автономне проектне рішення для житлових районів Іраку​

Фотоелектричне накопичення енергії + Дизель-генератор автономного комплексного проектного рішення для житлових районів Іраку

1. Огляд рішення

Цей план розробляє чисту автономну енергетичну систему для житлових районів Іраку, з основною ідеєю “фотоелектричні + накопичення енергії як основного, дизель генератор аварійний“: використання накопичувача енергії 5 МВт*год як основного модуля, налаштовано за регіонами (4 дачні зони по 30 МВт*год, 2 багатоповерхівки по 25 МВт*год), єдина система з накопичувачем енергії фотоелектричних/набірних потужністю 1,5 МВт (всього 51 МВт), через пряме з'єднання DC-DC для досягнення фотоелектричних 4 години повного накопичення енергії, для задоволення щоденної потреби в електроенергії 122,500 кВт/год. Система підключається до мережі на низькій напрузі, Для забезпечення безпеки у висотних приміщеннях додають розділові трансформатори, та дизельні генератори (2 5МВт) використовуються лише для боротьби з екстремальною погодою. Для великих вілл, ви можете додати побутовий накопичувач енергії на 30 кВт/год, щоб покращити стабільність електропостачання, або ви можете використовувати базове рішення (немає домашнього зберігання) зменшити витрати. Обидва режими підходять для умов високої температури та пилу в пустелі Близького Сходу.

2. Основні параметри та структура дизайну

2.1. Ключові параметри

• Загальне споживання електроенергії: 3500 домогосподарства х 35 кВт-год/домогосподарство/день = 122500 кВт/год (середнє споживання електроенергії віллами та багатоповерховими будинками розраховується на основі медіанного значення 35 кВт/год)
• Основні вимоги до зберігання енергії: зустріти 100% споживання електроенергії протягом дня (122,500 кВт/год), і дизель-генератор не запуститься, якщо немає особливих обставин (екстремальна погода більше ніж 3 послідовних днів).
• Вимоги до фотоелектричної зарядки: Повністю зарядіть систему зберігання енергії всередині 4 години (потребує покриття споживання енергії в реальному часі під час заряджання + обсяг зарядки накопичувача енергії)​
• Конфігурація PCS: Налаштований у співвідношенні 1/4 ємності зберігання енергії, використовуючи систему першого рівня потужністю 1,45 МВт (підтримує підключення до мережі низької напруги 1500В→400В)
• Поділ площі: 6 зони зберігання енергії (в тому числі 2 багатоповерхівки, для яких потрібні розділові трансформатори)​
• Рівнозначне сонячне світло: 1790 годин/рік → 4.9 годин на день (пік сонячного світла)​
• Ефективність системи: Фотоелектричні → зберігання енергії (Пряме з'єднання DC-DC) ефективність 0.92, накопичення енергії розряд → ефективність навантаження 0.88, повна ефективність заряду та розряду 0,81​
• Система накопичення енергії: приймає стандартну конфігурацію 5 МВт/год, а загальна потужність доведена до 170 МВт-год (задоволення потреби в електроенергії 122,500 кВт/год, і є кратним 5)​
• Побутове накопичення енергії: великогабаритні вілли оснащені 30кВт·год/дом (припускаючи, що є 200 великогабаритні вілли , облік 10% від загальної кількості вілл), та підключено до мережі громади.

2.2. Логіка проектування

З “5Акумулятор енергії МВт*год” як базовий модуль, кожна зона складається з кількох модулів, обладнані фотоелектричними, конвергенція, конверсійне та інше обладнання; побутові накопичувачі енергії використовуються як доповнення для підвищення гнучкості електропостачання. Слідуючи логіці конфігурації близькосхідної пустелі, фотовольтаїка відповідає за 85% від середньодобового споживання електроенергії + зарядка накопичувача енергії, і зберігання енергії налаштовано на 1.2 середньодобового споживання електроенергії (впоратися з короткочасними коливаннями). ​

