Jenis aplikasi dan karakteristik proyek mikrogrid
1. Konsep microgrid
Mikrogrid adalah konsep yang relatif terhadap jaringan listrik besar tradisional. Mikrogrid mengacu pada jaringan yang terdiri dari beberapa sumber daya terdistribusi dan beban terkaitnya menurut struktur topologi tertentu. Mikrogrid merupakan cara yang efektif untuk mewujudkan jaringan distribusi aktif, yang mengubah jaringan listrik tradisional menjadi jaringan cerdas.
Jaringan mikro melibatkan enam area utama yaitu pembangkitan daya, penyimpanan energi, distribusi, konsumsi listrik, pengiriman, dan komunikasi. Jaringan mikro dapat bekerja baik dalam mode jaringan yang terhubung maupun jaringan yang terisolasi, dan memiliki tingkat keandalan dan stabilitas yang tinggi.
2. Aplikasi mikrogrid
Pasar aplikasi jaringan mikro terutama dibagi menjadi empat aspek berikut: 1. Jaringan mikro rumah: Aplikasi pasar ini masih relatif terbatas di Tiongkok, dan sebagian besar jaringan mikro mengintegrasikan penyimpanan dan pengisian daya optik. 2. Jaringan mikro taman industri: Area ini banyak digunakan. 3. Jaringan mikro pulau: Mengembangkan pembangkit listrik tenaga fotovoltaik dan angin di pulau-pulau untuk mengatasi masalah stabilitas dan keamanan daya pulau. 4. Jaringan mikro di daerah terpencil/tanpa listrik: Membangun jaringan mikro multi-energi komplementer untuk mengatasi masalah tidak adanya pasokan listrik di daerah terpencil.
Mikrogrid dapat beroperasi di jaringan listrik atau di pulau. Seluruh sistem dirancang untuk dapat langsung digunakan, sehingga meningkatkan fleksibilitas dan keandalan pasokan daya. Mikrogrid penyimpanan energi juga dapat digunakan sebagai pasokan daya cadangan, dengan menggunakan fungsi black start-nya; selain itu, mikrogrid dapat berpartisipasi dalam pengaturan jaringan utama melalui sistem manajemen energi lokal.
3. Jenis-jenis microgrid
(1) Mikronet komunikasi
Mikrogrid AC terutama merupakan teknologi kopling energi terdistribusi melalui bus AC, yang menghubungkan pembangkit listrik tenaga angin, pembangkit listrik tenaga diesel, fotovoltaik, dan penyimpanan energi ke sistem. Akhirnya, seluruh sistem dihubungkan ke jaringan listrik besar melalui kabinet distribusi cerdas untuk membentuk Mikronet AC sederhana. Aplikasi mikrogrid AC jenis ini sangat umum dalam aplikasi atau proyek penyimpanan energi mikrogrid saat ini, dan teknologinya relatif matang serta aplikasinya sangat fleksibel. Seperti halnya semua teknologi mikrogrid penyimpanan energi, relatif mudah bagi pemasok peralatan atau integrator sistem untuk mencapai integrasi sistem.
Jenis mikrogrid AC ini lebih cocok untuk mikrogrid kepulauan. Karena di wilayah pulau yang relatif luas, fotovoltaik dapat digunakan untuk menambah energi, dan dipadukan dengan sistem penyimpanan energi, ketika beban tidak dapat dikonsumsi sepenuhnya, listrik yang tersisa dapat disimpan terlebih dahulu dan kemudian menyalakan beban di malam hari. Ketika seluruh sistem tidak dapat menghasilkan listrik pada hari hujan, Anda dapat mempertimbangkan untuk menambahkan generator diesel untuk menggunakannya sebagai sumber daya cadangan.
