off-grid complete ontwerpoplossing voor Iraakse woonwijken

Fotovoltaïsche energieopslag + Off-grid dieselgenerator complete ontwerpoplossing voor Iraakse woonwijken

1. Oplossingsoverzicht

Dit plan ontwerpt een puur off-grid energiesysteem voor Iraakse woonwijken, met het kernidee van “fotovoltaïsch + energieopslag als voornaamste, noodgeval dieselgenerator“: met een energieopslageenheid van 5 MWh als basismodule, geconfigureerd per regio (4 villagebieden van elk 30MWh, 2 hoogbouwgebieden elk 25MWh), één systeem met fotovoltaïsche energieopslag van 1,5 MW/set (totaal 51MW), via directe DC-DC-verbinding om fotovoltaïsche energie te realiseren 4 uur volledige energieopslag, om aan de dagelijkse elektriciteitsvraag te voldoen 122,500 kWh. Het systeem is op laagspanning op het elektriciteitsnet aangesloten, In hoogbouwgebieden worden scheidingstransformatoren toegevoegd om de veiligheid te garanderen, en dieselgeneratoren (2 5Mw) worden alleen gebruikt om met extreem weer om te gaan. Voor grote villa's, U kunt ervoor kiezen om 30 kWh huishoudelijke energieopslag toe te voegen om de stabiliteit van de stroomvoorziening te verbeteren, of u kunt de basisoplossing gebruiken (geen huishoudelijke opslag) om de kosten te verlagen. Beide modi zijn geschikt voor de omgeving met hoge temperaturen en veel stof in de woestijn van het Midden-Oosten.

2. Kernparameters en ontwerpraamwerk

2.1. Belangrijkste parameters

• Totaal elektriciteitsverbruik: 3500 huishoudens x 35 kWh/huishouden/dag = 122500 kWh/dag (het gemiddelde elektriciteitsverbruik van villa's en hoogbouw wordt berekend op basis van de mediaanwaarde van 35 kWh)
• Kernvereisten voor energieopslag: ontmoeten 100% van het elektriciteitsverbruik gedurende de dag (122,500 kWh/dag), en de dieselgenerator start niet tenzij er bijzondere omstandigheden zijn (extreem weer voor meer dan 3 opeenvolgende dagen).
• Vereisten voor fotovoltaïsch opladen: Laad het energieopslagsysteem binnenin volledig op 4 uur (moet het realtime stroomverbruik tijdens het opladen dekken + oplaadbedrag voor energieopslag)​
• PCS-configuratie: Geconfigureerd met een verhouding van 1/4 van de energieopslagcapaciteit, met behulp van een 1,45 MW-systeem van het eerste merk (ondersteuning van 1500V → 400V laagspanningsnetaansluiting)
• Gebiedsverdeling: 6 gebieden voor energieopslag (inbegrepen 2 hoogbouwgebieden, waarvoor scheidingstransformatoren nodig zijn)​
• Gelijkwaardige zonneschijn: 1790 uur/jaar → 4.9 uur per dag (maximale zonneschijn)​
• Systeemefficiëntie: Fotovoltaïsche → energieopslag (DC-DC directe verbinding) efficiëntie 0.92, ontlading van energieopslag → belastingefficiëntie 0.88, uitgebreide laad- en ontlaadefficiëntie 0,81​
• Energieopslagsysteem: keurt de standaardconfiguratie van 5MWh/set goed, en de totale capaciteit wordt aangepast naar 170MWh (voldoen aan de elektriciteitsvraag van 122,500 kWh/dag, en is een veelvoud van 5)​
• Huishoudelijke energieopslag: grote villa's zijn uitgerust met 30 kWh/huishouden (ervan uitgaande dat die er zijn 200 grote villa's , verantwoording afleggen 10% van het totale aantal villa's), en aangesloten op het gemeenschapsnet.

