Keandalan

• Ketahanan debu fotovoltaik: Lapisan nano pada permukaan modul (mengurangi adhesi debu dengan 30%), dibersihkan seminggu sekali
• Redundansi penyimpanan energi: 30MWh (vila), 25MWh (bertingkat tinggi) dalam satu area, termasuk 10% kapasitas cadangan, dapat mendukung bidang lain
• Jaminan pasokan listrik: ketersediaan sistem ≥ 99.8% (pemadaman listrik ≤ 7 jam per tahun)​
• Penyimpanan rumah tangga meningkatkan keandalan: Penyimpanan rumah tangga di vila besar dapat mendukung 5% dari total beban masyarakat (tentang 6,000 derajat/hari), dan mengurangi jumlah penyalaan generator diesel dalam kasus ekstrim; penyimpanan rumah tangga terhubung dengan jaringan utama: melalui EMS, “prioritas jaringan utama, penyimpanan rumah tangga digunakan” untuk menghindari efek pulau

11. Ringkasan Solusi

Solusi ini mencapai konfigurasi sistem standar dan ekspansi fleksibel melalui desain modular “5penyimpanan energi MWh + 1.5fotovoltaik MW”. Switchgear tegangan tinggi yang baru ditambahkan, kabinet persimpangan dan peralatan lainnya meningkatkan hubungan keamanan listrik, dan penyimpanan rumah tangga di vila berukuran besar meningkatkan redundansi pasokan listrik. Solusi ini memenuhi kebutuhan operasi off-grid murni di komunitas perumahan Irak, beradaptasi dengan karakteristik lingkungan kawasan gurun Timur Tengah, dan berkinerja baik dalam hal keandalan dan ekonomi. Skala penyimpanan rumah tangga dapat disesuaikan dengan jumlah sebenarnya vila berukuran besar , atau jarak antar modul fotovoltaik dapat dioptimalkan untuk beradaptasi dengan area atap yang lebih kecil.