Karakteristik AC microgrid: 1. Desain sistem AC microgrid dapat mendukung operasi yang terhubung ke jaringan atau operasi di luar jaringan. 2. Seluruh sistem memiliki rentang daya akses yang luas dan desain yang fleksibel, dan dapat dihubungkan ke energi fotovoltaik, tenaga angin, superkapasitor, dan jenis sistem baterai penyimpanan energi lainnya. 3. Mendukung penerapan baterai tangga. Baterai dapat dihubungkan ke beberapa cabang untuk mengurangi koneksi paralel dari paket baterai. 4. Seluruh sistem AC microgrid dapat dibuat menjadi desain kontainer yang mengintegrasikan fotovoltaik, penyimpanan energi, dan baterai. Dalam situasi di mana kapasitasnya relatif kecil, baterai penyimpanan energi menempati area yang relatif besar. Jika perangkat sistem ditempatkan di area tertentu dan tidak ada ruang, kontainer dapat ditempatkan di luar ruangan dan dikemas secara keseluruhan.
Teknologi utama komunikasi mikrogrid: 1. Strategi manajemen energi mikrogrid, dengan mengelola status operasi beban dalam mikrogrid, memastikan operasi mikrogrid yang ekonomis dan andal. Untuk membentuk mikrogrid, manajemen energi, penjadwalan, dan kontrol kebijakan sangat diperlukan di latar belakang. 2. Teknologi peralihan tanpa hambatan di dalam dan di luar jaringan memastikan keandalan pasokan daya untuk beban penting dalam mikrogrid dan memainkan peran penting dalam operasi jaringan listrik besar yang aman dan andal. 3. Fungsi VSG meningkatkan inersia sistem dan menjaga stabilitas tegangan dan frekuensi sistem.
(2) Jaringan mikro DC
Mikrogrid DC terutama digunakan di stasiun pengisian daya kendaraan listrik, kawasan industri dan komersial, dan beberapa situasi pasokan daya darurat. Komposisi sistem terutama mempertimbangkan dua hal: 1. Memaksimalkan peran fotovoltaik. Karena sektor fotovoltaik dan penyimpanan energi sangat diperlukan dalam mikrogrid, dan penyimpanan energi merupakan komponen inti dari seluruh peralatan mikrogrid. Pembangkitan daya fotovoltaik umumnya adalah daya DC. Daya DC yang dihasilkan oleh fotovoltaik diintegrasikan ke dalam bus DC melalui perangkat perantara, dan baterai dihubungkan ke sistem melalui konverter DC di tengah. Dengan cara ini, pembangkitan daya fotovoltaik tidak perlu dibalikkan dan kemudian diperbaiki kembali untuk mengisi daya baterai. Seluruh efisiensi konversi sistem akan sangat tinggi. 2. Saat ini, teknologi pengisian daya kendaraan listrik terutama menggunakan tumpukan pengisian AC atau tumpukan pengisian DC. Energi tumpukan pengisian tersebut berasal dari arus bolak-balik. Mikrogrid DC dibangun untuk mengalirkan energi melalui pengisian DC konversi DC untuk langsung mengisi daya kendaraan listrik. Maksimal Meningkatkan efisiensi konversi dan efisiensi pemanfaatan sistem. Seluruh sistem terhubung ke jaringan melalui konverter penyimpanan energi, yang memainkan peran pelengkap. Ketika energi fotovoltaik tidak mencukupi atau catu daya beban, sumber DC, dan beban serupa lainnya membutuhkan catu daya, daya dapat diambil dari jaringan; ketika konsumsi daya fotovoltaik tidak mencukupi. Setelah selesai, Anda dapat menggunakan daya yang tersisa untuk terhubung ke Internet.
Karakteristik DC microgrid: 1. DC microgrid mengadopsi teknologi kopling bus DC untuk mengurangi kerugian konversi AC ke DC. 2. Memanfaatkan sepenuhnya pembangkitan daya fotovoltaik untuk mencapai keseimbangan daya dalam sistem microgrid. 3. Meminimalkan kapasitas distribusi daya di sisi grid, karena banyak beban menarik daya dari grid saat daya disuplai, dan kapasitas konfigurasi transformator di sisi grid akan sangat besar. Jika ada banyak beban DC, DC microgrid dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah. 4. Sebagai catu daya darurat sederhana, catu daya darurat ini tidak dapat mencapai peralihan catu daya yang mulus seperti UPS konvensional, tetapi penundaan peralihan dapat dikontrol dalam waktu 15 milidetik.
