Tipi di applicazione e caratteristiche dei progetti di microreti
1. Il concetto di microrete
Microgrid è un concetto relativo alla tradizionale grande rete elettrica. Si riferisce a una rete composta da più fonti di energia distribuite e dai relativi carichi secondo una certa struttura topologica. È un modo efficace per realizzare una rete di distribuzione attiva, trasformando le reti elettriche tradizionali in reti intelligenti. transizione.
La microgrid coinvolge le sei aree principali di generazione di energia, accumulo di energia, distribuzione, consumo di elettricità, dispatching e comunicazioni. Può funzionare sia in modalità grid-connected che grid-isolated e ha un alto grado di affidabilità e stabilità.
2. Applicazione della microrete
Il mercato applicativo della microrete è suddiviso principalmente nei seguenti quattro aspetti: 1. Microrete domestica: questa applicazione di mercato è ancora relativamente limitata in Cina e la maggior parte delle microreti integra l'archiviazione ottica e la ricarica. 2. Microrete del parco industriale: quest'area è ampiamente utilizzata. 3. Microrete dell'isola: sviluppare la generazione di energia fotovoltaica ed eolica sulle isole per risolvere il problema della stabilità e della sicurezza dell'alimentazione dell'isola. 4. Microrete in aree remote/senza alimentazione: costruire una microrete complementare multi-energetica per risolvere il problema della mancanza di alimentazione nelle aree remote.
La microgrid può funzionare sulla rete o su un'isola. L'intero sistema è progettato per essere plug-and-play, migliorando la flessibilità e l'affidabilità dell'alimentazione elettrica. La microgrid di accumulo di energia può anche essere utilizzata come alimentazione di backup, utilizzando la sua funzione di avvio in assenza di corrente; inoltre, può partecipare alla regolazione della rete principale tramite il sistema di gestione dell'energia locale.
3. Tipi di microreti
(1) Microrete di comunicazione
La microrete AC è principalmente una tecnologia di accoppiamento di energia distribuita tramite bus AC, che collega la generazione di energia eolica, la generazione di energia diesel, il fotovoltaico e l'accumulo di energia al sistema. Infine, l'intero sistema è collegato alla grande rete elettrica tramite armadi di distribuzione intelligenti per formare una semplice microrete AC. L'applicazione di questo tipo di microrete AC è molto tipica nelle attuali applicazioni o progetti di accumulo di energia della microrete, e la tecnologia è relativamente matura e l'applicazione è molto flessibile. Come con tutte le tecnologie di microrete di accumulo di energia, è relativamente facile per i fornitori di apparecchiature o gli integratori di sistema ottenere l'integrazione di sistema.
Questo tipo di microrete AC è più adatto per le microreti insulari. Poiché in aree relativamente ampie dell'isola, il fotovoltaico può essere utilizzato per integrare l'energia e, abbinato a un sistema di accumulo di energia, quando il carico non può essere consumato completamente, l'elettricità rimanente può essere immagazzinata prima e quindi alimentare il carico di notte. Quando l'intero sistema non riesce a generare elettricità nei giorni di pioggia, puoi prendere in considerazione l'aggiunta di un generatore diesel per utilizzarlo come fonte di alimentazione di riserva.
Caratteristiche della microrete AC: 1. Il design del sistema della microrete AC può supportare il funzionamento connesso alla rete o il funzionamento fuori rete. 2. L'intero sistema ha un'ampia gamma di potenza di accesso e un design flessibile e può essere collegato all'energia fotovoltaica, all'energia eolica, ai supercondensatori e ad altri tipi di sistemi di batterie di accumulo di energia. 3. Supporta l'applicazione di batterie a scala. Le batterie possono essere collegate a più rami per ridurre la connessione parallela dei pacchi batteria. 4. L'intero sistema microrete AC può essere trasformato in un design di contenitore che integra fotovoltaico, accumulo di energia e batterie. In situazioni in cui la capacità è relativamente piccola, la batteria di accumulo di energia occupa un'area relativamente ampia. Se il dispositivo di sistema è posizionato in un'area specifica e non c'è spazio, un contenitore può essere posizionato all'esterno e confezionato nel suo insieme.
Le tecnologie chiave della microrete di comunicazione: 1. La strategia di gestione energetica della microrete, gestendo lo stato operativo del carico nella microrete, garantisce il funzionamento economico e affidabile della microrete. Per formare una microrete, la gestione energetica, la pianificazione e il controllo delle policy sono indispensabili in background. 2. La tecnologia di commutazione senza interruzioni on-grid e off-grid garantisce l'affidabilità dell'alimentazione elettrica per carichi importanti nella microrete e svolge un ruolo importante nel funzionamento sicuro e affidabile della grande rete elettrica. 3. La funzione VSG aumenta l'inerzia del sistema e mantiene la stabilità della tensione e della frequenza del sistema.
