Pagrindinė fotoelektrinės energijos kaupimo sistemos sudėtis ir darbo principas
Fotoelektrinės elektrinės energijos kaupimo sistema yra labai integruota energijos valdymo sistema, kurios pagrindinė funkcija yra pasiekti elektrinės energijos spatiotemporalinį vertimą ir išspręsti pertraukiamas ir svyruojančias fotoelektrinės energijos gamybos problemas. Sistema daugiausia susideda iš pagrindinių komponentų, tokių kaip fotoelektrinės energijos generavimo įrenginiai, energijos kaupimo akumuliatorių paketai, dvikrypčių keitikliai (PCS), energijos valdymo sistemos (EMS) ir paskirstymo sistemos, sudarančios visą darbo kilpą.
Kaip sistemos energijos įvesties galas, fotoelektriniai moduliai naudoja vieno kristalų silicio arba polikristalinę silicio technologiją, o konversijos efektyvumas paprastai siekia 18% -22%. Standartinėmis bandymo sąlygomis (STC) kasmetinė kiekvieno fotoelektrinio modulio kilovAT generacija gali pasiekti 1200-1600 kWh, atsižvelgiant į geografinę vietą ir montavimo kampą. Po to, kai komponentų sukuriama nuolatinė elektra yra renkama per kombinuotojo dėžutę, kai kurie iš jų yra tiesiogiai paverčiami kintamosios srovės elektra keitikliu, kad būtų galima tiekti apkrovą arba būti prijungta prie tinklo, o kita dalis įkraunama į energijos kaupimo akumuliatorių per DC\/DC keitiklį.
Energijos kaupimo akumuliatorių paketas yra pagrindinė sistemos energijos kaupimo terpė. Šiuo metu pagrindinis naudojimas yra ličio geležies fosfato baterijos (LFP), kurių vienos ląstelės įtampa yra 3,2 V, 160-200 {2}} ir daugiau nei 6000 kartų ciklo energijos tankis (80% talpos išlaikymo greitis). Akumuliatorių valdymo sistema (BMS) realiu laiku stebi kiekvienos akumuliatoriaus įtampą, temperatūrą ir SOC būklę, kad sistema veiktų saugiame diapazone. Išplėstiniai BM taip pat gali pasiekti aktyvų balansavimą, kontroliuodamas įtampos skirtumą tarp atskirų akumuliatoriaus pakuotės ląstelių, esančių ± 50mV, žymiai prailgindamas akumuliatoriaus veikimo laiką.
Konkretiška keitiklis (PCS) yra pagrindinė įranga, jungianti nuolatinės srovės energijos kaupimo sistemas su kintamosios srovės elektros tinklais. Šiuolaikiniai kompiuteriai naudoja IGBT arba SIC galios įtaisus, o konversijos efektyvumas gali pasiekti daugiau nei 98%. Pagrindinės jo funkcijos apima: dvikrypčio kintamos ir nuolatinės srovės konvertavimo pasiekimą, išėjimo galios koeficiento (paprastai ± ± 0. 9) koregavimas, užtikrinant mažos įtampos važiavimą per (LVRT) galimybes ir kt., Jei elektros tinklo gedimas gali baigti režimą perjungimą per 2ms, kad užtikrintų stabilią sistemą.
Energijos valdymo sistema (EMS) yra visos sistemos smegenys ir priima hierarchinę valdymo architektūrą. Viršutinis sluoksnis priima energijos planavimo sprendimus, pagrįstus dirbtinio intelekto algoritmais, o apatinis sluoksnis pasiekia įrenginio lygio valdymą per PLC. Tipiškos funkcijos apima: fotoelektrinės galios generavimo prognozę (naudojant LSTM nervų tinklą, 24- valandos numatymo klaida<8%), load demand forecasting, economic optimization scheduling, etc. Modern EMS also supports remote monitoring and fault diagnosis, and achieves cloud management through 4G/5G networks.