2.2. Ontwerplogica

Met de “5MWh energieopslageenheid” als basismodule, elk gebied bestaat uit verschillende modules, uitgerust met fotovoltaïsche, convergentie, conversie en andere apparatuur; De energieopslag van huishoudens wordt gebruikt als aanvulling om de flexibiliteit van de energievoorziening te verbeteren. De configuratielogica van de woestijn in het Midden-Oosten volgen, fotovoltaïsche energie is verantwoordelijk voor 85% van het gemiddelde dagelijkse elektriciteitsverbruik + opladen van energieopslag, en energieopslag is geconfigureerd op 1.2 maal het gemiddelde dagelijkse elektriciteitsverbruik (om kortetermijnschommelingen op te vangen). ​

3. Configuratie van energieopslagsysteem

3.1. Totale capaciteit en regionale distributie

• Theoretische vraag: 122500 kWh/dag ÷ ontladingsefficiëntie 0.88 ≈ 139205 kWh (hoeveelheid elektriciteit die moet worden opgeslagen)​
• Werkelijke configuratie: 1.2 keer redundantie ontwerp (om degradatie van de batterij en extreme belasting het hoofd te bieden) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, aangepast naar 170MWh (voldoen aan de meervoudige eis van 5)​
• Configuratie met één regio:
• Villagebied (4): 30 MWh elk → 30MWh ÷ 5MWh/eenheid = 6 eenheden/gebied (4×6=24 eenheden in totaal)
• Hoogbouwgebieden (2): 25MWh per stuk → 25MWh÷5MWh/set = 5 sets/gebied (2×5=10 sets in totaal)​
• Batterijparameters: 5MWh/set voor lithium-ijzerfosfaat accupakket (1500In gelijkstroom, cyclus leven 6000 keer, ontladingsdiepte 80% → beschikbaar 4MWh/set)​
• Villa- en hoogbouwconfiguraties kunnen het configuratieschema voor energieopslag aanpassen aan de werkelijke stroombelasting

3.2. 5MWh energieopslageenheid ter ondersteuning van het ontwerp (basismodule)

• Modulesamenstelling: 5MWh-batterijcompartiment (inclusief BMS) + 1 set van 1,45 MW PCS van een eersteklas merk + 1 set DC-DC aansluitkast
• Fotovoltaïsche ondersteuning: Elke 5 MWh energieopslag moet gepaard gaan met 1,5 MW fotovoltaïsche energie (ontmoeten 4 uur volledig opgeladen: 1.5MW×4h×0,92 rendement = 5,52MWh, die de behoefte aan opladen van energieopslag dekt)​
• Verbindingslogica: PV is via een combineerkast aangesloten op energieopslag van 5MWh → DC-DC is via PCS rechtstreeks aangesloten op het regionale 400V-net

4. Samenstelling regionaal energieopslagsysteem

4.1. 5MWh-apparatuurlijst voor energieopslageenheden

​

4.2 Regionale integratie van energieopslagsystemen

• Villagebied (30MWh): 6 5MWh-eenheden zijn parallel aangesloten en verbonden met het regionale elektriciteitsnet via een laagspanningsschakelapparaat van 10 MW (400V).
• Hoogbouwgebied (25MWh): 5 5MWh-eenheden parallel, uitgerust met 5 1.5 MVA-isolatietransformatoren + 8MW-laagspanningsschakelapparatuur
• Isolatietransformator (hoogbouw): Dyn11-bedrading, derde harmonische onderdrukking, kortsluitimpedantie 6%, voldoen aan de aardingsvereisten van woonwijken

4.3 Huishoudelijke energieopslag voor grote villa's

• Huishoudelijke opslagcapaciteit: 200 huishoudens × 30 kWh / huishouden = 6MWh (lithiumijzerfosfaat, ontladingsdiepte 80% → beschikbaar 24kWh / huishouden)​
• Omvormer: 30kWh huishoudelijke opslag met 5kW omvormer (ondersteunt 400V-netaansluiting, met anti-retourstroomfunctie)​
• Bedieningslogica: Geef prioriteit aan eigen gebruik, en de overtollige energie samenvoegen met het gemeenschapsnet. Wanneer er een stroomtekort is, stroom van het net halen (wanneer SOC < 20%)

5. Configuratie van fotovoltaïsch systeem

5.1. Afleiding van geïnstalleerd vermogen

• De hoeveelheid elektriciteit die nodig is om te voltooien 4 uur:
• Laadcapaciteit voor energieopslag: 170MWh (totale energieopslag) × 80% (volledig in rekening gebracht) ÷ laadefficiëntie 0.92 ≈ 148,91 MWh​
• 4 uur real-time elektriciteitsverbruik: 122500 kWh/dag×(4/24)≈20417 kWh​
• Totale elektriciteitsvraag: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh​
• Geïnstalleerd fotovoltaïsch vermogen: 169327 graden ÷ 4 uur ÷ systeemefficiëntie 0.81 (inclusief component- en kabelverliezen) ≈ 52539 kW ≈ 52,5 MW​
• Definitieve configuratie: 52.5Mw (gecombineerd met 5MWh energieopslag en 1,5MW fotovoltaïsche energie, 34 sets × 1,5 MW = 51 MW, plus 1MW fotovoltaïsche energie voor grote villa's, in totaal 52MW)