Teknologi utama jaringan mikro DC 1. Sistem manajemen energi, yang menggunakan seperangkat perangkat lunak untuk mengendalikan dan menjadwalkan energi sistem secara strategis. 2. Teknologi pencocokan impedansi konverter DC. Rangkaian pencocokan impedansi ini dapat mengurangi dampak pada frekuensi resonansi rangkaian resonansi konverter saat rangkaian filter dan beban keluaran berubah, sehingga frekuensi resonansi rangkaian resonansi konverter hanya berada dalam rentang yang lebar selama pengoperasian. berubah dalam rentang frekuensi yang kecil untuk memastikan efisiensi konversi konverter yang tinggi dan menyederhanakan rangkaian kontrol konverter. 3. Teknologi kontrol kolaboratif terdistribusi dari bus tersegmentasi memastikan stabilitas kolaborasi dan kemampuan beradaptasi sistem.
(3) Mikrogrid hibrida AC dan DC
Mikrogrid hibrida AC dan DC menggabungkan semua karakteristik dari dua jenis mikrogrid sebelumnya dan sangat kuat. Kombinasi seluruh sistem membutuhkan peralatan dan teknologi yang sangat tinggi. Dalam aspek seperti penyimpanan energi dan PCS, jika koordinasi dan kontrol akses energi terdistribusi ke seluruh sistem tidak ditangani dengan baik, sistem akan lumpuh. Mikrogrid hibrida AC dan DC dapat digunakan secara luas dalam skenario seperti pulau, daerah tanpa listrik, dan taman industri dan komersial.
Solusi dan Aplikasi Teknologi Penyimpanan Energi Kontainer 1MWh
(1) Solusi penyimpanan energi mikrogrid
Komponen inti seperti baterai terintegrasi, BMS, konverter, kabinet switching cerdas, dan EMS semuanya ditempatkan dalam kontainer, yang dapat dicapai dengan kontainer berukuran 40 kaki. Solusi terintegrasi ini dapat diterapkan dalam pemangkasan puncak dan modulasi frekuensi pembangkit listrik penyimpanan energi, atau pemanfaatan baterai bertingkat, situasi pasokan daya darurat, dan beberapa aplikasi komersial untuk pemangkasan puncak dan pengisian lembah.
2. Solusi Penyimpanan Energi Pembangkit Listrik
Seluruh sistem pembangkit listrik penyimpanan energi berskala relatif besar. Saya pribadi menyarankan agar komponen PCS dan baterai dipisahkan dan ditempatkan dalam wadah terpisah. Ini akan lebih masuk akal dalam hal perawatan, ventilasi, dan pembuangan panas baterai.
3. Solusi Penyimpanan Energi Kabinet
Solusi penyimpanan energi all in one cocok untuk aplikasi penyimpanan energi komersial skala kecil. Dengan menempatkan PCS dan modul baterai dalam kabinet, seluruh sistem menempati ruang yang relatif kecil.
Desain Wadah Penyimpanan Energi 1MWh
Desain wadah penyimpanan energi 1MWh terutama dibagi menjadi dua bagian:
1. Kompartemen baterai: Kompartemen baterai terutama mencakup baterai 1MWh, rak baterai, kabinet kontrol BMS, kabinet pemadam kebakaran heptafluoropropana, pendingin udara, lampu penginderaan asap, kamera pengintai, dll. Baterai perlu dilengkapi dengan sistem manajemen BMS yang sesuai. Jenis baterai dapat berupa baterai lithium besi, baterai lithium, baterai timbal-karbon, dan baterai timbal-asam. Baterai timbal-asam memiliki kepadatan energi yang rendah dan berukuran besar. Kontainer standar 40 kaki mungkin tidak dapat menampungnya. Desain standar arus utama saat ini adalah baterai lithium besi fosfat 1MWh. Pendingin udara pendingin menyesuaikan secara real time sesuai dengan suhu di gudang. Kamera pengintai dapat memantau status pengoperasian peralatan di gudang dari jarak jauh. Akhirnya, klien jarak jauh dapat dibentuk untuk memantau dan mengelola status pengoperasian dan status baterai peralatan di gudang melalui klien atau aplikasi.
