off-grid komplett designlösning för irakiska bostadsområden

Solcellsenergilagring + dieselgenerator off-grid komplett designlösning för irakiska bostadsområden

1. Lösningsöversikt

Denna plan utformar ett rent off-grid energisystem för irakiska bostadsområden, med kärntanken att “solceller + energilagring som huvud, dieselgenerator nödsituation“: använder 5MWh energilagringsenhet som basmodul, konfigureras efter region (4 villaområden 30MWh styck, 2 höghusområden 25MWh styck), ett enda system med 1,5MW solcells/set energilagring (totalt 51MW), genom DC-DC direktanslutning för att uppnå solceller 4 timmars full energilagring, för att möta det dagliga elbehovet 122,500 kWh. Systemet är anslutet till elnätet med låg spänning, isoleringstransformatorer läggs till i höghusområden för att garantera säkerheten, och dieselgeneratorer (2 5MW) används endast för att hantera extremt väder. För stora villor, du kan välja att lägga till 30 kWh hushållsenergilagring för att förbättra strömförsörjningens stabilitet, eller så kan du använda den grundläggande lösningen (ingen hushållsförråd) att minska kostnaderna. Båda lägena är lämpliga för den höga temperaturen och höga dammmiljön i Mellanösterns öken.

2. Kärnparametrar och designramverk

2.1. Nyckelparametrar

• Total elförbrukning: 3500 hushåll x 35 kWh/hushåll/dag = 122500 kWh/dag (den genomsnittliga elförbrukningen för villor och höghus beräknas utifrån medianvärdet på 35 kWh)
• Kärnkrav för energilagring: möta 100% av elförbrukningen under dagen (122,500 kWh/dag), och dieselgeneratorn startar inte om det inte finns särskilda omständigheter (extremväder för mer än 3 dagar i följd).
• Krav på solcellsladdning: Ladda energilagringssystemet helt inuti 4 timmar (måste täcka strömförbrukningen i realtid under laddning + energilagringsladdningsmängd).
• PCS-konfiguration: Konfigurerad i förhållandet 1/4 av energilagringskapaciteten, använder ett förstaklassigt 1,45 MW-system (stöder 1500V→400V lågspänningsnätanslutning)
• Områdesindelning: 6 energilagringsområden (inklusive 2 höghusområden, som kräver isoleringstransformatorer).
• Motsvarande solsken: 1790 timmar/år → 4.9 timmar per dag (topp solsken).
• Systemeffektivitet: Solceller → energilagring (DC-DC direktanslutning) effektivitet 0.92, energilagring urladdning → lasteffektivitet 0.88, omfattande laddnings- och urladdningseffektivitet 0,81​
• Energilagringssystem: antar 5MWh/set standardkonfiguration, och den totala kapaciteten justeras till 170MWh (möta elbehovet 122,500 kWh/dag, och är en multipel av 5).
• Hushållens energilagring: stora villor är utrustade med 30kWh/hushåll (förutsatt att det finns 200 stora villor , redovisning för 10% av det totala antalet villor), och ansluten till gemenskapsnätet.

2.2. Design logik

Med “5MWh energilagringsenhet” som grundmodul, varje område är sammansatt av flera moduler, utrustad med solceller, konvergens, ombyggnad och annan utrustning; hushållsenergilagring används som ett komplement för att förbättra flexibiliteten i strömförsörjningen. Följer konfigurationslogiken i Mellanösterns öken, solceller ansvarar för 85% av den genomsnittliga dagliga elförbrukningen + laddning av energilagring, och energilagring konfigureras kl 1.2 gånger den genomsnittliga dagliga elförbrukningen (att klara av kortsiktiga svängningar). .

3. Konfiguration av energilagringssystem

3.1. Total kapacitet och regional fördelning

• Teoretisk efterfrågan: 122500 kWh/dag ÷ utloppseffektivitet 0.88 ≈ 139205 kWh (mängd el som ska lagras).
• Faktisk konfiguration: 1.2 gånger redundansdesign (för att klara av batteriförsämring och extrem belastning) → 139205 kWh × 1.2 ≈ 167046 kWh, justerad till 170MWh (som uppfyller de flera kraven 5).
• Konfiguration för en region:
• Villaområde (4): 30 MWh vardera → 30MWh÷5MWh/enhet = 6 enheter/område (4×6=24 enheter totalt)
• Höghusområden (2): 25MWh vardera → 25MWh÷5MWh/set = 5 uppsättningar/område (2×5=10 set totalt).
• Batteriparametrar: 5MWh/set för litiumjärnfosfatbatteripaket (1500I DC, kretsloppsliv 6000 gånger, utsläppsdjup 80% → tillgänglig 4MWh/set).
• Villa- och höghuskonfigurationer kan justera konfigurationsschemat för energilagring enligt faktisk effektbelastning

3.2. 5MWh energilagringsenhet som stöder design (grundmodul)

• Modulsammansättning: 5MWh batterifack (inklusive BMS) + 1 set med 1,45 MW PCS av ett förstklassigt märke + 1 uppsättning DC-DC kopplingsskåp
• Solcellsstöd: Varje 5MWh energilagring måste matchas med 1,5MW solcellseffekt (att träffas 4 timmars full laddning: 1.5MW×4h×0,92 verkningsgrad = 5,52MWh, täcker laddningsbehov för energilagring).
• Anslutningslogik: PV är ansluten till 5MWh energilagring via ett kombinerarskåp → DC-DC är direkt ansluten till det regionala 400V-nätet via PCS​

4. Sammansättning av regionalt energilagringssystem

4.1. 5Utrustningslista för MWh energilagringsenhet

.