Galios paskirstymo sistemą sudaro transformatoriai, skirstomieji įrenginiai, apsauginiai įtaisai ir kt., Kai įtampos lygis paprastai yra 0. 4KV arba 10KV. Sistemos dizainas turi atitikti standartinius reikalavimus, tokius kaip GB\/T 36547-2018 "Techniniai elektrocheminių energijos kaupimo sistemų, prijungtų prie paskirstymo tinklų, taisyklių, kad būtų užtikrintas tinklo prijungimo saugumas. Anti -atgalinio srauto apsaugos ir apsaugos nuo salų apsaugos funkcijos yra būtinos, o apsaugos veiksmų laiko reikalavimas yra mažesnis nei 200 ms.
Pagrindinių energijos kaupimo technologijų palyginimas ir pasirinkimas
Dabartinės turimos energijos kaupimo technologijos, skirtos fotoelektrinėms elektrinėms, daugiausia apima tris kategorijas: elektrocheminės energijos kaupimą, mechaninę energijos kaupimą ir elektromagnetinės energijos kaupimą. Praktiniuose pritaikymuose elektrocheminė energijos kaupimas dominuoja dėl didelio lankstumo ir greito atsako greičio, tarp kurių plačiausiai naudojamos ličio jonų baterijos.
Ličio geležies fosfato (LFP) akumuliatoriai šiuo metu yra tinkamiausias fotoelektrinių elektrinių pasirinkimas, o pagrindiniai pranašumai atspindi tris aspektus: sauga, kai šilumos bėgimo pradžios temperatūra viršija 200 laipsnių, daug didesnę nei 150 laipsnių trišakių medžiagų; Kalbant apie ciklo tarnavimo laiką, jis gali pasiekti daugiau nei 6000 ciklų, esančių pagal 80% gilios išmetimo (DOD) sąlygas; Kalbant apie išlaidas, turint technologinę pažangą, sistemos kaina buvo sumažinta iki 1. 2-1. 5 juanių\/wh. Išmatuoti 100 mwh projekto duomenys rodo, kad bendras LFP akumuliatorių sistemos efektyvumas siekia 92%, o metinis skilimo greitis yra mažesnis nei skilimo greitis<2%.
Švino rūgšties baterijos, kaip tradicinė technologija, vis dar naudojamos tam tikrame diapazone. Jo pranašumas yra mažos pradinės investicijos (apie {{{0}}}. 8-1. Tačiau trūkumai taip pat yra akivaizdūs: ciklo tarnavimo laikas yra tik 500-1200 kartų (50% DOD), energijos tankis yra 30-50 wh\/kg, ir yra švino taršos rizika. Švino rūgščių baterijos palaipsniui buvo palaipsniui panaikintos situacijose, kurioms reikalingas didelės talpos energijos kaupimas.
Srauto baterijos (tokios kaip visos vanadžio srauto baterijos) yra tinkamos ilgalaikiam energijos kaupimui ({4-8 valandoms), o ciklo tarnavimo laikas yra daugiau nei 10000 kartų ir be skilimo problemų. Bet energijos tankis yra tik 20-30 wh\/kg, sistemos efektyvumas yra 70% -75%, o pradinė investicija yra tokia pat didelė kaip 3-4 yuan\/wh. Šiuo metu jis daugiausia naudojamas energijos kaupimui tinklelio pusėje ir rečiau naudojamas fotoelektrinėse elektrinėse.
Atsirandanti natrio jonų baterija sulaukė daug dėmesio, o jo darbo principas yra panašus į ličio jonų akumuliatorių principą, tačiau jis naudoja žemesnes natrio elementus. Laboratoriniai duomenys rodo, kad natrio jonų akumuliatorių energijos tankis pasiekė 120-160 wh\/kg, kurio ciklo tarnavimo laikas yra apie 3000 kartų, o kainuoja 20% -30% mažesnis nei LFP. Tačiau dabartinis industrializacijos lygis yra nepakankamas, o praktiniai projekto taikymo atvejai yra riboti.
Techninė atranka turi išsamiai atsižvelgti į kelis veiksnius: fotoelektrinėms elektrinėms, viršijančioms 1MW, rekomenduojama nustatyti LFP baterijas; Norint sumažinti pradines investicijas, esant mažoms tinklelio sistemoms atokiose vietose, švino rūgšties baterijos gali būti laikomos; Programos, kurioms reikalingas ilgalaikis ciklo tarnavimo laikas, srauto baterijos yra galimas pasirinkimas. Lyginamoji 10MW fotoelektrinės elektrinės analizė rodo, kad visos LFP akumuliatorių naudojimo gyvavimo ciklo kaina yra 35% mažesnė nei švino-rūgšties baterijos ir 50% mažesnės nei srauto baterijos.
