penyelesaian reka bentuk lengkap luar grid untuk kawasan kediaman Iraq​

Penyimpanan tenaga fotovoltaik + penyelesaian reka bentuk lengkap luar grid penjana diesel untuk kawasan kediaman Iraq​

1. Gambaran Keseluruhan Penyelesaian

Pelan ini mereka bentuk sistem tenaga luar grid tulen untuk kawasan kediaman Iraq, dengan idea teras “fotovoltaik + simpanan tenaga sebagai yang utama, kecemasan penjana diesel“: menggunakan unit simpanan tenaga 5MWj sebagai modul asas, dikonfigurasikan mengikut wilayah (4 kawasan vila 30MWj setiap satu, 2 kawasan bertingkat tinggi 25MWj setiap satu), satu sistem dengan storan tenaga fotovoltaik/set 1.5MW (jumlah 51MW), melalui sambungan terus DC-DC untuk mencapai fotovoltaik 4 jam penyimpanan tenaga penuh, untuk memenuhi permintaan elektrik harian bagi 122,500 kWj. Sistem disambungkan ke grid pada voltan rendah, transformer pengasingan ditambah di kawasan bertingkat tinggi untuk memastikan keselamatan, dan penjana diesel (2 5MW) hanya digunakan untuk menghadapi cuaca ekstrem. Untuk vila besar, anda boleh memilih untuk menambah storan tenaga isi rumah 30kWj untuk meningkatkan kestabilan bekalan kuasa, atau anda boleh menggunakan penyelesaian asas (tiada simpanan isi rumah) untuk mengurangkan kos. Kedua-dua mod ini sesuai untuk persekitaran suhu tinggi dan habuk tinggi di padang pasir Timur Tengah.

2. Parameter teras dan rangka kerja reka bentuk

2.1. Parameter utama

• Jumlah penggunaan elektrik: 3500 isi rumah x 35 kWj/isi rumah/hari = 122500 kWj/hari (purata penggunaan elektrik vila dan bangunan bertingkat dikira berdasarkan nilai median bagi 35 kWj)
• Keperluan teras simpanan tenaga: berjumpa 100% daripada penggunaan elektrik sepanjang hari (122,500 kWj/hari), dan penjana diesel tidak akan dimulakan melainkan terdapat keadaan khas (cuaca melampau selama lebih daripada 3 hari berturut-turut).
• Keperluan pengecasan fotovoltaik: Cas sepenuhnya sistem storan tenaga di dalamnya 4 jam (perlu menampung penggunaan kuasa masa nyata semasa pengecasan + jumlah pengecasan simpanan tenaga),
• Konfigurasi PCS: Dikonfigurasikan pada nisbah 1/4 daripada kapasiti penyimpanan tenaga, menggunakan sistem 1.45MW jenama peringkat pertama (menyokong sambungan grid voltan rendah 1500V→400V)
• Pembahagian kawasan: 6 kawasan simpanan tenaga (termasuk 2 kawasan bertingkat tinggi, yang memerlukan pengubah pengasingan),
• Cahaya matahari yang setara: 1790 jam/tahun → 4.9 jam setiap hari (cahaya matahari puncak),
• Kecekapan sistem: Fotovoltaik → simpanan tenaga (Sambungan terus DC-DC) kecekapan 0.92, pelepasan simpanan tenaga → kecekapan beban 0.88, kecekapan cas dan nyahcas komprehensif 0.81​
• Sistem penyimpanan tenaga: menggunakan konfigurasi standard 5MWj/set, dan jumlah kapasiti diselaraskan kepada 170MWj (memenuhi permintaan tenaga elektrik bagi 122,500 kWj/hari, dan merupakan gandaan daripada 5),
• Penyimpanan tenaga isi rumah: vila bersaiz besar dilengkapi dengan 30kWj/isi rumah (dengan andaian ada 200 vila bersaiz besar , perakaunan untuk 10% daripada jumlah keseluruhan vila), dan disambungkan ke grid komuniti.

