マイクログリッドプロジェクトのアプリケーションの種類と特徴
1. マイクログリッドの概念
マイクログリッドは、従来の大規模電力網に対する概念です。特定のトポロジ構造に従って複数の分散型電源とそれに関連する負荷で構成されるネットワークを指します。これは、従来の電力網をスマートグリッドに転換し、アクティブな配電網を実現する効果的な方法です。
マイクログリッドには、発電、エネルギー貯蔵、配電、電力消費、ディスパッチ、通信の 6 つの主要領域が含まれます。グリッド接続モードと独立グリッド モードの両方で動作でき、高い信頼性と安定性を備えています。
2. マイクログリッドの応用
マイクログリッドの応用市場は、主に次の 1 つの側面に分かれています。2. 家庭用マイクログリッド: この市場の応用は中国ではまだ比較的限られており、ほとんどのマイクログリッドは光ストレージと充電を統合しています。3. 工業団地マイクログリッド: この分野は広く使用されています。4. 島嶼マイクログリッド: 島嶼で太陽光発電と風力発電を開発し、島の電力安定性と安全性の問題を解決します。XNUMX. 遠隔地/無電力地域のマイクログリッド: 遠隔地の電力供給不足の問題を解決するために、マイクロマルチエネルギー補完グリッドを構築します。
マイクログリッドは、グリッド上またはアイランド上で動作できます。システム全体はプラグアンドプレイで設計されており、電源の柔軟性と信頼性が向上しています。エネルギー貯蔵マイクログリッドは、ブラックスタート機能を使用してバックアップ電源として使用することもできます。さらに、ローカルエネルギー管理システムを通じてメインネットワークの調整に参加することもできます。
3. マイクログリッドの種類
（１）通信マイクロネット
AC マイクログリッドは、主に AC バスを介して分散エネルギーを結合する技術であり、風力発電、ディーゼル発電、太陽光発電、エネルギー貯蔵をシステムに接続します。最後に、システム全体がインテリジェント配電盤を介して大規模な電力網に接続され、シンプルな AC マイクロネットを形成します。この種類の AC マイクログリッドのアプリケーションは、現在のマイクログリッドエネルギー貯蔵アプリケーションまたはプロジェクトでは非常に一般的であり、テクノロジは比較的成熟しており、アプリケーションは非常に柔軟です。すべてのエネルギー貯蔵マイクログリッドテクノロジと同様に、機器サプライヤーまたはシステムインテグレーターがシステム統合を実現するのは比較的簡単です。
このタイプの AC マイクログリッドは、島嶼マイクログリッドに適しています。島の比較的広いエリアでは、太陽光発電を使用してエネルギーを補充でき、エネルギー貯蔵システムと組み合わせることで、負荷が完全に消費できない場合は、残りの電気を最初に貯蔵し、夜間に負荷に電力を供給することができます。雨の日にシステム全体で発電できない場合は、ディーゼル発電機を追加してバックアップ電源として使用することを検討できます。
ACマイクログリッドの特徴：1. ACマイクログリッドのシステム設計は、グリッド接続操作またはオフグリッド操作をサポートできます。 2. システム全体のアクセス電力範囲が広く、設計が柔軟で、太陽光発電、風力発電、スーパーキャパシタ、その他のタイプのエネルギー貯蔵バッテリーシステムに接続できます。 3. ラダーバッテリーのアプリケーションをサポートします。バッテリーを複数のブランチに接続して、バッテリーパックの並列接続を減らすことができます。 4. ACシステムマイクログリッド全体を、太陽光発電、エネルギー貯蔵、バッテリーを統合したコンテナ設計にすることができます。容量が比較的小さい状況では、エネルギー貯蔵バッテリーが比較的大きな領域を占めます。システムデバイスが特定のエリアに配置され、スペースがない場合は、コンテナを屋外に配置して全体をパッケージ化できます。
通信マイクログリッドの主要技術：1. マイクログリッドエネルギー管理戦略は、マイクログリッド内の負荷の動作状態を管理することにより、マイクログリッドの経済的で信頼性の高い運用を保証します。マイクログリッドを形成するには、バックグラウンドでエネルギー管理、スケジューリング、ポリシー制御が不可欠です。2. オングリッドとオフグリッドのシームレスなスイッチング技術は、マイクログリッド内の重要な負荷への電力供給の信頼性を確保し、大規模電力網の安全で信頼性の高い運用に重要な役割を果たします。3. VSG機能は、システムの慣性を高め、システム電圧と周波数の安定性を維持します。
（２）直流マイクログリッド