Pagrindinės intelektualios energijos valdymo sistemos technologijos
Šiuolaikinės energijos valdymo sistemos išsivystė iš paprasto duomenų rinkimo ir stebėjimo iki intelektualių smegenų, turinčių dirbtinio intelekto sprendimų priėmimo galimybes. Pagrindinė jo technologijos architektūra apima keturis lygius: suvokimo sluoksnį, tinklo sluoksnį, platformos sluoksnį ir taikymo sluoksnį.
Suvokimo sluoksnis renka realaus laiko duomenis per įvairius jutiklius: fotoelektros masyve yra IV kreivės skaitytuvas, kuris gali aptikti kaskadinius gedimus; Įtampos\/temperatūros jutiklių montavimas akumuliatorių sistemoms (tikslumas ± 0. 5%); PCS yra aprūpintas energijos kokybės analizatoriumi (mėginių ėmimo greitis - 256 taškai už ciklą). Remiantis tam tikro projekto statistika, tipinei 10MW sistemai reikia diegti daugiau nei 2000 stebėjimo taškų, o duomenų atnaujinimo greitis yra iki 100 ms.
Tinklo sluoksnis naudoja hibridinį pramoninio eterneto ir belaidžio privataus tinklo tinklo metodą. Pagrindiniai valdymo signalai perduodami per optinius pluoštus, kad būtų užtikrintas mažesnis nei 10 ms vėlavimas; Ne kritiniai duomenys gali būti perduoti naudojant belaidžio ryšio technologijas, tokias kaip „Lora“. Sistemos ryšio protokolui reikia palaikyti kelis standartus, tokius kaip IEC 61850 ir Modbus, kad būtų pasiektas įrenginio sujungimas ir sąveika.
Platforminio sluoksnio esmė yra skaitmeninė dvynių technologija, kuri pasiekia tris pagrindines funkcijas, nustatant virtualų fizinės sistemos žemėlapį: fotoelektrinės energijos generavimo prognozė priima LSTM+dėmesio hibridinį modelį, derinamą su skaitmeniniu orų prognozavimu (NWP), kad būtų galima kontroliuoti 72 valandų prognozės klaidą 10%; Apkrovos prognozavimas grindžiamas gilaus stiprinimo mokymu (DRL), atsižvelgiant į darbo dienos\/atostogų režimus, kurių tikslumas yra 92%; Optimizuokite planavimo programą naudodami daugialypį dinaminį programavimo algoritmą, kartu atsižvelgdami į 7 optimizavimo tikslus, tokius kaip elektros kainų skirtumas, akumuliatoriaus silpninimas ir tinklo paklausa.
Programos sluoksnis įgyvendina konkrečias verslo funkcijas: Ekonominio dispečerinio modulis palaiko „Peak Valley“ arbitražą (analizuojant vietinius 3- metų elektros kainų duomenis, automatiškai optimizuojant įkrovimo ir išmetimo laikotarpius), paklausos valdymas (numatant mėnesinį maksimalų paklausą, taupant pagrindines elektros energijos sąnaudas); Pagalbinio aptarnavimo modulis gali dalyvauti tokiose rinkose kaip dažnio reguliavimas (reagavimo laikas<500ms) and peak shaving (adjustment amplitude ± 20% Pn); The operation and maintenance management module has functions such as fault warning (predicting equipment failures 24 hours in advance with an accuracy rate of 85%) and energy efficiency analysis.
Faktiniai 5 0 MW fotoelektrinės energijos kaupimo projekto veikimo duomenys rodo, kad intelektualieji EMS padidino sistemos pajamas 28%. Tarp jų gavo papildomų 0,15 juanių\/kWh pajamų, dalyvaudami FM pagalbinėse paslaugose; Tikslų apkrovos prognozavimą sumažinkite 12% saulės nuostolius; Optimizuojant akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo strategiją, akumuliatoriaus veikimo laikas buvo pratęstas 17%. Sistemos investicijų atsipirkimo laikotarpis buvo sutrumpintas nuo 7,5 metų iki 5,8 metų.
