kompletne rozwiązanie projektowe poza siecią dla irackich obszarów mieszkalnych

Magazynowanie energii fotowoltaicznej + Kompletne rozwiązanie projektowe generatora diesla poza siecią dla irackich obszarów mieszkalnych

1. Przegląd rozwiązania

Plan ten przewiduje wyłącznie system energii poza siecią dla irackich obszarów mieszkalnych, z podstawową ideą “fotowoltaika + magazynowanie energii jako główne, awaria generatora diesla“: wykorzystującym jako moduł podstawowy magazyn energii o pojemności 5MWh, skonfigurowane według regionu (4 obszary willowe po 30 MWh każdy, 2 obszary wysokościowe po 25 MWh każdy), pojedynczy system z fotowoltaiką/zestawem magazynującym energię o mocy 1,5 MW (łącznie 51MW), poprzez bezpośrednie połączenie DC-DC w celu uzyskania fotowoltaiki 4 godzin pełnego magazynowania energii, w celu pokrycia dziennego zapotrzebowania na energię elektryczną 122,500 kWh. System jest podłączony do sieci przy niskim napięciu, Aby zapewnić bezpieczeństwo, w wysokich obszarach dodano transformatory izolacyjne, i generatory diesla (2 5MW) są używane tylko do radzenia sobie z ekstremalnymi warunkami pogodowymi. Do dużych willi, możesz dodać 30 kWh domowego magazynu energii, aby poprawić stabilność zasilania, lub możesz skorzystać z rozwiązania podstawowego (brak miejsca do przechowywania w gospodarstwie domowym) aby obniżyć koszty. Obydwa tryby nadają się do stosowania w środowisku o wysokiej temperaturze i dużym zapyleniu na pustyni na Bliskim Wschodzie.

2. Podstawowe parametry i ramy projektowe

2.1. Kluczowe parametry

• Całkowite zużycie energii elektrycznej: 3500 gospodarstwa domowe x 35 kWh/gospodarstwo domowe/dzień = 122500 kWh/dzień (średnie zużycie energii elektrycznej w willach i wieżowcach oblicza się na podstawie mediany wartości 35 kWh)
• Podstawowe wymagania dotyczące magazynowania energii: poznać 100% zużycia energii elektrycznej w ciągu dnia (122,500 kWh/dzień), a generator diesla nie uruchomi się, chyba że zaistnieją szczególne okoliczności (ekstremalna pogoda przez ponad 3 kolejne dni).
• Wymagania dotyczące ładowania fotowoltaiki: Całkowicie naładuj znajdujący się w nim system magazynowania energii 4 godziny (musi pokryć zużycie energii w czasie rzeczywistym podczas ładowania + ilość ładowania magazynu energii)​
• Konfiguracja PCS: Skonfigurowany w proporcji 1/4 pojemności magazynowania energii, przy użyciu pierwszorzędnego systemu o mocy 1,45 MW (obsługa podłączenia do sieci niskiego napięcia 1500 V → 400 V)
• Podział obszaru: 6 obszary magazynowania energii (w tym 2 obszary wysokościowe, które wymagają transformatorów izolujących)​
• Równoważne słońce: 1790 godziny/rok → 4.9 godzin dziennie (szczyt słońca)​
• Wydajność systemu: Fotowoltaika → magazynowanie energii (Bezpośrednie połączenie DC-DC) efektywność 0.92, rozładowanie magazynu energii → efektywność obciążenia 0.88, kompleksowa wydajność ładowania i rozładowania 0,81​
• System magazynowania energii: przyjmuje standardową konfigurację 5MWh/zestaw, a łączna moc została ustalona na 170MWh (pokrycie zapotrzebowania na energię elektryczną 122,500 kWh/dzień, i jest wielokrotnością 5)​
• Magazynowanie energii w gospodarstwie domowym: duże wille są wyposażone w 30kWh/dom (zakładając, że istnieją 200 duże wille , rozliczanie 10% ogólnej liczby willi), i podłączony do sieci publicznej.