DCマイクログリッドは、主に電気自動車の充電ステーション、工業団地、商業団地、および一部の緊急電源供給の状況で使用されます。 システム構成では、主に次の1つの点を考慮しています。 2.太陽光発電の役割を最大限に活用する。 太陽光発電とエネルギー貯蔵部門はマイクログリッドに不可欠であり、エネルギー貯蔵はマイクログリッド機器全体の中核コンポーネントであるためです。 太陽光発電は一般に直流電力です。 太陽光発電で生成された直流電力は、中間装置を介して直流バスに統合され、バッテリーは中間の直流コンバーターを介してシステムに接続されます。 このように、太陽光発電は、バッテリーを充電するために逆変換してから整流する必要がありません。 システム全体の変換効率は非常に高くなります。 XNUMX.現在、電気自動車の充電技術では、主に交流充電パイルまたは直流充電パイルが使用されています。 このような充電パイルのエネルギーは交流から来ています。 DCマイクログリッドは、DC充電DC変換を介してエネルギーを流し、電気自動車を直接充電するように構築されています。 システムの変換効率と利用効率を最大限に向上させます。システム全体は、補完的な役割を果たすエネルギー貯蔵コンバータを介してグリッドに接続されています。太陽光発電のエネルギーが不足している場合、または負荷電源、DC電源などの同様の負荷に電源が必要な場合は、グリッドから電力を引き出すことができます。太陽光発電の電力消費が不十分な場合は、終了すると、残りの電力を使用してインターネットに接続できます。
DCマイクログリッドの特徴：1. DCマイクログリッドは、DCバスカップリング技術を採用して、ACからDCへの変換損失を低減します。 2. 太陽光発電を最大限に活用して、マイクログリッドシステム内の電力バランスを実現します。 3. 電力供給時に多くの負荷がグリッドから電力を引き出すため、グリッド側の配電容量を最小限に抑え、グリッド側の変圧器構成容量が非常に大きくなります。 DC負荷が多い場合は、DCマイクログリッドを使用して問題を解決できます。 4. 単純な非常用電源として、この非常用電源は従来のUPSのようにシームレスな電源切り替えを実現することはできませんが、切り替え遅延は15ミリ秒以内に制御できます。
DCマイクログリッドの主要技術 1. エネルギー管理システム。一連のソフトウェアを使用して、システムエネルギーを戦略的に制御およびスケジュールします。 2. DCコンバータインピーダンス整合技術。このインピーダンス整合回路は、フィルタ回路と出力負荷が変化したときにコンバータ共振回路の共振周波数への影響を低減できるため、動作中にコンバータ共振回路の共振周波数が広い範囲内にとどまります。 小さな周波数範囲内で変化するため、コンバータの高い変換効率が確保され、コンバータの制御回路が簡素化されます。 3. セグメント化されたバスの分散協調制御技術により、協調の安定性とシステムの適応性が確保されます。
（３）交流・直流ハイブリッドマイクログリッド
ACとDCのハイブリッドマイクログリッドは、前の2つのマイクログリッドタイプのすべての特性を組み合わせたもので、非常に強力です。システム全体を組み合わせるには、非常に高度な設備と技術が必要です。エネルギー貯蔵やPCSなどの側面では、システム全体への分散エネルギーアクセスの調整と制御が適切に処理されないと、システムが麻痺します。ACとDCのハイブリッドマイクログリッドは、島、無電化地域、工業団地や商業団地などのシナリオで広く使用できます。
1MWh コンテナエネルギー貯蔵技術ソリューションとアプリケーション
（１）マイクログリッドエネルギー貯蔵ソリューション
統合バッテリー、BMS、コンバーター、インテリジェント スイッチング キャビネット、EMS などのコア コンポーネントはすべて 40 フィート コンテナに収納できます。この統合ソリューションは、エネルギー貯蔵発電所のピーク シェービングや周波数変調、カスケード バッテリーの利用、緊急電源供給状況、ピーク シェービングや谷間埋めなどの商用アプリケーションに適用できます。
2. 発電所のエネルギー貯蔵ソリューション
エネルギー貯蔵発電所のシステム全体は比較的大規模です。個人的には、PCS とバッテリー部分を分離して別のコンテナに配置することをお勧めします。メンテナンスやバッテリーの換気と放熱の観点から、この方が合理的です。
3. キャビネットエネルギー貯蔵ソリューション
オールインワンのエネルギー貯蔵ソリューションは、小規模な商用エネルギー貯蔵アプリケーションに適しています。PCS とバッテリー モジュールをキャビネット内に配置することで、システム全体が比較的小さなスペースを占めます。
