soluție completă de proiectare off-grid pentru zonele rezidențiale irakiene

Stocarea energiei fotovoltaice + Soluție completă de proiectare a generatoarelor diesel în afara rețelei pentru zonele rezidențiale irakiene

1. Prezentare generală a soluției

Acest plan proiectează un sistem energetic pur în afara rețelei pentru zonele rezidențiale irakiene, cu ideea de bază a “fotovoltaice + stocarea energiei ca principală, generator diesel de urgență“: folosind ca modul de bază o unitate de stocare a energiei de 5 MWh, configurat pe regiune (4 suprafete vila 30MWh fiecare, 2 zone înalte 25MWh fiecare), un singur sistem cu 1,5MW fotovoltaic/set de stocare a energiei (total 51 MW), prin conexiune directă DC-DC pentru a realiza fotovoltaic 4 ore de stocare completă a energiei, pentru a satisface cererea zilnică de energie electrică a 122,500 kWh. Sistemul este conectat la rețea la tensiune joasă, transformatoare de izolare sunt adăugate în zonele înalte pentru a asigura siguranța, și generatoare diesel (2 5MW) sunt folosite doar pentru a face față vremii extreme. Pentru vile mari, puteți alege să adăugați un stoc de energie de uz casnic de 30 kWh pentru a îmbunătăți stabilitatea sursei de alimentare, sau puteți folosi soluția de bază (fara depozitare casnica) pentru a reduce costurile. Ambele moduri sunt potrivite pentru mediul cu temperaturi ridicate și praf ridicat din deșertul Orientului Mijlociu.

2. Parametrii de bază și cadrul de proiectare

2.1. Parametri cheie

• Consum total de energie electrică: 3500 gospodăriile x 35 kWh/gospodărie/zi = 122500 kWh/zi (consumul mediu de energie electrică al vilelor și al clădirilor înalte se calculează pe baza valorii mediane a 35 kWh)
• Cerințe de bază pentru stocarea energiei: întâlni 100% a consumului de energie electrică pe parcursul zilei (122,500 kWh/zi), iar generatorul diesel nu va porni decât dacă există circumstanțe speciale (vreme extremă pentru mai mult de 3 zile consecutive).
• Cerințe de încărcare fotovoltaică: Încărcați complet sistemul de stocare a energiei din interior 4 ore (trebuie să acopere consumul de energie în timp real în timpul încărcării + cantitatea de încărcare de stocare a energiei)​
• Configurare PCS: Configurat la un raport de 1/4 a capacitatii de stocare a energiei, folosind un sistem de 1,45 MW de marcă de prim rang (care acceptă conexiunea la rețea de joasă tensiune 1500V→400V)
• Împărțirea zonei: 6 zone de stocare a energiei (inclusiv 2 zonele înalte, care necesită transformatoare de izolare)​
• Soare echivalent: 1790 ore/an → 4.9 ore pe zi (soare de vârf)​
• Eficiența sistemului: Fotovoltaic → stocarea energiei (Conexiune directă DC-DC) eficienţă 0.92, descărcare de stocare a energiei → randamentul sarcinii 0.88, eficiență completă de încărcare și descărcare 0,81​
• Sistem de stocare a energiei: adoptă configurație standard de 5MWh/set, iar capacitatea totală este ajustată la 170MWh (satisfacerea cererii de energie electrică a 122,500 kWh/zi, și este un multiplu al 5)​
• Stocarea energiei casnice: vilele de dimensiuni mari sunt dotate cu 30kWh/gospodărie (presupunând că există 200 vile de dimensiuni mari , contabilizarea 10% din numărul total de vile), și conectat la rețeaua comunitară.