5.2 Enkele energieopslag van 5 MWh met fotovoltaïsche energie

• Geïnstalleerd vermogen: 1.5Mw (voldoen aan 4 uur opladen: 1.5MW×4h×0,92 rendement = 5,52MWh, die de behoefte aan opladen van energieopslag dekt)​
• Aantal modules: 1.5MW ÷ 0,69 kW/module≈2174 modules (690W-modules)​
• Convergentie ontwerp: Serieverbinding met convergentiekast van 1,5 MW (inclusief bliksembeveiliging en zekeringbeveiliging)

5.3 Regionale toewijzing van fotovoltaïsche energie ( optioneel voor villadak )

• Enkele villawijk (30MWh energieopslag): 6 sets van 5MWh-modules → 6×1,5MW=9MW fotovoltaïsch
• Toewijzing van eengezinsvilla's: 2,000 huishoudens (gewone villa's) zal worden uitgerust met gemiddeld 51 MW aan fotovoltaïsche energie → 25,5 kW/huishouden (25.5kW ÷ 0,69 kW/blok≈37 blokken/huishouden)​
• Dakoppervlak: 37 blokken × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/huishouden (gewone villa), grote villa's reserveren een extra 10㎡ voor fotovoltaïsche opslag van huishoudens

5.4 Fotovoltaïsche samenvloeiing en verbinding

• Combineerkast: 1 combi kast (Gelijkstroom 1500 V, nominale stroom 1250A) voor elke 1,5 MW fotovoltaïsche energie, een totaal van 34 kasten (passend bij het aantal energieopslagsets van 5MWh)
• DC-kabel: Kabel (90°C temperatuurbestendigheid, stofbestendigheid en verouderingsbestendigheid), fotovoltaïsch → combiner → DC-DC → energieopslag​

6. Configuratie van belangrijke elektrische apparatuur

6.1 Laagspanningsschakelapparatuur (AC)​

• Specificaties: 400V AC, nominale stroom , uitgerust met een lade-type stroomonderbreker
• Hoeveelheid: 6 sets (1 per gebied instellen ), hoogbouwgebied met scheidingstransformatorinterface
• Beschermingsfunctie: overstroom, overspanning, bescherming tegen nulsequenties, en uitschakeling van de PCS-koppeling

6.2 Ondersteunende apparatuur voor dieselgeneratoren

• Generatorschakelkast: 10 1 MW-dieselgeneratoren, elk uitgerust met 1 schakelkast (inclusief synchroon netgekoppeld apparaat)
• ATS schakelkast: 10 eenheden (automatische omschakelaar, schakeltijd <50Mevr), het aansluiten van de generator en het elektriciteitsnet van de gemeenschap

6.3 Meet- en monitoringapparatuur

• Gateway-meter: 1 niveau 0.2 slimme meter per gebied (monitoring van de fotovoltaïsche output, opladen en ontladen van energieopslag, en het energieverbruik van de belasting)​
• Milieumonitors: 6 (1 per gebied), temperatuur bewaken, stofconcentratie, windsnelheid (gekoppeld aan fotovoltaïsche reiniging)​

7. Dieselgeneratoren en noodhulp

7.1 Configuratie van dieselgenerator

• Capaciteit: Behouden 10 eenheden van 1000 W (totaal 10MW), gecombineerd met 170MWh aan energieopslag (ontmoeten 3 dagen stroomvoorziening bij extreme weersomstandigheden)

7.2 Opstartlogica-optimalisatie

• Niveau 1 trekker: Regionale energieopslag SOC < 15% en fotovoltaïsche output < 30% (duurzaam 12 uur)​
• Trigger op het tweede niveau: 2 of meerdere gebieden zijn tegelijkertijd zonder stroom, of de gemiddelde SOC van huishoudelijke opslag is minder dan 10% ( gecentraliseerd alarm voor grote villa's )