2. Gudang peralatan: Gudang peralatan terutama mencakup kabinet kontrol PCS dan EMS. PCS dapat mengontrol proses pengisian dan pengosongan daya, melakukan konversi AC dan DC, dan dapat langsung memberi daya pada beban AC saat tidak ada jaringan listrik. Dalam penerapan sistem penyimpanan energi, fungsi dan peran EMS relatif penting. Dalam hal jaringan distribusi, EMS terutama mengumpulkan status daya jaringan listrik secara real-time melalui komunikasi dengan meteran pintar dan memantau perubahan daya beban secara real-time. Mengontrol pembangkitan daya otomatis dan mengevaluasi keamanan status sistem daya. Dalam sistem 1MWh, rasio PCS terhadap baterai dapat berupa 1:1 atau 1:4 (PCS penyimpanan energi 250kWh, baterai 1MWh).
Desain pembuangan panas dari konverter tipe kontainer 1MW mengadopsi desain distribusi maju dan pembuangan belakang. Desain ini cocok untuk pembangkit listrik penyimpanan energi yang menempatkan semua PCS dalam kontainer yang sama.
Pengkabelan, saluran pemeliharaan, dan desain pembuangan panas dari sistem distribusi daya internal kontainer diintegrasikan dan dioptimalkan untuk memfasilitasi transportasi jarak jauh dan mengurangi biaya pemeliharaan selanjutnya.
3. Komposisi solusi penyimpanan energi MW standar
Solusi penyimpanan energi MW standar mengintegrasikan baterai, BMS, PCS, dan EMS. Sebagian besar sistem menggunakan PCS sebagai peralatan dasar inti dan menyediakan solusi penyimpanan energi terpadu yang disesuaikan dengan kebutuhan dengan mengintegrasikan baterai, BMS, dan EMS.
Mikrogrid penyimpanan energi telah menjadi infrastruktur utama Internet energi
- Peran mikrogrid penyimpanan energi dalam internet energi
Terdapat korespondensi satu-satu antara penyimpanan energi dan Internet. Energi dalam penyimpanan energi bersesuaian dengan data di Internet; baterai adalah yang disebut penyimpanan energi, yang bersesuaian dengan cache di Internet; perangkat konversi dua arah dari konverter penyimpanan energi bersesuaian dengan peran router di Internet; jaringan mikro dalam penyimpanan energi setara dengan jaringan area lokal; semua data dan perangkat yang ditambahkan bersama-sama membentuk Internet Energi, yang setara dengan struktur Internet.
2. Aplikasi penyimpanan energi
Sisi pembangkit listrik: memecahkan masalah pengabaian angin dan cahaya serta menstabilkan fluktuasi. Saat ini, tingkat pengabaian angin di beberapa daerah mencapai 10%-15%, dan tingkat pengabaian cahaya mencapai 15%-20%. Dilengkapi dengan penyimpanan energi di sisi pembangkit listrik, pembangkit listrik dapat distabilkan dan dampak pada jaringan listrik akan sangat berkurang.
Sisi jaringan: Berpartisipasi dalam pengaturan frekuensi jaringan listrik untuk meningkatkan stabilitas. Saat ini, beberapa tempat di pasar pengaturan frekuensi menggunakan tenaga termal untuk pengaturan frekuensi, tetapi waktu respons dan siklus pengaturan frekuensi tenaga termal relatif lama. Daya keluaran penyimpanan energi berubah sangat cepat dan umumnya dapat merespons dalam waktu 10 detik. Modulasi frekuensi penyimpanan energi memiliki kelebihan dibandingkan dengan yang lain.
Sisi pengguna: penyimpanan energi, pemangkasan puncak dan pengisian lembah, serta perolehan perbedaan harga listrik puncak-lembah.