4.2 Regional integration av energilagringssystem

• Villaområde (30MWh): 6 5MWh-enheter är parallellkopplade och anslutna till det regionala elnätet genom ett 10MW lågspänningsställverk (400V).
• Höghusområde (25MWh): 5 5MWh enheter parallellt, utrustad med 5 1.5 MVA isolationstransformatorer + 8MW lågspänningsställverk
• Isoleringstransformator (höghus): Dyn11 ledningar, tredje övertonsdämpning, kortslutningsimpedans 6%, uppfylla bostadsområdenas jordningskrav

4.3 Hushållens energilager för stora villor

• Hushållens lagringskapacitet: 200 hushåll × 30kWh / hushåll = 6MWh (litiumjärnfosfat, utsläppsdjup 80% → tillgänglig 24kWh / hushåll).
• Inverter: 30kWh hushållsförråd med 5kW inverter (stöder 400V nätanslutning, med anti-reverserad flödesfunktion).
• Operationslogik: Prioritera egenanvändning, och slå samman överskottskraften i samhällets elnät. När det är strömbrist, ta ström från nätet (när SOC < 20%)

5. Konfiguration av solceller

5.1. Härledning av installerad kapacitet

• Mängden el som krävs för att slutföra in 4 timmar:
• Laddningskapacitet för energilagring: 170MWh (total energilagring) × 80% (laddas till fullo) ÷ laddningseffektivitet 0.92 ≈ 148,91MWh​
• 4 timmar elförbrukning i realtid: 122500 kWh/dag×(4/24)≈20417 kWh
• Totalt elbehov: 148910 kWh + 20417 kWh = 169327 kWh
• Solcellsinstallerad kapacitet: 169327 grader ÷ 4 timmar ÷ systemeffektivitet 0.81 (inklusive komponent- och kabelförluster) ≈ 52539kW ≈ 52,5MW​
• Slutlig konfiguration: 52.5MW (kombinerat med 5MWh energilagring och 1,5MW solceller, 34 set × 1,5MW = 51MW, plus 1MW solcell för stora villor, totalt 52MW)

5.2 Enkel 5MWh energilagring med solceller

• Installerad kapacitet: 1.5MW (möta 4 timmars laddning: 1.5MW×4h×0,92 verkningsgrad = 5,52MWh, täcker laddningsbehov för energilagring).
• Antal moduler: 1.5MW÷0,69kW/modul≈2174 moduler (690W-moduler).
• Konvergensdesign: Serieanslutning till 1,5MW konvergensskåp (inklusive åskskydd och säkringsskydd)

5.3 Regional solcellstilldelning ( valfritt för villatak )

• Enkel villaområde (30MWh energilagring): 6 uppsättningar av 5MWh moduler → 6×1,5MW=9MW solceller
• Enfamiljsvilla tilldelning: 2,000 hushåll (vanliga villor) kommer att utrustas med i genomsnitt 51MW solcellseffekt → 25,5kW/hushåll (25.5kW÷0,69kW/block≈37 block/hushåll).
• Takyta: 37 block × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/hushåll (vanlig villa), stora villor reserverar ytterligare 10㎡ för hushålls solcellslagring

5.4 Fotovoltaisk sammanflöde och anslutning

• Kombiskåp: 1 kombinerarskåp (DC 1500V, märkström 1250A) för varje 1,5 MW solcellseffekt, totalt 34 skåp (motsvarande antalet 5MWh energilagringsuppsättningar)
• DC-kabel: Kabel (90°C temperaturmotstånd, dammbeständighet och åldringsbeständighet), solceller → kombinator → DC-DC → energilagring​

6. Konfiguration av viktig elektrisk utrustning

6.1 Lågspänningsställverk (AC).

• Specifikationer: 400V AC, märkström , utrustad med strömbrytare av lådtyp
• Kvantitet: 6 set (1 inställt per område ), höghusområde med gränssnitt för isoleringstransformator
• Skyddsfunktion: överström, överspänning, nollsekvensskydd, och PCS-länkutlösning

6.2 Stödutrustning för dieselgeneratorer

• Generatorkopplingsskåp: 10 1 MW dieselgeneratorer var och en utrustad med 1 kopplingsskåp (inklusive synkron nätansluten enhet)
• ATS kopplingsskåp: 10 enheter (automatisk överföringsomkopplare, bytestid <50ms), ansluter generatorn och samhällets huvudnät

6.3 Mät- och övervakningsutrustning

• Gateway mätare: 1 nivå 0.2 smart mätare per område (övervakning av solceller, energilagring laddning och urladdning, och ladda strömförbrukning).
• Miljöövervakare: 6 (1 per område), övervakning av temperaturen, dammkoncentration, vindhastighet (kopplat till solcellsrengöring).