2.2. Logika projektowania

Z “5Jednostka magazynowania energii MWh” jako moduł podstawowy, każdy obszar składa się z kilku modułów, wyposażone w fotowoltaikę, konwergencja, konwersja i inny sprzęt; Magazynowanie energii w gospodarstwie domowym jest stosowane jako uzupełnienie poprawiające elastyczność zasilania. Podążając za logiką konfiguracji pustyni na Bliskim Wschodzie, za które odpowiadają fotowoltaika 85% średniego dziennego zużycia energii elektrycznej + ładowanie magazynu energii, a magazynowanie energii jest skonfigurowane pod adresem 1.2 razy średnie dzienne zużycie energii elektrycznej (aby poradzić sobie z krótkotrwałymi wahaniami). ​

3. Konfiguracja systemu magazynowania energii

3.1. Całkowita pojemność i dystrybucja regionalna

• Zapotrzebowanie teoretyczne: 122500 kWh/dzień ÷ wydajność rozładowania 0.88 ≈ 139205 kWh (ilość energii elektrycznej, która ma być magazynowana)​
• Rzeczywista konfiguracja: 1.2 razy projekt redundancji (aby poradzić sobie z degradacją baterii i ekstremalnym obciążeniem) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, dostosowana do 170MWh (spełnienie wielu wymagań 5)​
• Konfiguracja z jednym regionem:
• Teren willi (4): 30 MWh każda → 30MWh÷5MWh/jednostka = 6 jednostki/obszar (4×6=w sumie 24 jednostki)
• Obszary wysokościowe (2): 25MWh każda → 25MWh÷5MWh/zestaw = 5 zestawy/obszar (2×5=w sumie 10 zestawów)​
• Parametry baterii: 5MWh/zestaw dla zestawu akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (1500W DC, Cykl życiowy 6000 czasy, głębokość wyładowania 80% → dostępne 4MWh/zestaw)​
• Konfiguracja willi i wieżowców umożliwia dostosowanie schematu konfiguracji magazynowania energii w zależności od rzeczywistego obciążenia mocy

3.2. 5Projekt wspierający magazyn energii MWh (moduł podstawowy)

• Skład modułu: 5Komora baterii MWh (łącznie z BMS-em) + 1 zestaw 1,45MW PCS pierwszej klasy marki + 1 zestaw DC-DC szafka przyłączeniowa
• Wsparcie fotowoltaiczne: Każde 5 MWh magazynowania energii musi zostać połączone z 1,5 MW mocy fotowoltaicznej (spotkać 4 godziny pełnego naładowania: 1.5Sprawność MW×4h×0,92 = 5,52MWh, pokrycie potrzeb w zakresie ładowania magazynów energii)​
• Logika połączenia: Fotowoltaika jest podłączona do magazynu energii 5 MWh za pośrednictwem szafy rozdzielczej → DC-DC jest bezpośrednio podłączone do regionalnej sieci 400 V za pośrednictwem PCS​

4. Skład regionalnego systemu magazynowania energii

4.1. 5Wykaz wyposażenia Jednostki Magazynowania Energii w MWh

​

4.2 Integracja regionalnego systemu magazynowania energii

• Teren willi (30MWh): 6 5Jednostki MWh są łączone równolegle i przyłączane do regionalnej sieci elektroenergetycznej poprzez rozdzielnię niskiego napięcia o mocy 10 MW (400V).
• Obszar wieżowca (25MWh): 5 5Jednostki MWh równolegle, wyposażony w 5 1.5 Transformatory izolacyjne MVA + 8Rozdzielnica niskiego napięcia MW
• Transformator separacyjny (wieżowiec): Okablowanie Dyn11, tłumienie trzeciej harmonicznej, impedancja zwarciowa 6%, spełniające wymogi uziemienia obszarów mieszkalnych

4.3 Magazyny energii dla gospodarstw domowych dla dużych willi

• Pojemność przechowywania w gospodarstwie domowym: 200 gospodarstwa domowe × 30kWh / gospodarstwo domowe = 6MWh (fosforan litowo-żelazowy, głębokość wyładowania 80% → dostępne 24kWh / gospodarstwo domowe)​
• Falownik: 30kWh magazyn gospodarstwa domowego z falownikiem 5 kW (obsługuje podłączenie do sieci 400 V, z funkcją zapobiegającą przepływowi wstecznemu)​
• Logika działania: Priorytetowo traktuj własne użytkowanie, i włączyć nadwyżkę energii do publicznej sieci energetycznej. Kiedy brakuje prądu, pobierać energię z sieci (kiedy SOC < 20%)

5. Konfiguracja systemu fotowoltaicznego

5.1. Wyprowadzenie mocy zainstalowanej

• Ilość energii elektrycznej potrzebna do ukończenia 4 godziny:
• Pojemność ładowania magazynu energii: 170MWh (całkowite magazynowanie energii) × 80% (naładowany do pełna) ÷ wydajność ładowania 0.92 ≈ 148,91 MWh​
• 4 godzin zużycia energii elektrycznej w czasie rzeczywistym: 122500 kWh/dzień×(4/24)≈20417 kWh​
• Całkowite zapotrzebowanie na energię elektryczną: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Moc zainstalowana fotowoltaiki: 169327 stopnie ÷ 4 godziny ÷ wydajność systemu 0.81 (łącznie ze stratami komponentów i kabli) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Konfiguracja końcowa: 52.5MW (w połączeniu z magazynami energii o mocy 5 MWh i fotowoltaiką o mocy 1,5 MW, 34 zestawy × 1,5 MW = 51 MW, plus 1MW fotowoltaiki dla dużych willi, łącznie 52 MW)