2.2. Logica de proiectare

Cu “5Unitate de stocare a energiei MWh” ca modul de bază, fiecare zonă este compusă din mai multe module, echipat cu fotovoltaic, convergenţă, conversie și alte echipamente; Stocarea energiei de uz casnic este folosită ca supliment pentru a îmbunătăți flexibilitatea alimentării cu energie. Urmând logica de configurare a deșertului din Orientul Mijlociu, fotovoltaicele sunt responsabile pentru 85% a consumului mediu zilnic de energie electrică + încărcare de stocare a energiei, iar stocarea energiei este configurată la 1.2 ori mai mare decât consumul mediu zilnic de energie electrică (pentru a face față fluctuațiilor pe termen scurt). ​

3. Configurarea sistemului de stocare a energiei

3.1. Capacitate totală și distribuție regională

• Cerere teoretică: 122500 kWh/zi ÷ randamentul de descărcare 0.88 ≈ 139205 kWh (cantitatea de energie electrică care trebuie stocată)​
• Configurație reală: 1.2 ori proiectarea redundanței (pentru a face față degradării bateriei și sarcinii extreme) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, ajustat la 170 MWh (îndeplinirea cerinţei multiple a 5)​
• Configurație într-o singură regiune:
• Zona vilei (4): 30 MWh fiecare → 30MWh÷5MWh/unitate = 6 unități/zonă (4×6=24 de unități în total)
• Zone înalte (2): 25MWh fiecare → 25MWh÷5MWh/set = 5 seturi/zonă (2×5=10 seturi în total)​
• Parametrii bateriei: 5MWh/set pentru acumulatori litiu fosfat de fier (1500În DC, ciclu de viață 6000 ori, adâncimea de descărcare 80% → disponibil 4MWh/set)​
• Configurația vilă și înaltă poate ajusta schema de configurare a stocării energiei în funcție de sarcina reală de putere

3.2. 5Unitate de stocare a energiei MWh care susține proiectarea (modul de bază)

• Compoziția modulului: 5Compartiment baterie MWh (inclusiv BMS) + 1 set de PC-uri de 1,45 MW ale unui brand de prim rang + 1 set de DC-DC cabinet de joncțiune
• Suport fotovoltaic: Fiecare 5 MWh de stocare a energiei trebuie să fie combinat cu 1,5 MW de putere fotovoltaică (să se întâlnească 4 ore de încărcare completă: 1.5Eficiență MW×4h×0,92 = 5,52MWh, acoperind nevoile de încărcare pentru stocarea energiei)​
• Logica de conectare: PV este conectat la stocarea energiei de 5MWh printr-un dulap combinator → DC-DC este conectat direct la rețeaua regională de 400V prin PCS​

4. Compoziția sistemului regional de stocare a energiei

4.1. 5Lista echipamentelor unității de stocare a energiei MWh

​

4.2 Integrarea sistemului regional de stocare a energiei

• Zona vilei (30MWh): 6 5Unitățile MWh sunt conectate în paralel și conectate la rețeaua electrică regională printr-un tablou de joasă tensiune de 10 MW (400V).
• Zona înaltă (25MWh): 5 5unități MWh în paralel, echipat cu 5 1.5 Transformatoare de izolare MVA + 8Aparataj de joasă tensiune MW
• Transformator de izolare (înaltă): Cablaj Dyn11, suprimarea armonicii a treia, impedanta de scurtcircuit 6%, îndeplinirea cerințelor de împământare ale zonelor rezidențiale

4.3 Stocarea energiei casnice pentru vile mari

• Capacitate de depozitare casnica: 200 gospodării × 30 kWh / gospodărie = 6MWh (fosfat de litiu fier, adâncimea de descărcare 80% → disponibil 24kWh / gospodărie)​
• Invertor: 30Stocare de uz casnic kWh cu invertor de 5kW (acceptă conexiune la rețea de 400 V, cu functie anti-flux invers)​
• Logica de operare: Prioritizează autoutilizarea, și îmbina surplusul de energie în rețeaua electrică comunitară. Când există o lipsă de energie, luați energie de la rețea (când SOC < 20%)

5. Configurarea sistemului fotovoltaic

5.1. Derivarea capacitatii instalate

• Cantitatea de energie electrică necesară pentru a finaliza în 4 ore:
• Capacitate de încărcare pentru stocarea energiei: 170MWh (stocarea totală a energiei) × 80% (taxat la maxim) ÷ randamentul de incarcare 0.92 ≈ 148,91 MWh​
• 4 ore de consum de energie electrică în timp real: 122500 kWh/zi×(4/24)≈20417 kWh​
• Cererea totală de energie electrică: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Capacitate instalată fotovoltaică: 169327 grade ÷ 4 ore ÷ randamentul sistemului 0.81 (inclusiv pierderile de componente și cabluri) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Configurare finală: 52.5MW (combinat cu stocarea energiei de 5 MWh și fotovoltaic de 1,5 MW, 34 seturi × 1,5 MW = 51 MW, plus 1MW fotovoltaic pentru vile mari, un total de 52 MW)