3. Конфігурація системи накопичення енергії

3.1. Загальна потужність і регіональний розподіл

• Теоретичний попит: 122500 кВт/день ÷ ефективність розряду 0.88 ≈ 139205 кВт/год (кількість електроенергії, яку потрібно зберігати)​
• Актуальна конфігурація: 1.2 дизайн резервування разів (щоб впоратися з розрядкою батареї та екстремальним навантаженням) → 139205 кВт*год × 1.2 ≈ 167046 кВт/год, регулюється до 170 МВт·год (відповідність численним вимогам 5)​
• Конфігурація одного регіону:
• Дачна територія (4): 30 МВт-год кожен → 30 МВт-год ÷5 МВт-год/одиниця = 6 одиниць/площа (4×6=всього 24 одиниці)
• Висотні райони (2): 25МВт-год кожен → 25 МВт-год ÷5 МВт-год/набір = 5 наборів/пл (2×5=10 комплектів загалом)​
• Параметри батареї: 5МВт/год для літій-залізо-фосфатної батареї (1500У DC, життєвий цикл 6000 разів, глибина розряду 80% → доступний 4MWh/set)​
• Конфігурація вілли та багатоповерхівки може регулювати схему конфігурації накопичувача енергії відповідно до фактичного потужного навантаження

3.2. 5Конструкція накопичувача енергії МВт·год (базовий модуль)

• Склад модуля: 5Батарейний відсік MWh (включаючи BMS) + 1 набір ПКС 1,45 МВт бренду першого рівня + 1 набір DC-DC розподільна шафа
• Фотоелектрична підтримка: Кожні 5 МВт-год накопиченої енергії повинні відповідати 1,5 МВт фотоелектричної енергії (зустрічатися 4 годин повної зарядки: 1.5МВт × 4 год × 0,92 ефективність = 5,52 МВт год, покриття потреб заряджання накопичувачів енергії)​
• Логіка підключення: PV підключено до накопичувача енергії ємністю 5 МВт-год через об’єднувальну шафу → DC-DC безпосередньо підключено до регіональної мережі 400 В через PCS​

4. Склад регіональної системи зберігання енергії

4.1. 5Перелік обладнання накопичувача енергії МВт·год

​

4.2 Інтеграція регіональної системи зберігання енергії

• Дачна територія (30МВт*год): 6 5Агрегати МВт-год підключені паралельно та підключені до регіональної енергомережі через низьковольтний розподільний пристрій потужністю 10 МВт. (400В).
• Район багатоповерхівки (25МВт*год): 5 5одиниці МВт-год паралельно, оснащений 5 1.5 Ізоляційні трансформатори MVA + 8Низьковольтні розподільні пристрої МВт
• Ізоляційний трансформатор (багатоповерхівка): Проводка Dyn11, придушення третьої гармоніки, опір короткого замикання 6%, відповідність вимогам щодо заземлення житлових приміщень

4.3 Побутові накопичувачі енергії для великих вілл

• Ємність побутового зберігання: 200 домогосподарств × 30 кВт·год / домогосподарство = 6 МВт·год (фосфат літію заліза, глибина розряду 80% → в наявності 24кВт/год / побутові)​
• Інвертор: 30кВт-год домашнього зберігання з інвертором 5 кВт (підтримує підключення до мережі 400 В, з функцією запобігання зворотному потоку)​
• Логіка роботи: Надайте перевагу самостійному використанню, і об’єднати надлишкову електроенергію в електромережу громади. При нестачі електроенергії, брати електроенергію з мережі (коли SOC < 20%)

5. Конфігурація фотоелектричної системи

5.1. Виведення встановленої потужності

• Кількість електроенергії, необхідна для завершення в 4 години:
• Зарядна ємність накопичувача енергії: 170МВт*год (загальне накопичення енергії) × 80% (заряджено повністю) ÷ ефективність зарядки 0.92 ≈ 148.91MWh​
• 4 годин споживання електроенергії в режимі реального часу: 122500 кВт*год/день×(4/24)≈20417 кВт·год​
• Загальна потреба в електроенергії: 148910 кВт/год + 20417 кВт*год = 169327 кВт*год​
• Фотоелектрична встановлена ​​потужність: 169327 градуси ÷ 4 годин ÷ ефективність системи 0.81 (включаючи втрати компонентів і кабелю) ≈ 52539 кВт ≈ 52,5 МВт​
• Остаточна конфігурація: 52.5МВт (у поєднанні з накопичувачем енергії ємністю 5 МВт-год і фотоелектричною енергією потужністю 1,5 МВт, 34 набори × 1,5 МВт = 51 МВт, плюс 1 МВт фотоелектричної енергії для великих вілл, загалом 52 МВт)