8. Systeembedieningslogica

8.1 Enkele energieopslag van 5MWh + 1.5MW fotovoltaïsche exploitatie

• Ochtend ( over 8 :00-12 : 00 ) : PV geeft voorrang aan het opladen van de energieopslag (1.5MW vol vermogen), het opladen van de energieopslag 20% naar 100% binnenin 4 uur
• Middag ( over 12 :00-18:00): Fotovoltaïsche stroomvoorziening rechtstreeks, overtollige energie om de energieopslag aan te vullen (behoud SOC ≥ 90% )
• Nacht (18:00- 8:00 ): Energieopslag wordt ontladen via PCS en gedistribueerd volgens de regionale belastingvraag (maximale ontlading van een enkele set is 1,45 MW)

8.2 Regionale coördinatie (als voorbeeld nemen we 30MWh in de villawijk)​

• 6 sets van 5MWh-eenheden zijn parallel geschakeld, met een totale afvoercapaciteit van 6×1,45MW=8,7MW​
• Piekbelasting (18:00-22:00): 6 stelt tegelijkertijd de afvoer in om aan de regionale piekvraag van ongeveer 8MW te voldoen
• Daluren (2:00-6:00): 2-3 setjes zijn voldoende, en de rest bevindt zich in de standby-modus

8.3 Coördinatie van deposito's van huishoudens voor grote villa's

• Middag (12:00-14:00): Opwekking van fotovoltaïsche energie voor huishoudelijk gebruik → Er wordt prioriteit gegeven aan airconditioning voor huishoudelijk gebruik (piekbelasting), en de resterende stroom wordt opgenomen in het elektriciteitsnet van de gemeenschap
• Nacht (20:00-22:00): Huishoudelijke opslaglozingen om het elektriciteitsverbruik van huishoudens aan te vullen en de druk van energieopslaglozingen in de gemeenschap te verminderen
• Noodstatus: Wanneer het elektriciteitsnet van de gemeenschap uitvalt, de huishoudelijke opslag schakelt automatisch over naar de off-grid-modus (ondersteunen 4 uur stroomvoorziening voor belangrijke huishoudelijke verbruikers)​

8.4 Reactie op extreem weer (3 opeenvolgende dagen van zandstormen)​

• De PV-opbrengst daalt naar 20% → gemiddelde dagelijkse energieopwekking 52MW×4,9 uur×0,2=50,96MWh​
• De energieopslag wordt afgevoerd naar 50% op de eerste dag, afgevoerd naar 30% op de tweede dag, en op de derde dag wordt de dieselgenerator gestart (aanvullen 71540 graden/dag)

9. Apparatuurlijst

​

10. Betrouwbaarheid en zuinigheid

10.1. Betrouwbaarheid ontwerp

• Fotovoltaïsche stofbestendigheid: Nanocoating op het oppervlak van de module (vermindert de stofhechting door 30%), 1 keer per week schoongemaakt
• Redundante energieopslag: 30MWh (villa), 25MWh (hoogbouw) in één gebied, inbegrepen 10% back-upcapaciteit, kan andere gebieden ondersteunen
• Garantie op stroomvoorziening: systeembeschikbaarheid ≥ 99.8% (stroomstoring ≤ 7 uur per jaar)​
• Huishoudelijke opslag verbetert de betrouwbaarheid: Huishoudelijke opslag in grote villa's kan ondersteunen 5% van de totale last van de gemeenschap (over 6,000 graden/dag), en verminder in extreme gevallen het aantal starts van dieselgeneratoren; de huishoudelijke opslag is gekoppeld aan het hoofdnet: via EMS, “prioriteit van het hoofdnet, Er wordt gebruik gemaakt van huishoudelijke opslag” om het eilandeffect te vermijden

11. Samenvatting van de oplossing

Deze oplossing realiseert een gestandaardiseerde systeemconfiguratie en flexibele uitbreiding door het modulaire ontwerp van “5MWh energieopslag + 1.5MW fotovoltaïsche energie”. Het nieuw toegevoegde hoogspanningsschakelapparaat, aansluitkast en andere apparatuur verbeteren de elektrische veiligheidsverbinding, en de huishoudelijke opslag van grote villa's verbetert de redundantie van de stroomvoorziening. De oplossing voldoet aan de behoeften van pure off-grid exploitatie van Iraakse woongemeenschappen, past zich aan de ecologische kenmerken van het woestijngebied in het Midden-Oosten aan, en presteert goed op het gebied van betrouwbaarheid en zuinigheid. De schaal van de huishoudelijke opslag kan worden aangepast aan het werkelijke aantal grote villa's , of de afstand tussen fotovoltaïsche modules kan worden geoptimaliseerd om zich aan te passen aan een kleiner dakoppervlak.