5.2 Stocare unică de energie de 5 MWh cu fotovoltaic

• Capacitate instalată: 1.5MW (îndepliniți încărcarea de 4 ore: 1.5Eficiență MW×4h×0,92 = 5,52MWh, acoperind nevoile de încărcare pentru stocarea energiei)​
• Numărul de module: 1.5MW÷0,69kW/modul≈2174 module (690module W)​
• Proiectare de convergență: Conexiune în serie la un cabinet de convergență de 1,5 MW (inclusiv protecție împotriva trăsnetului și protecție cu siguranțe)

5.3 Alocarea regională fotovoltaică ( opțional pentru acoperișul vilei )

• Zona de vile single (30Stocarea energiei MWh): 6 seturi de module de 5MWh → 6×1,5MW=9MW fotovoltaic
• Alocare vilă unifamilială: 2,000 gospodăriilor (vile obișnuite) va fi echipat cu o putere fotovoltaică medie de 51MW → 25,5kW/gospodărie (25.5kW÷0,69kW/bloc≈37 blocuri/gospodărie)​
• Zona acoperișului: 37 blocuri × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/gospodărie (vila obisnuita), vile mari rezervă încă 10㎡ pentru depozitarea fotovoltaică casnică

5.4 Confluență și conexiune fotovoltaică

• Dulap combinator: 1 dulap combinator (DC 1500V, curent nominal 1250A) pentru fiecare 1,5 MW de putere fotovoltaică, un total de 34 dulapuri (potrivirea numărului de seturi de stocare a energiei de 5 MWh)
• cablu DC: Cablu (90°C rezistență la temperatură, rezistență la praf și rezistență la îmbătrânire), fotovoltaic → combinator → DC-DC → stocare energie​

6. Configurarea echipamentelor electrice cheie

6.1 Aparatură de joasă tensiune (AC)​

• Specificații: 400V AC, curent nominal , echipat cu disjunctor tip sertar
• Cantitate: 6 seturi (1 stabilit pe zonă ), zonă înaltă cu interfață de transformator de izolare
• Funcția de protecție: supracurent, supratensiune, protecţie cu secvenţă zero, și declanșarea legăturii PCS

6.2 Echipamente de susținere a generatorului diesel

• Dulapul de comutare al generatorului: 10 1 Generatoare diesel MW echipate fiecare cu 1 dulap de comutare (inclusiv dispozitivul sincron conectat la rețea)
• Dulapuri de comutare ATS: 10 unitati (comutator de transfer automat, timpul de comutare <50Domnișoară), conectarea generatorului și rețeaua electrică principală a comunității

6.3 Echipamente de masura si monitorizare

• Contor gateway: 1 nivel 0.2 contor inteligent pe zonă (monitorizarea ieșirii fotovoltaice, încărcarea și descărcarea de stocare a energiei, și consumul de energie la sarcină)​
• Monitoare de mediu: 6 (1 per area), monitorizarea temperaturii, concentrația de praf, viteza vântului (legate de curățarea fotovoltaică)​

7. Generatoare diesel și suport de urgență

7.1 Configurația generatorului diesel

• Capacitate: Menţine 10 unitati de 1000 W (total 10 MW), combinat cu 170MWh de stocare a energiei (să se întâlnească 3 zile de alimentare cu energie în condiții meteorologice extreme)

7.2 Optimizare logică de pornire

• Nivel 1 declanșatorul: Stocarea regională a energiei SOC < 15% și ieșire fotovoltaică < 30% (durabil 12 ore)​
• Declanșator de al doilea nivel: 2 sau mai multe zone sunt fără curent în același timp, sau SOC mediu al depozitării în gospodărie este mai mic decât 10% ( alarma centralizata pentru vile mari )