2.2. Logik Reka Bentuk

Dengan “5Unit simpanan tenaga MWj” sebagai modul asas, setiap kawasan terdiri daripada beberapa modul, dilengkapi dengan fotovoltaik, penumpuan, penukaran dan peralatan lain; simpanan tenaga isi rumah digunakan sebagai tambahan untuk meningkatkan fleksibiliti bekalan kuasa. Mengikuti logik konfigurasi gurun Timur Tengah, fotovoltaik bertanggungjawab untuk 85% daripada purata penggunaan elektrik harian + pengecasan simpanan tenaga, dan storan tenaga dikonfigurasikan pada 1.2 kali purata penggunaan elektrik harian (untuk menghadapi turun naik jangka pendek). ,

3. Konfigurasi sistem storan tenaga

3.1. Jumlah kapasiti dan pengagihan serantau

• Permintaan teori: 122500 kWj/hari ÷ kecekapan nyahcas 0.88 ≈ 139205 kWj (jumlah elektrik yang perlu disimpan),
• Konfigurasi sebenar: 1.2 reka bentuk lebihan kali (untuk mengatasi kemerosotan bateri dan beban yang melampau) → 139205 kWj × 1.2 ≈ 167046 kWj, diselaraskan kepada 170MWj (memenuhi pelbagai keperluan 5),
• Konfigurasi wilayah tunggal:
• Kawasan vila (4): 30 MWj setiap satu → 30MWj÷5MWj/unit = 6 unit/luas (4×6=24 unit kesemuanya)
• Kawasan bertingkat tinggi (2): 25MWj setiap satu → 25MWj÷5MWj/set = 5 set/kawasan (2×5=10 set kesemuanya),
• Parameter bateri: 5MWh/set untuk pek bateri lithium iron phosphate (1500Di DC, kehidupan kitaran 6000 kali, kedalaman pelepasan 80% → tersedia 4MWj/set),
• Vila dan konfigurasi bertingkat tinggi boleh melaraskan skema konfigurasi storan tenaga mengikut beban kuasa sebenar

3.2. 5Reka bentuk sokongan unit simpanan tenaga MWj (modul asas)

• Komposisi modul: 5Petak bateri MWh (termasuk BMS) + 1 set 1.45MW PCS jenama peringkat pertama + 1 set DC-DC kabinet simpang
• Sokongan fotovoltaik: Setiap 5MWj storan tenaga perlu dipadankan dengan 1.5MW kuasa fotovoltaik (untuk berjumpa 4 jam cas penuh: 1.5MW×4j×0.92 kecekapan = 5.52MWj, meliputi keperluan pengecasan simpanan tenaga),
• Logik sambungan: PV disambungkan ke storan tenaga 5MWj melalui kabinet penggabung → DC-DC disambungkan terus ke grid 400V serantau melalui PCS​

4. Komposisi sistem penyimpanan tenaga serantau

4.1. 5Senarai Peralatan Unit Penyimpanan Tenaga MWh

,

4.2 Integrasi sistem storan tenaga serantau

• Kawasan vila (30MWj): 6 5Unit MWh disambung secara selari dan disambungkan ke grid kuasa serantau melalui alat suis voltan rendah 10MW (400V).
• Kawasan bertingkat tinggi (25MWj): 5 5Unit MWh secara selari, dilengkapi dengan 5 1.5 Transformer pengasingan MVA + 8Alat suis voltan rendah MW
• Pengubah pengasingan (bertingkat tinggi): Pendawaian Dyn11, penindasan harmonik ketiga, impedans litar pintas 6%, memenuhi keperluan asas kawasan kediaman

4.3 Penyimpanan tenaga isi rumah untuk vila besar

• Kapasiti simpanan isi rumah: 200 isi rumah × 30kWj / isi rumah = 6MWj (litium besi fosfat, kedalaman pelepasan 80% → tersedia 24kWj / rumahtangga),
• Penyongsang: 30Storan isi rumah kWj dengan penyongsang 5kW (menyokong sambungan grid 400V, dengan fungsi aliran anti-terbalik),
• Logik operasi: Utamakan penggunaan diri, dan menggabungkan kuasa lebihan ke dalam grid kuasa komuniti. Apabila berlaku kekurangan tenaga, mengambil kuasa daripada grid (apabila SOC < 20%)

5. Konfigurasi sistem fotovoltaik

5.1. Terbitan kapasiti terpasang

• Jumlah tenaga elektrik yang diperlukan untuk menyiapkan dalam 4 jam:
• Kapasiti pengecasan simpanan tenaga: 170MWj (jumlah simpanan tenaga) × 80% (dicaj sehingga penuh) ÷ kecekapan pengecasan 0.92 ≈ 148.91MWj​
• 4 jam penggunaan elektrik masa nyata: 122500 kWj/hari×(4/24)≈20417 kWj​
• Jumlah permintaan elektrik: 148910 kWj + 20417 kWj = 169327 kWj
• Kapasiti terpasang fotovoltaik: 169327 darjah ÷ 4 jam ÷ kecekapan sistem 0.81 (termasuk kehilangan komponen dan kabel) ≈ 52539kW ≈ 52.5MW​
• Konfigurasi akhir: 52.5MW (digabungkan dengan storan tenaga 5MWj dan fotovoltaik 1.5MW, 34 set × 1.5MW = 51MW, ditambah 1MW fotovoltaik untuk vila besar, sejumlah 52MW)