Tantangan dan Kendala dalam Pengembangan Mikrogrid Penyimpanan Energi
Saat ini, seluruh pasar penyimpanan energi dalam keadaan suam-suam kuku, terutama karena dua alasan: Pertama, kebijakan dan biaya. Subsidi kebijakan negara untuk kendaraan listrik sangat besar. Oleh karena itu, setelah subsidi diberikan untuk sistem penyimpanan energi atau baterai, biaya seluruh sistem akan berkurang, investasi awal akan berkurang, dan pendapatan sistem akan meningkat. Yang kedua adalah tingkat teknis. Pertama-tama, masih ada kendala dan kesulitan teknis dalam pengembangan jaringan distribusi aktif; eksplorasi teknologi manajemen energi masih perlu dieksplorasi; teknologi operasi mikrogrid dan jaringan listrik besar yang terkoordinasi dan dioptimalkan perlu ditingkatkan; kemampuan beradaptasi jaringan konverter penyimpanan energi Dalam hal teknologi pendukung untuk jaringan listrik, ada persyaratan teknis dan ambang batas untuk produsen PCS penyimpanan energi. Orang-orang berpikir bahwa kebijakan dan biaya adalah masalah utama saat ini.
Peluang dan Prospek Pengembangan Mikrogrid Penyimpanan Energi
(1) Tingkat penetrasi tenaga fotovoltaik dan tenaga angin yang tinggi menimbulkan tantangan bagi stabilitas jaringan listrik. Berbagai penelitian telah menemukan bahwa tingkat penetrasi maksimum pembangkitan tenaga fotovoltaik umumnya tidak melebihi 25%-50%. Jika tidak, jaringan listrik dapat mengalami kenaikan tegangan, fluktuasi tegangan yang disebabkan oleh perubahan awan, dan pemutusan skala besar yang disebabkan oleh fluktuasi tegangan dan frekuensi yang rendah.
(2) Reformasi kelistrikan telah mengaktifkan pasar penyimpanan energi sisi pengguna. Dengan penurunan biaya penyimpanan energi lebih lanjut, perbaikan sistem harga listrik puncak dan lembah, pembentukan mekanisme kompensasi seperti harga listrik puncak dan manajemen sisi permintaan, dan pengembangan berbagai layanan bernilai tambah di sisi pengguna pasar tenaga listrik, pasar penyimpanan energi di sisi pengguna akan muncul. Ini telah menjadi salah satu area utama untuk aplikasi komersial penyimpanan energi di negara saya.
(3) Dengan pesatnya perkembangan pasar kendaraan listrik, daur ulang baterai listrik yang efektif dan realisasi pemanfaatan baterai secara berurutan telah menjadi salah satu isu penting dalam pengembangan kendaraan energi baru, dan telah menjadi agenda. Pasar baterai otomotif masa depan sangat besar.
(4) Sistem penyimpanan dan pengisian daya mikrogrid optik memiliki nilai investasi. Ini adalah skema manajemen dan alokasi energi yang secara komprehensif memanfaatkan energi hijau dan memiliki manfaat ekonomi dan lingkungan yang tinggi.
Keunggulan teknologi penyimpanan energi multi-cabang dalam pemanfaatan baterai eselon
Teknologi kunci untuk pemanfaatan eselon
Untuk pemanfaatan eselon baterai daya lama kendaraan listrik, proses berikut umumnya perlu dilalui: daur ulang baterai lama, pembongkaran PACK baterai menjadi sel tunggal, penyaringan baterai dan klasifikasi kinerja, dan pengelompokan ulang baterai menjadi modul baterai penggunaan eselon atau PACK. Pengujian pemeliharaan keseimbangan kolam
Ketika baterai daya sudah tidak dipakai lagi, seluruh paket dibongkar dari mobil. Model yang berbeda memiliki desain paket baterai yang berbeda, dan desain struktural internal dan eksternal, metode penyambungan modul, dan teknologi prosesnya pun berbeda, yang berarti tidak mungkin menggunakan satu jalur perakitan pembongkaran untuk memasang semua paket baterai dan modul internal. Kemudian, dalam hal pembongkaran baterai, perlu dilakukan konfigurasi yang fleksibel dan penyempurnaan jalur perakitan pembongkaran menjadi beberapa bagian. Ketika merumuskan proses operasi pembongkaran untuk paket baterai yang berbeda, perlu menggunakan kembali bagian jalur perakitan yang ada sebanyak mungkin. dan proses untuk meningkatkan efisiensi pengoperasian dan mengurangi investasi berulang.