5.2 Pojedynczy magazyn energii 5MWh z fotowoltaiką

• Zainstalowana pojemność: 1.5MW (spełnić 4-godzinne ładowanie: 1.5Sprawność MW×4h×0,92 = 5,52MWh, pokrycie potrzeb w zakresie ładowania magazynów energii)​
• Liczba modułów: 1.5MW÷0,69kW/moduł≈2174 modułów (690moduły W)​
• Projekt konwergencji: Połączenie szeregowe z szafą konwergentną o mocy 1,5 MW (łącznie z ochroną odgromową i ochroną bezpiecznikową)

5.3 Regionalna alokacja fotowoltaiki ( opcjonalnie dla dachu willi )

• Powierzchnia pojedynczej willi (30Magazynowanie energii w MWh): 6 zestawy modułów 5MWh → fotowoltaika 6×1,5MW=9MW
• Przydział willi jednorodzinnej: 2,000 gospodarstwa domowe (zwykłe wille) będzie wyposażony w średnio 51MW mocy fotowoltaicznej → 25,5kW/gospodarstwo domowe (25.5kW÷0,69kW/blok ≈37 bloków/gospodarstwo domowe)​
• Powierzchnia dachu: 37 bloki × 2,31㎡× 1.1 ≈ 95㎡/gospodarstwo domowe (zwykła willa), duże wille rezerwują dodatkowe 10㎡ na domowe magazyny fotowoltaiczne

5.4 Konfluencja i połączenie fotowoltaiczne

• Szafka kombinacyjna: 1 szafka kombinacyjna (Napięcie stałe 1500 V, prąd znamionowy 1250A) na każde 1,5 MW mocy fotowoltaicznej, w sumie 34 szafki (dopasowanie liczby zestawów magazynujących energię o mocy 5MWh)
• Kabel prądu stałego: Kabel (90Odporność na temperaturę °C, odporność na kurz i odporność na starzenie), fotowoltaika → kombinator → DC-DC → magazynowanie energii​

6. Konfiguracja kluczowych urządzeń elektrycznych

6.1 Rozdzielnica niskiego napięcia (AC)​

• Dane techniczne: 400VAC, prąd znamionowy , wyposażony w wyłącznik szufladowy
• Ilość: 6 zestawy (1 ustawić na obszar ), obszar wieżowca z interfejsem transformatora izolującego
• Funkcja ochrony: przetężenie, przepięcie, zabezpieczenie składowej zerowej, i wyłączenie połączenia PCS

6.2 Sprzęt pomocniczy generatora diesla

• Szafka rozdzielcza generatora: 10 1 Każdy generator diesla MW wyposażony w 1 szafka rozdzielcza (w tym synchroniczne urządzenie podłączone do sieci)
• Szafka rozdzielcza ATS: 10 jednostki (automatyczny przełącznik transferu, czas przełączania <50SM), podłączenie generatora do miejskiej sieci energetycznej

6.3 Sprzęt pomiarowy i monitorujący

• Licznik bramy: 1 poziom 0.2 inteligentny licznik na obszar (monitorowanie mocy fotowoltaicznej, ładowanie i rozładowywanie magazynów energii, i pobór mocy obciążenia)​
• Monitory środowiskowe: 6 (1 na obszar), monitorowanie temperatury, stężenie pyłu, prędkość wiatru (połączone z oczyszczaniem fotowoltaicznym)​

7. Generatory diesla i wsparcie awaryjne

7.1 Konfiguracja generatora diesla

• Pojemność: Utrzymywać 10 jednostki 1000 W (łącznie 10MW), i 170 MWh magazynowania energii (spotkać 3 dni zasilania w ekstremalnych warunkach pogodowych)

7.2 Optymalizacja logiki uruchamiania

• Poziom 1 spust: Regionalne magazyny energii SOC < 15% i moc fotowoltaiczną < 30% (trwały 12 godziny)​
• Wyzwalacz drugiego poziomu: 2 lub więcej obszarów nie ma zasilania w tym samym czasie, lub średni SOC magazynu domowego jest mniejszy niż 10% ( scentralizowany alarm dla dużych willi )