1MWhエネルギー貯蔵コンテナの設計
1MWh エネルギー貯蔵コンテナの設計は、主に XNUMX つの部分に分かれています。
1. バッテリーコンパートメント：バッテリーコンパートメントには、主に1MWhバッテリー、バッテリーラック、BMS制御キャビネット、ヘプタフルオロプロパン消火キャビネット、冷却エアコン、煙感知照明、監視カメラなどが含まれます。バッテリーには、対応するBMS管理システムを装備する必要があります。バッテリーの種類は、リチウム鉄バッテリー、リチウムバッテリー、鉛炭素バッテリー、鉛蓄電池です。鉛蓄電池はエネルギー密度が低く、サイズが大きいため、標準の40フィートコンテナには収容できない場合があります。現在主流の標準設計は、1MWhリン酸鉄リチウムバッテリーです。冷却エアコンは、倉庫内の温度に応じてリアルタイムで調整します。監視カメラは、倉庫内の機器の動作状況をリモートで監視できます。最後に、リモートクライアントを形成して、クライアントまたはアプリを介して倉庫内の機器の動作状態とバッテリー状態を監視および管理できます。
2. 設備倉庫：設備倉庫には主にPCSとEMSの制御盤が含まれます。PCSは充放電プロセスを制御し、ACとDCの変換を実行し、電力網がない場合にはAC負荷に直接電力を供給できます。エネルギー貯蔵システムの応用において、EMSの機能と役割は比較的重要です。配電網の観点から、EMSは主にスマートメーターとの通信を通じて電力網のリアルタイム電力状態を収集し、負荷電力の変化をリアルタイムで監視します。自動発電を制御し、電力システム状態の安全性を評価します。1MWhシステムでは、PCSとバッテリーの比率は1：1または1：4（エネルギー貯蔵PCS 250kWh、バッテリー1MWh）になります。
1MWコンテナ型コンバータの放熱設計は、順方向分配・逆方向排出設計を採用しており、すべてのPCSを同じコンテナ内に配置したエネルギー貯蔵発電所に適しています。
コンテナ内部の配電システムの配線、メンテナンス チャネル、放熱設計が統合され、最適化されているため、長距離輸送が容易になり、その後のメンテナンス コストが削減されます。
3. 標準的なMWエネルギー貯蔵ソリューションの構成
標準的な MW エネルギー貯蔵ソリューションは、バッテリー、BMS、PCS、EMS を統合します。ほとんどのシステムでは、PCS をコア基本機器として使用し、バッテリー、BMS、EMS を統合することでカスタマイズされたワンストップのエネルギー貯蔵ソリューションを提供します。
エネルギー貯蔵マイクログリッドはエネルギーインターネットの重要なインフラとなっている
- エネルギーインターネットにおけるエネルギー貯蔵マイクログリッドの役割
エネルギー貯蔵とインターネットは1対1で対応しています。エネルギー貯蔵におけるエネルギーはインターネットにおけるデータに対応します。バッテリーはいわゆるエネルギー貯蔵であり、インターネットにおけるキャッシュに対応します。エネルギー貯蔵コンバータの双方向変換装置は、インターネットにおけるルーターの役割に対応します。エネルギー貯蔵におけるマイクログリッドは、ローカルエリアネットワークに相当します。すべてのデータとデバイスが一緒になってエネルギーインターネットを形成し、それがインターネットの構造に相当します。
2. エネルギー貯蔵の応用
発電側：風と光の放棄問題を解決し、変動を安定化します。現在、一部の地域では風の放棄率が10％〜15％に達し、光の放棄率は15％〜20％に達しています。発電側にエネルギー貯蔵装置を装備することで、発電を安定させることができ、電力網への影響が大幅に軽減されます。
グリッド側：電力網の周波数調整に参加して安定性を向上させます。現在、周波数調整市場の一部の場所では、周波数調整に火力発電を使用していますが、火力発電の周波数調整の応答時間とサイクルは比較的長いです。エネルギー貯蔵の出力電力は非常に速く変化し、通常は10秒以内に応答できます。比較すると、エネルギー貯蔵周波数調整には利点があります。
ユーザー側：エネルギー貯蔵、ピークシェービングとバレーフィリング、ピークバレー電気料金差の獲得。
エネルギー貯蔵マイクログリッドの開発における課題と障害