(2) Microrete DC
Le microreti CC sono utilizzate principalmente nelle stazioni di ricarica per veicoli elettrici, nei parchi industriali e commerciali e in alcune situazioni di alimentazione di emergenza. La composizione del sistema considera principalmente due punti: 1. Massimizzazione del ruolo del fotovoltaico. Poiché i settori fotovoltaico e di accumulo di energia sono indispensabili nella microrete, e l'accumulo di energia è il componente principale dell'intera apparecchiatura della microrete. La generazione di energia fotovoltaica è generalmente energia CC. L'energia CC generata dal fotovoltaico è integrata nel bus CC tramite un dispositivo intermedio e la batteria è collegata al sistema tramite il convertitore CC al centro. In questo modo, la generazione di energia fotovoltaica non deve essere invertita e quindi rettificata per caricare la batteria. L'intera L'efficienza di conversione del sistema sarà molto elevata. 2. Attualmente, la tecnologia di ricarica dei veicoli elettrici utilizza principalmente pile di ricarica CA o pile di ricarica CC. L'energia di tali pile di ricarica proviene dalla corrente alternata. Una microrete CC è costruita per far fluire l'energia attraverso la conversione CC di ricarica CC per caricare direttamente i veicoli elettrici. Il massimo Migliora l'efficienza di conversione e l'efficienza di utilizzo del sistema. L'intero sistema è collegato alla rete tramite il convertitore di accumulo di energia, che svolge un ruolo complementare. Quando l'energia fotovoltaica è insufficiente o l'alimentazione del carico, la sorgente CC e altri carichi simili necessitano di alimentazione, l'energia può essere prelevata dalla rete; quando il consumo di energia fotovoltaica non è sufficiente. Al termine, è possibile utilizzare l'energia rimanente per connettersi a Internet.
Caratteristiche della microrete DC: 1. La microrete DC adotta la tecnologia di accoppiamento del bus DC per ridurre le perdite di conversione da CA a CC. 2. Sfrutta appieno la generazione di energia fotovoltaica per ottenere un equilibrio di potenza nel sistema della microrete. 3. Riduce al minimo la capacità di distribuzione di potenza sul lato della rete, perché molti carichi assorbono energia dalla rete quando viene fornita energia e la capacità di configurazione del trasformatore sul lato della rete sarà molto ampia. Se ci sono molti carichi CC, la microrete DC può essere utilizzata per risolvere il problema. 4. Come semplice alimentatore di emergenza, questo alimentatore di emergenza non può ottenere una commutazione di alimentazione senza interruzioni come un UPS convenzionale, ma il ritardo di commutazione può essere controllato entro 15 millisecondi.
Tecnologie chiave della microrete DC 1. Sistema di gestione dell'energia, che utilizza un set di software per controllare e programmare strategicamente l'energia del sistema. 2. Tecnologia di adattamento dell'impedenza del convertitore DC. Questo circuito di adattamento dell'impedenza può ridurre l'impatto sulla frequenza di risonanza del circuito risonante del convertitore quando il circuito del filtro e il carico di uscita cambiano, in modo che la frequenza di risonanza del circuito risonante del convertitore sia solo entro un ampio intervallo durante il funzionamento. cambia entro un piccolo intervallo di frequenza per garantire un'elevata efficienza di conversione del convertitore e semplificare il circuito di controllo del convertitore. 3. La tecnologia di controllo collaborativo distribuito dei bus segmentati garantisce la stabilità della collaborazione e l'adattabilità del sistema.
(3) Microrete ibrida AC e DC
La microgrid ibrida AC e DC combina tutte le caratteristiche dei due tipi di microgrid precedenti ed è molto potente. La combinazione dell'intero sistema richiede attrezzature e tecnologie molto elevate. In aspetti come l'accumulo di energia e il PCS, se il coordinamento e il controllo dell'accesso all'energia distribuita all'intero sistema non vengono gestiti correttamente, il sistema verrà paralizzato. Le microgrid ibride AC e DC possono essere ampiamente utilizzate in scenari come isole, aree senza elettricità e parchi industriali e commerciali.