5.2 Один накопичувач енергії ємністю 5 МВт-год з фотоелектричною системою

• Встановлена ​​потужність: 1.5МВт (відповідає 4-годинній зарядці: 1.5МВт × 4 год × 0,92 ефективність = 5,52 МВт год, покриття потреб заряджання накопичувачів енергії)​
• Кількість модулів: 1.5МВт÷0,69 кВт/модуль≈2174 модулів (690W модулів)​
• Проект конвергенції: Послідовне підключення до конвергентної шафи потужністю 1,5 МВт (включаючи захист від блискавки та запобіжник)

5.3 Регіональний фотоелектричний розподіл ( необов'язково для даху вілли )

• Єдина дачна зона (30Зберігання енергії МВт*год): 6 набори модулів 5 МВт·год → 6×1,5 МВт=9 МВт фотоелектричні
• Розподіл односімейної вілли: 2,000 домашніх господарств (звичайні вілли) буде оснащено в середньому 51 МВт фотоелектричної енергії → 25,5 кВт/домогосподарство (25.5кВт÷0,69кВт/блок≈37 блоків/дом)​
• Площа даху: 37 блоки × 2,31㎡ × 1.1 ≈ 95㎡/дом (звичайна вілла), великі вілли резервують додаткові 10㎡ для домашніх фотоелектричних накопичувачів

5.4 Фотоелектричне злиття та підключення

• Шафа-комбайнер: 1 комбайнерська шафа (Постійний струм 1500 В, номінальний струм 1250А) на кожні 1,5 МВт фотоелектричної енергії, всього 34 шафи (відповідно до кількості наборів накопичувачів енергії ємністю 5 МВт·год)
• кабель постійного струму: Кабель (90°C термостійкість, пилостійкість і стійкість до старіння), фотоелектричний → суматор → DC-DC → накопичувач енергії​

6. Конфігурація основного електрообладнання

6.1 Розподільні пристрої низької напруги (AC)​

• Технічні характеристики: 400V AC, номінальний струм , оснащений автоматичним вимикачем висувного типу
• Кількість: 6 набори (1 встановити на кожну область ), багатоповерхівка з інтерфейсом ізоляції трансформатора
• Функція захисту: перевантаження по струму, перенапруга, захист нульової послідовності, і відключення ланки PCS

6.2 Допоміжне обладнання дизель-генератора

• Шафа розподільна генератора: 10 1 Кожен із дизель-генераторів MW оснащений 1 розподільна шафа (включаючи синхронний пристрій, підключений до мережі)
• Розподільна шафа АВР: 10 одиниць (автоматичний перемикач, час перемикання <50РС), підключення генератора до загальної електромережі

6.3 Вимірювальне та контрольне обладнання

• Лічильник шлюзу: 1 рівень 0.2 розумний лічильник на площу (моніторинг фотоелектричної потужності, заряджання та розряджання накопичувачів енергії, і споживана потужність навантаження)​
• Екологічні монітори: 6 (1 на площу), моніторинг температури, концентрація пилу, швидкість вітру (пов'язане з очищенням фотоелектричних пристроїв)​

7. Дизель-генератори та аварійна підтримка

7.1 Конфігурація дизель-генератора

• Ємність: Підтримувати 10 одиниць 1000 В (всього 10 МВт), у поєднанні з накопичувачем енергії ємністю 170 МВт-год (зустрічатися 3 днів електропостачання в екстремальних погодних умовах)

7.2 Оптимізація логіки запуску

• Рівень 1 тригер: Регіональний енергоакумулюючий SOC < 15% і фотоелектричний вихід < 30% (тривалий 12 години)​
• Тригер другого рівня: 2 або декілька зон одночасно знеструмлені, або середній SOC домашнього зберігання менше ніж 10% ( централізована сигналізація для великих котеджів )