7. Dieselgeneratorer och nödstöd

7.1 Dieselgeneratorkonfiguration

• Kapacitet: Upprätthålla 10 enheter av 1000 W (totalt 10MW), matchas med 170MWh energilagring (att träffas 3 dagars strömförsörjning i extrema väderförhållanden)

7.2 Startup Logic Optimization

• Nivå 1 utlösare: Regional energilagring SOC < 15% och solcellseffekt < 30% (varaktig 12 timmar).
• Andra nivå trigger: 2 eller fler områden är strömlösa samtidigt, eller den genomsnittliga SOC för hushållslagring är mindre än 10% ( centraliserat larm för stora villor )

8. Systemdriftslogik

8.1 Enkel 5MWh energilagring + 1.5MW solcellsdrift

• Morgon ( om 8 :00-12 : 00 ) : PV prioriterar laddning av energilagret (1.5MW full effekt), ladda energilagret från 20% till 100% inom 4 timmar
• Eftermiddag ( om 12 :00-18:00): Fotovoltaisk strömförsörjning direkt, överskottskraft för att komplettera energilagring (bibehålla SOC ≥ 90% )
• Nattetid (18:00- 8:00 ): Energilagret släpps ut genom PCS och fördelas efter regionalt belastningsbehov (maximal urladdning av en enkel uppsättning är 1,45MW)

8.2 Regional samordning (ta 30MWh i villaområdet som exempel).

• 6 uppsättningar om 5MWh enheter är parallellkopplade, med en total urladdningskapacitet på 6×1,45MW=8,7MW​
• Toppbelastning (18:00-22:00): 6 ställer in urladdningen samtidigt för att möta det regionala toppbehovet på cirka 8MW
• Lågtrafik (2:00-6:00): 2-3 set är tillräckliga, och resten är i standbyläge

8.3 Samordning av hushållsinlåning för stora villor

• Middag (12:00-14:00): Hushållens fotovoltaiska elproduktion → Prioritet ges till hushållsluftkonditionering (toppbelastning), och den återstående kraften införlivas i samhällets elnät
• Nattetid (20:00-22:00): Hushållens lagringsutsläpp för att komplettera hushållens elförbrukning och minska trycket på energilagringsutsläpp i samhället
• Nödläge: När samhällets elnät misslyckas, hushållsförrådet växlar automatiskt till off-grid-läge (stödjande 4 timmars strömförsörjning för viktiga hushållslaster).

8.4 Svar på extremt väder (3 på varandra följande dagar av sandstormar).

• PV-utgången sjunker till 20% → genomsnittlig daglig elproduktion 52MW×4,9 timmar×0,2=50,96MWh​
• Energilagret töms till 50% den första dagen, släpps ut till 30% den andra dagen, och dieselgeneratorn startas den tredje dagen (kompletterar 71540 grader/dag)

9. Utrustningslista

.

10. Tillförlitlighet och ekonomi

10.1. Tillförlitlighet Design

• Fotovoltaiskt dammmotstånd: Nanobeläggning på modulens yta (minskar dammvidhäftning med 30%), städas en gång i veckan
• Energilagringsredundans: 30MWh (villa), 25MWh (höghus) i ett enda område, inklusive 10% backupkapacitet, kan stödja andra områden
• Strömförsörjningsgaranti: systemtillgänglighet ≥ 99.8% (strömavbrott ≤ 7 timmar per år).
• Hushållsförvaring förbättrar tillförlitligheten: Hushållsförråd i stora villor kan stödja 5% av samhällets totala belastning (om 6,000 grader/dag), och minska antalet dieselgeneratorstarter i extrema fall; hushållsförråd är kopplat till stamnätet: genom EMS, “huvudnätets prioritet, hushållsförråd används” för att undvika öeffekten

11. Sammanfattning av lösningen

Denna lösning uppnår standardiserad systemkonfiguration och flexibel expansion genom den modulära designen av “5MWh energilagring + 1.5MW solceller”. Det nytillkomna högspänningsställverket, kopplingsskåp och annan utrustning förbättrar den elektriska säkerhetslänken, och hushållsförrådet av stora villor förbättrar strömförsörjningens redundans. Lösningen möter behoven av ren drift utanför nätet i irakiska bostadssamhällen, anpassar sig till miljöegenskaperna i Mellanösterns ökenområde, och presterar bra när det gäller tillförlitlighet och ekonomi. Förvaringsskalan för hushåll kan justeras efter det faktiska antalet stora villor , eller så kan avståndet mellan solcellsmodulerna optimeras för att anpassas till en mindre takyta.