Soluzione e applicazione della tecnologia di accumulo di energia in container da 1 MWh
(1) Soluzione di accumulo di energia tramite microrete
Componenti principali come batterie integrate, BMS, convertitori, armadi di commutazione intelligenti ed EMS sono tutti posizionati in un contenitore, il che può essere ottenuto con un contenitore da 40 piedi. Questa soluzione integrata può essere applicata nel peak shaving e nella modulazione di frequenza delle centrali elettriche di accumulo di energia, o nell'utilizzo di batterie a cascata, situazioni di alimentazione di emergenza e alcune applicazioni commerciali per il peak shaving e il riempimento della valle.
2. Soluzioni di accumulo di energia nelle centrali elettriche
L'intero sistema di una centrale elettrica di accumulo di energia è relativamente grande in scala. Personalmente consiglio che le parti PCS e batteria siano separate e collocate in un contenitore separato. Ciò sarà più ragionevole in termini di manutenzione, ventilazione e dissipazione del calore della batteria.
3. Soluzione di accumulo di energia in armadio
La soluzione di accumulo di energia "tutto in uno" è adatta per piccole applicazioni di accumulo di energia commerciale. Collocando i moduli PCS e batteria in un cabinet, l'intero sistema occupa uno spazio relativamente piccolo.
Progettazione di un contenitore per l'accumulo di energia da 1 MWh
La progettazione del contenitore di accumulo di energia da 1 MWh è principalmente suddivisa in due parti:
1. Vano batteria: il vano batteria comprende principalmente una batteria da 1 MWh, un rack per batterie, un armadio di controllo BMS, un armadio antincendio eptafluoropropano, un condizionatore d'aria di raffreddamento, un'illuminazione con rilevamento del fumo, una telecamera di sorveglianza, ecc. La batteria deve essere dotata di un corrispondente sistema di gestione BMS. I tipi di batteria possono essere batterie al litio-ferro, batterie al litio, batterie al piombo-carbone e batterie al piombo-acido. Le batterie al piombo-acido hanno una bassa densità di energia e sono di grandi dimensioni. Un container standard da 40 piedi potrebbe non essere in grado di ospitarle. L'attuale design standard mainstream è una batteria al litio-ferro-fosfato da 1 MWh. Il condizionatore d'aria di raffreddamento si regola in tempo reale in base alla temperatura nel magazzino. Le telecamere di sorveglianza possono monitorare da remoto lo stato operativo delle apparecchiature nel magazzino. Infine, è possibile formare un client remoto per monitorare e gestire lo stato operativo e lo stato della batteria delle apparecchiature nel magazzino tramite il client o l'app.
2. Magazzino delle apparecchiature: il magazzino delle apparecchiature include principalmente armadi di controllo PCS ed EMS. PCS può controllare il processo di carica e scarica, eseguire la conversione CA e CC e può alimentare direttamente carichi CA quando non c'è una rete elettrica. Nell'applicazione dei sistemi di accumulo di energia, la funzione e il ruolo di EMS sono relativamente importanti. In termini di rete di distribuzione, EMS raccoglie principalmente lo stato di alimentazione in tempo reale della rete elettrica tramite la comunicazione con contatori intelligenti e monitora le variazioni di potenza del carico in tempo reale. Controlla la generazione automatica di energia e valuta la sicurezza dello stato del sistema di alimentazione. In un sistema da 1 MWh, il rapporto tra PCS e batteria può essere 1:1 o 1:4 (accumulo di energia PCS 250 kWh, batteria 1 MWh).
Il design di dissipazione del calore del convertitore di tipo container da 1 MW adotta un design di distribuzione in avanti e scarica posteriore. Questo design è adatto per le centrali elettriche di accumulo di energia che posizionano tutti i PCS nello stesso container.
Il cablaggio, i canali di manutenzione e la progettazione della dissipazione del calore del sistema di distribuzione dell'energia interna del container sono integrati e ottimizzati per facilitare il trasporto su lunghe distanze e ridurre i successivi costi di manutenzione.
3. Composizione della soluzione di accumulo di energia standard MW
La soluzione standard di accumulo di energia MW integra batterie, BMS, PCS ed EMS. La maggior parte dei sistemi utilizza PCS come equipaggiamento di base principale e fornisce soluzioni di accumulo di energia personalizzate e complete integrando batterie, BMS ed EMS.
La microrete di accumulo di energia è diventata l'infrastruttura chiave dell'Internet energetico
- Il ruolo della microrete di accumulo energetico nell'Internet dell'energia
Esiste una corrispondenza uno a uno tra l'accumulo di energia e Internet. L'energia nell'accumulo di energia corrisponde ai dati in Internet; la batteria è il cosiddetto accumulo di energia, che corrisponde alla cache in Internet; il dispositivo di conversione bidirezionale del convertitore di accumulo di energia corrisponde al ruolo del router in Internet; la microrete nell'accumulo di energia è equivalente a una rete locale; tutti i dati e i dispositivi sommati insieme formano l'Energy Internet, che è equivalente alla struttura di Internet.