Untuk penggunaan bertahap, lebih masuk akal untuk membongkarnya hingga ke tingkat modul daripada tingkat sel, karena sambungan antarsel biasanya menggunakan pengelasan laser atau proses penyambungan kaku lainnya, sehingga sangat sulit dibongkar tanpa kerusakan. Dengan mempertimbangkan biaya dan manfaat, keuntungannya lebih besar daripada kerugiannya.
Teknologi kunci untuk pemanfaatan eselon
PCS mengadopsi solusi multi-cabang modular, yang dapat mengurangi jumlah koneksi paralel pada paket baterai dengan lebih baik. Pengisian dan pengosongan daya setiap baterai tidak saling memengaruhi.
Masalah yang dipecahkan oleh teknologi multi-cabang: 1. Menghilangkan masalah sirkulasi yang disebabkan oleh koneksi paralel dari berbagai paket baterai. 2. Mengurangi proses penyaringan yang rumit setelah penggunaan baterai bertingkat, mengurangi biaya penggunaan kembali baterai bertingkat, dan meningkatkan efisiensi daur ulang dan nilai penggunaan baterai bertingkat. 3. Baterai dari berbagai produsen baterai dapat dihubungkan untuk meningkatkan fleksibilitas sistem. 4. BMS mengadopsi solusi teknologi penyeimbangan aktif, yang dapat memaksimalkan perlindungan baterai yang seimbang.
Keuntungan teknis
1. Desain modular PCS penyimpanan energi memiliki stabilitas tinggi. Kegagalan mode tunggal tidak memengaruhi kerja modul lainnya. Produksi modul mudah, cepat, dan efisien.
2. Dalam hal nilai bagi pengguna, sistem dapat dihidupkan untuk penambahan, pelepasan, penggantian, dan pemeliharaan modul, dan satu modul dapat diganti dalam waktu 10 menit; koneksi paralel redundan modular menghindari pemborosan sumber daya; mendukung berbagai akses energi, sehingga nyaman dan fleksibel.
3. Menggunakan teknologi topologi tiga tingkat yang efisien dan menambahkan konversi tingkat nol, tegangan tahan IGBT adalah setengah dari dua tingkat dan kerugian pengalihannya kecil; tiga tingkat memiliki frekuensi pengalihan yang lebih tinggi dan induktansi filter keluaran berkurang; tiga tingkat memiliki satu tegangan tangga lapisan lagi, bentuk gelombang arus keluaran lebih dekat ke gelombang sinus, konten harmoniknya kecil, dan faktor dayanya adalah 0.99. Dalam hal faktor daya, dapat disesuaikan sesuai keinginan dari -1 hingga 1.
4. Desain pembuangan panas independen. Modul mengadopsi struktur berlapis untuk mengisolasi pusat kendali utama dan komponen pemanas utama; saluran udara independen digunakan untuk memastikan rongga udara memiliki tekanan udara yang cukup. Dibandingkan dengan saluran udara campuran, desain termalnya lebih baik.
Diskusi tentang penerapan teknologi penyimpanan dan pengisian optik terintegrasi
Modus aplikasi khas penyimpanan dan pengisian daya optik adalah modus mikrogrid AC. Arsitektur utamanya meliputi bus AC, fotovoltaik, tiang pengisian daya, penyimpanan energi dan baterai, dll. Sistem ini dapat dioperasikan di dalam jaringan atau di luar jaringan. Sistem ini juga dapat dilengkapi dengan peralatan switching di luar jaringan untuk switching yang lancar.
Penerapan penyimpanan dan pengisian daya optik akan berkembang menjadi kondisi komplementer multi-energi di masa mendatang. Di masa mendatang, tidak hanya fotovoltaik dan penyimpanan energi, tetapi juga beban termal, pompa panas, sumber energi terdistribusi, dll. akan terhubung ke sistem ini, yang secara bertahap berkembang menjadi sistem jaringan mikro yang besar.