5.2 Penyimpanan Tenaga 5MWj Tunggal dengan Fotovoltaik

• Kapasiti terpasang: 1.5MW (memenuhi pengecasan 4 jam: 1.5MW×4j×0.92 kecekapan = 5.52MWj, meliputi keperluan pengecasan simpanan tenaga),
• Bilangan modul: 1.5MW÷0.69kW/modul≈2174 modul (690modul W),
• Reka bentuk penumpuan: Sambungan siri ke kabinet penumpuan 1.5MW (termasuk perlindungan kilat dan perlindungan fius)

5.3 Peruntukan fotovoltan serantau ( pilihan untuk bumbung vila )

• Kawasan vila bujang (30Penyimpanan tenaga MWh): 6 set modul 5MWj → 6×1.5MW=9MW fotovoltaik
• Peruntukan vila keluarga tunggal: 2,000 isi rumah (vila biasa) akan dilengkapi dengan purata 51MW kuasa fotovoltaik → 25.5kW/isi rumah (25.5kW÷0.69kW/blok≈37 blok/isi rumah),
• Kawasan bumbung: 37 blok × 2.31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/isi rumah (vila biasa), vila besar menempah tambahan 10㎡ untuk simpanan fotovoltaik isi rumah

5.4 Pertemuan dan sambungan fotovoltaik

• Kabinet penggabung: 1 kabinet penggabung (DC 1500V, terkadar semasa 1250A) bagi setiap 1.5MW kuasa fotovoltaik, sejumlah 34 kabinet (sepadan dengan bilangan set simpanan tenaga 5MWj)
• Kabel DC: kabel (90Rintangan suhu °C, rintangan habuk dan rintangan penuaan), fotovoltaik → penggabung → DC-DC → storan tenaga​

6. Konfigurasi peralatan elektrik utama

6.1 Alat suis voltan rendah (AC),

• Spesifikasi: 400V AC, nilai semasa , dilengkapi dengan pemutus litar jenis laci​
• Kuantiti: 6 set (1 ditetapkan setiap kawasan ), kawasan bertingkat tinggi dengan antara muka pengubah pengasingan
• Fungsi perlindungan: lebihan arus, lebihan voltan, perlindungan jujukan sifar, dan tersandung pautan PCS

6.2 Peralatan sokongan penjana diesel

• Kabinet suis penjana: 10 1 Penjana diesel MW masing-masing dilengkapi dengan 1 kabinet suis (termasuk peranti bersambung grid segerak)
• Kabinet suis ATS: 10 unit (suis pemindahan automatik, masa bertukar <50Cik), menghubungkan penjana dan grid kuasa utama komuniti

6.3 Peralatan mengukur dan memantau

• Meter pintu masuk: 1 tahap 0.2 meter pintar setiap kawasan (memantau output fotovoltaik, pengecasan dan nyahcas simpanan tenaga, dan penggunaan kuasa beban),
• Pemantau alam sekitar: 6 (1 setiap kawasan), pemantauan suhu, kepekatan habuk, kelajuan angin (dikaitkan dengan pembersihan fotovoltaik),

7. Penjana diesel dan sokongan kecemasan

7.1 Konfigurasi penjana diesel

• Kapasiti: Kekalkan 10 unit daripada 1000 W (jumlah 10MW), dipadankan dengan storan tenaga 170MWh (untuk berjumpa 3 hari bekalan kuasa dalam keadaan cuaca yang melampau)

7.2 Pengoptimuman Logik Permulaan

• Tahap 1 pencetus: SOC penyimpanan tenaga serantau < 15% dan keluaran fotovoltaik < 30% (berkekalan 12 jam),
• Pencetus tahap kedua: 2 atau lebih banyak kawasan terputus kuasa pada masa yang sama, atau purata SOC simpanan isi rumah adalah kurang daripada 10% ( penggera berpusat untuk vila besar )