2. Applicazione dell'accumulo di energia
Lato di generazione di energia: risolve il problema dell'abbandono del vento e della luce e stabilizza le fluttuazioni. Attualmente, il tasso di abbandono del vento in alcune aree raggiunge il 10%-15% e il tasso di abbandono della luce raggiunge il 15%-20%. Dotato di accumulo di energia sul lato di generazione di energia, la generazione di energia può essere stabilizzata e l'impatto sulla rete elettrica sarà notevolmente ridotto.
Lato rete: Partecipa alla regolazione della frequenza della rete elettrica per migliorare la stabilità. Attualmente, alcuni luoghi nel mercato della regolazione della frequenza utilizzano l'energia termica per la regolazione della frequenza, ma il tempo di risposta e il ciclo della regolazione della frequenza dell'energia termica sono relativamente lunghi. La potenza di uscita dell'accumulo di energia cambia molto rapidamente e può generalmente rispondere entro 10 secondi. La modulazione della frequenza dell'accumulo di energia presenta dei vantaggi in confronto.
Lato utente: accumulo di energia, peak shaving e valley filling, nonché guadagno sulla differenza tra il prezzo dell'elettricità peak e valley.
Sfide e ostacoli nello sviluppo di microreti di accumulo di energia
Attualmente, l'intero mercato dell'accumulo di energia è in uno stato tiepido, principalmente per due motivi: in primo luogo, politica e costi. I sussidi statali per i veicoli elettrici sono molto ingenti. Pertanto, dopo che i sussidi saranno forniti per i sistemi di accumulo di energia o le batterie, il costo dell'intero sistema sarà ridotto, l'investimento iniziale sarà ridotto e le entrate del sistema aumenteranno. Il secondo è il livello tecnico. Innanzitutto, ci sono ancora vincoli e difficoltà tecniche nello sviluppo di reti di distribuzione attive; l'esplorazione della tecnologia di gestione dell'energia deve ancora essere esplorata; la tecnologia di funzionamento coordinata e ottimizzata delle microreti e delle grandi reti elettriche deve essere migliorata; l'adattabilità della rete dei convertitori di accumulo di energia In termini di tecnologia di supporto per la rete elettrica, ci sono requisiti tecnici e soglie per i produttori di PCS di accumulo di energia. Le persone pensano che la politica e il costo siano i problemi principali al momento.
Opportunità e prospettive nello sviluppo di microreti di accumulo di energia
(1) L'elevato tasso di penetrazione dell'energia fotovoltaica ed eolica pone delle sfide alla stabilità della rete elettrica. Gli studi hanno rilevato che il tasso di penetrazione massimo della generazione di energia fotovoltaica generalmente non supera il 25%-50%. In caso contrario, la rete elettrica potrebbe subire un aumento della tensione, fluttuazioni di tensione causate da cambiamenti delle nuvole e disconnessioni su larga scala causate da fluttuazioni di bassa tensione e frequenza.
(2) La riforma dell'elettricità ha attivato il mercato dell'accumulo di energia dal lato utente. Con l'ulteriore calo dei costi di accumulo di energia, il miglioramento del sistema dei prezzi dell'elettricità di picco e di valle, l'istituzione di meccanismi di compensazione come i prezzi di picco dell'elettricità e la gestione della domanda e lo sviluppo di vari servizi a valore aggiunto sul lato utente del mercato dell'energia, apparirà il mercato dell'accumulo di energia dal lato utente. È diventato una delle principali aree per l'applicazione commerciale dell'accumulo di energia nel mio paese.
(3) Con la rapida esplosione del mercato dei veicoli elettrici, il riciclaggio efficace delle batterie di potenza e la realizzazione dell'utilizzo sequenziale delle batterie sono diventati uno dei problemi importanti nello sviluppo di nuovi veicoli energetici e sono stati inseriti nell'agenda. Il mercato delle future batterie per autoveicoli Molto grande.
(4) Il sistema di microgrid di ricarica e stoccaggio ottico ha un valore di investimento. È uno schema di gestione e allocazione dell'energia che utilizza in modo completo l'energia verde e ha elevati benefici economici e ambientali.