8. Logika działania systemu

8.1 Pojedynczy magazyn energii o pojemności 5MWh + 1.5Działanie fotowoltaiki MW

• Poranek ( o 8 :00-12 : 00 ) : PV daje pierwszeństwo ładowaniu magazynów energii (1.5MW pełna moc), ładowanie magazynu energii z 20% Do 100% w 4 godziny
• Popołudnie ( o 12 :00-18:00): Zasilanie fotowoltaiczne bezpośrednio, nadmiar mocy w celu uzupełnienia magazynowania energii (utrzymać SOC ≥ 90% )
• Nocna pora (18:00- 8:00 ): Magazynowanie energii jest rozładowywane poprzez PCS i dystrybuowane zgodnie z regionalnym zapotrzebowaniem obciążenia (maksymalne rozładowanie pojedynczego zestawu wynosi 1,45 MW)

8.2 Koordynacja regionalna (biorąc za przykład 30MWh na obszarze willi)​

• 6 zestawy jednostek 5MWh są połączone równolegle, o łącznej mocy rozładowania 6×1,45MW=8,7MW​
• Obciążenie szczytowe (18:00-22:00): 6 jednocześnie ustawia wyładowanie, aby zaspokoić regionalne szczytowe zapotrzebowanie wynoszące około 8 MW
• Poza godzinami szczytu (2:00-6:00): 2-3 zestawy wystarczą, a reszta jest w trybie gotowości

8.3 Koordynacja depozytów gospodarstw domowych dla willi o dużych rozmiarach

• Południe (12:00-14:00): Domowa produkcja energii fotowoltaicznej → Priorytet ma klimatyzacja w gospodarstwach domowych (obciążenie szczytowe), a pozostała moc jest włączona do publicznej sieci energetycznej
• Nocna pora (20:00-22:00): Zrzuty z magazynów domowych w celu uzupełnienia zużycia energii elektrycznej w gospodarstwach domowych i zmniejszenia ciśnienia wyładowań z magazynów energii w społeczności
• Stan awaryjny: Gdy zawiedzie sieć energetyczna społeczności, magazyn domowy automatycznie przełącza się w tryb off-grid (wspierający 4 godzin zasilania kluczowych odbiorników domowych)​

8.4 Reakcja na ekstremalne warunki pogodowe (3 kolejne dni burz piaskowych)​

• Moc fotowoltaiczna spada do 20% → średnia dzienna produkcja energii 52MW×4,9 godziny×0,2=50,96MWh​
• Magazyn energii jest rozładowywany do 50% pierwszego dnia, zwolniony do 30% drugiego dnia, a generator diesla zostaje uruchomiony trzeciego dnia (uzupełnianie 71540 stopni/dzień)

9. Lista wyposażenia

​

10. Niezawodność i ekonomiczność

10.1. Niezawodność projektu

• Odporność na pył fotowoltaiczny: Nanopowłoka na powierzchni modułu (zmniejsza przyleganie kurzu przez 30%), sprzątane raz w tygodniu
• Redundancja magazynowania energii: 30MWh (willa), 25MWh (wieżowiec) w jednym obszarze, w tym 10% pojemność zapasowa, może wspierać inne obszary
• Gwarancja zasilania: dostępność systemu ≥ 99.8% (przerwa w dostawie prądu ≤ 7 godzin rocznie)​
• Przechowywanie w gospodarstwie domowym zwiększa niezawodność: Przechowywanie w gospodarstwie domowym w dużych willach może być pomocne 5% całkowitego obciążenia społeczności (o 6,000 stopni/dzień), i w skrajnych przypadkach zmniejszyć liczbę uruchomień generatora diesla; magazyny domowe są połączone z główną siecią: poprzez EMS, “główny priorytet sieci, używane jest przechowywanie w gospodarstwie domowym” aby uniknąć efektu wyspy

11. Podsumowanie rozwiązania

To rozwiązanie umożliwia ujednoliconą konfigurację systemu i elastyczną rozbudowę dzięki modułowej konstrukcji “5Magazynowanie energii w MWh + 1.5fotowoltaika MW”. Nowo dodana rozdzielnia wysokiego napięcia, szafka przyłączeniowa i inny sprzęt poprawiają elektryczne łącze bezpieczeństwa, a przechowywanie w gospodarstwie domowym dużych willi poprawia redundancję zasilania. Rozwiązanie spełnia potrzeby irackich społeczności mieszkalnych w zakresie wyłącznie pracy poza siecią, dostosowuje się do charakterystyki środowiska pustynnego obszaru Bliskiego Wschodu, i sprawdza się dobrze pod względem niezawodności i oszczędności. Skalę przechowywania w gospodarstwie domowym można dostosować do rzeczywistej liczby dużych willi , lub odstępy między modułami fotowoltaicznymi można zoptymalizować, aby dostosować je do mniejszej powierzchni dachu.