8. Логіка роботи системи

8.1 Один накопичувач енергії на 5 МВт-год + 1.5Фотоелектрична робота MW

• Ранок ( приблизно 8 :00-12 : 00 ) : PV надає пріоритет зарядці накопичувача енергії (1.5повна потужність МВт), зарядка накопичувача енергії від 20% до 100% в межах 4 години
• полудень ( приблизно 12 :00-18:00): Безпосереднє живлення від фотоелектричної системи, надлишкова потужність для доповнення накопичення енергії (підтримувати SOC ≥ 90% )
• Нічний час (18:00- 8:00 ): Зберігання енергії розряджається через PCS і розподіляється відповідно до регіонального навантаження (максимальний розряд одного комплекту становить 1,45 МВт)

8.2 Регіональна координація (взявши за приклад 30 МВт-год на дачній території)​

• 6 набори блоків потужністю 5 МВт-год з’єднані паралельно, із загальною потужністю розряду 6×1,45 МВт=8,7 МВт​
• Пікове навантаження (18:00-22:00): 6 встановлює розрядку одночасно для задоволення регіонального пікового попиту близько 8 МВт
• Непіковий час (2:00-6:00): 2-3 наборів достатньо, а решта в режимі очікування​

8.3 Узгодження застави для великогабаритних котеджів

• полудень (12:00-14:00): Виробництво побутової фотоелектричної енергії → Пріоритет надається побутовому кондиціонуванню повітря (пікове навантаження), а решта електроенергії включена в електромережу громади
• Нічний час (20:00-22:00): Розряди накопичувальних домогосподарств для доповнення споживання електроенергії домогосподарствами та зменшення тиску розрядів акумулюючих енергії в громаді
• Аварійний стан: При виході з ладу електромережі громади, побутове сховище автоматично перемикається в автономний режим (підтримуючий 4 годин електропостачання основних побутових навантажень)​

8.4 Реакція на екстремальні погодні умови (3 послідовні дні піщаних бур)​

• Вихід PV падає до 20% → середньодобове виробництво електроенергії 52 МВт×4,9 години×0,2=50,96 МВт·год​
• Накопичувач енергії розряджається до 50% в перший день, виписаний до 30% на другий день, а дизель-генератор запускають на третю добу (доповнюючи 71540 градусів/день)

9. Перелік обладнання

​

10. Надійність і економічність

10.1. Надійність дизайну

• Стійкість до фотоелектричного пилу: Нанопокриття на поверхні модуля (зменшує адгезію пилу на 30%), прибирають раз на тиждень
• Надмірність зберігання енергії: 30МВт*год (вілла), 25МВт*год (багатоповерхівка) в одній області, в тому числі 10% резервна ємність, може підтримувати інші сфери​
• Гарантія на електропостачання: доступність системи ≥ 99.8% (відключення електроенергії ≤ 7 годин на рік)​
• Домашнє зберігання підвищує надійність: Побутове сховище у великих віллах може підтримувати 5% від загального навантаження громади (приблизно 6,000 градусів/день), і зменшити кількість запусків дизель-генератора в крайніх випадках; побутове сховище пов'язане з основною мережею: через EMS, “головний пріоритет мережі, використовується побутове зберігання” щоб уникнути ефекту острова

11. Короткий зміст рішення

Це рішення забезпечує стандартизовану конфігурацію системи та гнучке розширення завдяки модульній конструкції “5Зберігання енергії МВт*год + 1.5МВт фотоелектричні”. Нещодавно доданий високовольтний розподільний пристрій, розподільна шафа та інше обладнання покращують зв'язок електробезпеки, а домашнє зберігання великогабаритних вілл покращує резервування джерела живлення. Рішення відповідає потребам автономної роботи іракських житлових громад, пристосовується до особливостей навколишнього середовища пустельної зони Близького Сходу, і добре працює з точки зору надійності та економічності. Шкала побутового зберігання може бути відрегульована відповідно до реальної кількості великогабаритних вілл , або відстань між фотоелектричними модулями можна оптимізувати для адаптації до меншої площі даху.