8. Logik operasi sistem

8.1 Penyimpanan tenaga 5MWj tunggal + 1.5Operasi fotovoltaik MW

• Pagi ( kira-kira 8 :00-12 : 00 ) : PV memberi keutamaan untuk mengecas storan tenaga (1.5MW kuasa penuh), mengecas simpanan tenaga daripada 20% kepada 100% dalam 4 jam
• Petang ( kira-kira 12 :00-18:00): Bekalan kuasa fotovoltaik secara langsung, kuasa berlebihan untuk menambah simpanan tenaga (mengekalkan SOC ≥ 90% )
• Waktu malam (18:00- 8:00 ): Storan tenaga dilepaskan melalui PCS dan diedarkan mengikut permintaan beban serantau (nyahcas maksimum satu set ialah 1.45MW)

8.2 Penyelarasan wilayah (mengambil 30MWj di kawasan vila sebagai contoh),

• 6 set unit 5MWj disambung secara selari, dengan jumlah kapasiti nyahcas 6×1.45MW=8.7MW​
• Beban puncak (18:00-22:00): 6 menetapkan pelepasan secara serentak untuk memenuhi permintaan puncak serantau kira-kira 8MW​
• Waktu luar puncak (2:00-6:00): 2-3 set sudah memadai, dan selebihnya dalam mod siap sedia

8.3 Penyelarasan deposit isi rumah untuk vila bersaiz besar

• tengah hari (12:00-14:00): Penjanaan kuasa fotovoltaik isi rumah → Keutamaan diberikan kepada penyaman udara isi rumah (beban puncak), dan kuasa selebihnya dimasukkan ke dalam grid kuasa komuniti​
• Waktu malam (20:00-22:00): Pelepasan storan isi rumah untuk menambah penggunaan elektrik isi rumah dan mengurangkan tekanan pelepasan storan tenaga dalam komuniti
• Status kecemasan: Apabila grid kuasa komuniti gagal, storan isi rumah secara automatik bertukar kepada mod luar grid (menyokong 4 jam bekalan kuasa untuk beban isi rumah utama),

8.4 Tindak balas terhadap cuaca melampau (3 hari berturut-turut ribut pasir),

• Keluaran PV menurun kepada 20% → purata penjanaan kuasa harian 52MW×4.9 jam×0.2=50.96MWj​
• Penyimpanan tenaga dilepaskan ke 50% pada hari pertama, dilepaskan ke 30% pada hari kedua, dan penjana diesel dimulakan pada hari ketiga (pelengkap 71540 darjah/hari)

9. Senarai Peralatan

,

10. Kebolehpercayaan dan Ekonomi

10.1. Reka Bentuk Kebolehpercayaan

• Rintangan habuk fotovoltaik: Salutan nano pada permukaan modul (mengurangkan lekatan habuk dengan 30%), dibersihkan seminggu sekali
• Lebihan simpanan tenaga: 30MWj (vila), 25MWj (bertingkat tinggi) dalam satu kawasan, termasuk 10% kapasiti sandaran, boleh menyokong bidang lain
• Jaminan bekalan kuasa: ketersediaan sistem ≥ 99.8% (bekalan elektrik terputus ≤ 7 jam setahun),
• Storan isi rumah meningkatkan kebolehpercayaan: Storan isi rumah di vila besar boleh menyokong 5% daripada jumlah beban masyarakat (kira-kira 6,000 darjah/hari), dan mengurangkan bilangan penjana diesel bermula dalam kes yang melampau; storan isi rumah dipautkan dengan grid utama: melalui EMS, “keutamaan grid utama, simpanan isi rumah digunakan” untuk mengelakkan kesan pulau

11. Ringkasan Penyelesaian

Penyelesaian ini mencapai konfigurasi sistem piawai dan pengembangan fleksibel melalui reka bentuk modular “5Penyimpanan tenaga MWh + 1.5MW fotovoltaik”. Alat suis voltan tinggi yang baru ditambah, kabinet simpang dan peralatan lain menambah baik pautan keselamatan elektrik, dan simpanan isi rumah vila bersaiz besar meningkatkan lebihan bekalan kuasa. Penyelesaian itu memenuhi keperluan operasi luar grid tulen komuniti kediaman Iraq, menyesuaikan diri dengan ciri-ciri persekitaran kawasan padang pasir Timur Tengah, dan berprestasi baik dari segi kebolehpercayaan dan ekonomi. Skala simpanan isi rumah boleh dilaraskan mengikut bilangan sebenar vila bersaiz besar , atau jarak antara modul fotovoltaik boleh dioptimumkan untuk menyesuaikan diri dengan kawasan bumbung yang lebih kecil.