8. Logica de funcționare a sistemului

8.1 Stocare unică de energie de 5 MWh + 1.5Funcționare fotovoltaică MW

• Dimineaţă ( despre 8 :00-12 : 00 ) : PV acordă prioritate încărcării stocării de energie (1.5MW putere maximă), încărcarea depozitului de energie de la 20% la 100% în 4 ore
• după-amiază ( despre 12 :00-18:00): Alimentare fotovoltaică directă, putere în exces pentru a suplimenta stocarea energiei (menține SOC ≥ 90% )
• Noaptea (18:00- 8:00 ): Depozitarea energiei este descărcată prin PCS și distribuită în funcție de cererea regională de încărcare (descărcarea maximă a unui singur set este de 1,45 MW)

8.2 Coordonarea regională (luând ca exemplu 30MWh în zona vilei)​

• 6 seturi de unități de 5 MWh sunt conectate în paralel, cu o capacitate totală de descărcare de 6×1,45MW=8,7MW​
• Sarcină de vârf (18:00-22:00): 6 setează descărcarea simultană pentru a satisface cererea regională de vârf de aproximativ 8 MW
• Orele de vârf (2:00-6:00): 2-3 seturile sunt suficiente, iar restul sunt in modul standby

8.3 Coordonarea depozitelor menajere pentru vile de dimensiuni mari

• Amiază (12:00-14:00): Generarea energiei fotovoltaice menajere → Se acordă prioritate aerului condiționat casnic (sarcină de vârf), iar puterea rămasă este încorporată în rețeaua electrică comunitară
• Noaptea (20:00-22:00): Descărcări de stocare în gospodărie pentru a suplimenta consumul de energie electrică al gospodăriei și pentru a reduce presiunea descărcării de stocare a energiei în comunitate
• Stare de urgență: Când rețeaua electrică comunitară se defectează, spațiul de stocare de uz casnic trece automat în modul off-grid (de sprijin 4 ore de alimentare cu energie electrică pentru sarcinile casnice cheie)​

8.4 Răspuns la vremea extremă (3 zile consecutive de furtuni de nisip)​

• Ieșirea PV scade la 20% → generarea medie zilnică de energie 52MW×4,9 ore×0,2=50,96MWh​
• Stocarea de energie este descărcată în 50% în prima zi, externat la 30% în a doua zi, iar generatorul diesel este pornit în a treia zi (suplimentând 71540 grade/zi)

9. Lista echipamentelor

​

10. Fiabilitate și economie

10.1. Design de fiabilitate

• Rezistenta la praf fotovoltaic: Nano acoperire pe suprafața modulului (reduce aderența prafului prin 30%), curatat o data pe saptamana
• Redundanță de stocare a energiei: 30MWh (vilă), 25MWh (înaltă) într-o singură zonă, inclusiv 10% capacitatea de rezervă, poate sprijini alte domenii
• Garantie alimentare: disponibilitatea sistemului ≥ 99.8% (întrerupere de curent ≤ 7 ore pe an)​
• Depozitarea casnică îmbunătățește fiabilitatea: Depozitarea de uz casnic în vile mari poate suporta 5% din încărcătura totală a comunității (despre 6,000 grade/zi), și reducerea numărului de porniri ale generatorului diesel în cazuri extreme; depozitarea menajeră este legată de rețeaua principală: prin EMS, “prioritatea principală a rețelei, se folosește depozitul de uz casnic” pentru a evita efectul de insulă

11. Rezumatul Soluției

Această soluție realizează o configurație standardizată a sistemului și o extindere flexibilă prin proiectarea modulară a “5Stocarea energiei MWh + 1.5MW fotovoltaic”. Aparatul de comutare de înaltă tensiune nou adăugat, Dulapul de joncțiune și alte echipamente îmbunătățesc legătura de siguranță electrică, iar depozitarea în gospodărie a vilelor de dimensiuni mari îmbunătățește redundanța sursei de alimentare. Soluția răspunde nevoilor de funcționare pură în afara rețelei ale comunităților rezidențiale irakiene, se adaptează la caracteristicile de mediu ale zonei deșertice din Orientul Mijlociu, și funcționează bine în ceea ce privește fiabilitatea și economia. Scara de depozitare a gospodăriei poate fi ajustată în funcție de numărul real de vile de dimensiuni mari , sau distanța dintre modulele fotovoltaice poate fi optimizată pentru a se adapta la o suprafață mai mică a acoperișului.