Vantaggi della tecnologia di accumulo di energia multi-ramo nell'utilizzo delle batterie a scaglioni
Tecnologie chiave per l'utilizzo degli scaglioni
Per l'utilizzo a scaglioni delle batterie di potenza dismesse dei veicoli elettrici, in genere è necessario seguire i seguenti processi: riciclaggio delle batterie dismesse, smontaggio del PACCO batterie in singole celle, screening delle batterie e classificazione delle prestazioni e raggruppamento delle batterie in moduli batteria per uso a scaglioni o PACCO. Test di manutenzione del bilanciamento del pool
Quando la batteria di alimentazione viene ritirata, l'intero pacco viene smontato dall'auto. Modelli diversi hanno design diversi del pacco batteria e i loro design strutturali interni ed esterni, metodi di collegamento dei moduli e tecnologie di processo sono diversi, il che significa che è impossibile utilizzare una linea di assemblaggio di smontaggio per adattare tutti i pacchi batteria e i moduli interni. Quindi, in termini di smontaggio della batteria, è necessario eseguire una configurazione flessibile e perfezionare la linea di assemblaggio di smontaggio in sezioni. Quando si formula il processo di operazione di smontaggio per diversi pacchi batteria, è necessario riutilizzare il più possibile le sezioni della linea di assemblaggio esistenti. e processi per migliorare l'efficienza operativa e ridurre gli investimenti ripetuti.
Per un utilizzo graduale, è più ragionevole smontarlo a livello di modulo piuttosto che a livello di cella, perché le connessioni tra le celle sono solitamente saldate al laser o altri processi di connessione rigidi, rendendo estremamente difficile smontarlo senza danni. Considerando i costi e i benefici, il guadagno supera la perdita.
Tecnologie chiave per l'utilizzo degli scaglioni
PCS adotta una soluzione modulare multi-ramo, che può ridurre meglio il numero di connessioni parallele di pacchi batteria. La carica e la scarica di ogni batteria non si influenzano a vicenda.
Punti critici risolti dalla tecnologia multi-ramo: 1. Elimina i problemi di circolazione causati dal collegamento parallelo di diversi pacchi batteria. 2. Riduce il complesso processo di screening dopo l'utilizzo della cascata di batterie, riduce il costo del riutilizzo delle batterie a cascata e migliora l'efficienza del riciclaggio e il valore di utilizzo delle batterie a cascata. 3. Le batterie di diversi produttori di batterie possono essere collegate per migliorare la flessibilità del sistema. 4. BMS adotta una soluzione tecnologica di bilanciamento attivo, che può massimizzare la protezione bilanciata della batteria.
Vantaggi tecnici
1. Il design modulare dell'accumulo di energia PCS ha un'elevata stabilità. Il guasto monomodale non influisce sul lavoro di altri moduli. La produzione di moduli è comoda, veloce ed efficiente.
2. In termini di valore per l'utente, il sistema può essere acceso per l'aggiunta, la rimozione, la sostituzione e la manutenzione dei moduli, e un singolo modulo può essere sostituito entro 10 minuti; la connessione parallela ridondante modulare evita lo spreco di risorse; supporta più accessi energetici, rendendolo comodo e flessibile.
3. Utilizzando un'efficiente tecnologia di topologia a tre livelli e aggiungendo la conversione a livello zero, la tensione di tenuta IGBT è la metà di quella a due livelli e la perdita di commutazione è ridotta; quella a tre livelli ha una frequenza di commutazione più elevata e l'induttanza del filtro di uscita è ridotta; quella a tre livelli ha una tensione ladder di livello in più, la forma d'onda della corrente di uscita è più vicina a un'onda sinusoidale, il contenuto armonico è piccolo e il fattore di potenza è 0.99. In termini di fattore di potenza, può essere regolato a piacimento da -1 a 1.
4. Design di dissipazione del calore indipendente. Il modulo adotta una struttura a strati per isolare il centro di controllo principale e i componenti di riscaldamento principali; un condotto dell'aria indipendente viene utilizzato per garantire che la cavità dell'aria abbia una pressione dell'aria sufficiente. Rispetto a un condotto dell'aria misto, il design termico è migliore.
Discussione sull'applicazione della tecnologia di archiviazione ottica e ricarica integrate
La modalità di applicazione tipica di archiviazione e ricarica ottica è la modalità microgrid AC. La sua architettura principale include bus AC, fotovoltaico, pile di ricarica, accumulo di energia e batterie, ecc. Il sistema può essere utilizzato on-grid o off-grid. Il sistema può anche essere dotato di apparecchiature di commutazione off-grid per una commutazione senza interruzioni.
L'applicazione di accumulo e ricarica ottica si svilupperà in uno stato complementare multi-energetico in futuro. Nel periodo successivo, non solo il fotovoltaico e l'accumulo di energia, ma anche carichi termici, pompe di calore, fonti di energia distribuite, ecc. saranno collegati a questo sistema, evolvendosi gradualmente in un enorme sistema di microgrid.