現在、エネルギー貯蔵市場全体は、主に2つの理由で低迷しています。1つ目は、政策とコストです。電気自動車に対する国の政策補助金は非常に大きいため、エネルギー貯蔵システムやバッテリーに補助金が提供された後、システム全体のコストが削減され、初期投資が削減され、システムの収益が増加します。2つ目は技術レベルです。まず、アクティブ配電網の開発には依然として制約と技術的な困難があります。エネルギー管理技術の探求はまだ探求する必要があります。マイクログリッドと大規模電力網の協調的かつ最適化された運用技術を改善する必要があります。エネルギー貯蔵コンバータのグリッド適応性電力網のサポート技術に関しては、エネルギー貯蔵PCSメーカーに対する技術要件と閾値があります。人々は、政策とコストが現在のところ主な問題であると考えています。
エネルギー貯蔵マイクログリッドの開発における機会と展望
（1）太陽光発電と風力発電の普及率が高いため、電力網の安定性に課題が生じています。研究によると、太陽光発電の最大普及率は一般的に25％～50％を超えないことがわかっています。そうでないと、電力網は電圧上昇、雲の変化による電圧変動、低電圧や周波数の変動による大規模な断線を経験する可能性があります。
（2）電力改革は、ユーザー側のエネルギー貯蔵市場を活性化させ、エネルギー貯蔵コストのさらなる低下、ピークとバレーの電力価格制度の改善、ピーク電力価格や需要側管理などの補償メカニズムの確立、電力市場のユーザー側におけるさまざまな付加価値サービスの発展に伴い、ユーザー側のエネルギー貯蔵市場が出現し、わが国におけるエネルギー貯蔵の商業的応用の主要分野の一つとなっている。
（3）電気自動車市場の急速な拡大に伴い、動力電池の有効的なリサイクルと電池の連続利用の実現は、新エネルギー車の開発における重要な課題の一つとなり、議題に上っています。将来の自動車用電池市場は非常に大きいです。
（4）光蓄電・充電マイクログリッドシステムは投資価値があり、グリーンエネルギーを総合的に活用し、高い経済的・環境的メリットを持つエネルギー管理・配分方式である。
階層型バッテリー利用におけるマルチブランチエネルギー貯蔵技術の利点
階層化活用のための主要技術
電気自動車の廃棄動力バッテリーを階層的に利用するために、一般的には、廃棄バッテリーのリサイクル、バッテリーパックの単一セルへの分解、バッテリーのスクリーニングと性能分類、バッテリーを階層的に使用するバッテリーモジュールまたはパックに再グループ化するプロセスが必要です。プールバランスメンテナンステスト
動力バッテリーが廃棄されると、パック全体が車から取り外されます。モデルによってバッテリーパックの設計が異なり、内部と外部の構造設計、モジュールの接続方法、プロセス技術も異なるため、1つの分解組立ラインを使用してすべてのバッテリーパックと内部モジュールを適合させることは不可能です。次に、バッテリーの分解に関しては、柔軟な構成を実行し、分解組立ラインをセクションに細分化する必要があります。異なるバッテリーパックの分解操作プロセスを策定する際には、既存の組立ラインのセクションとプロセスを可能な限り再利用して、運用効率を向上させ、繰り返し投資を削減する必要があります。
段階的な利用のためには、セルレベルではなくモジュールレベルに分解するのが最も合理的です。セル間の接続は通常、レーザー溶接またはその他の固定接続プロセスであるため、損傷なしに分解することは非常に困難です。コストと利点を考慮すると、利益は損失を上回ります。
階層化活用のための主要技術
PCS はモジュール式のマルチブランチソリューションを採用しており、バッテリーパックの並列接続数をより効果的に削減できます。各バッテリーの充電と放電は互いに影響を及ぼしません。
マルチブランチ技術によって解決される問題点: 1. 異なるバッテリーパックの並列接続によって発生する循環の問題を解消します。 2. バッテリーカスケード利用後の複雑なスクリーニングプロセスを削減し、カスケードバッテリーの再利用コストを削減し、カスケードバッテリーのリサイクル効率と利用価値を向上させます。 3. 異なるバッテリーメーカーのバッテリーを接続して、システムの柔軟性を向上させることができます。 4. BMS はアクティブバランシングテクノロジーソリューションを採用しており、バッテリーのバランスの取れた保護を最大限に高めることができます。
技術的な利点
1. エネルギー貯蔵 PCS のモジュール設計は安定性が高く、単一モード障害が他のモジュールの動作に影響を与えません。モジュールの生産は便利で、迅速かつ効率的です。
2. ユーザー価値の面では、システムはモジュールの追加、削除、交換、メンテナンスのために電源を入れることができ、単一のモジュールを 10 分以内に交換できます。モジュール冗長並列接続により、リソースの無駄を回避できます。複数のエネルギー アクセスをサポートしているため、便利で柔軟性があります。
3. 効率的な 0.99 レベル トポロジー技術を使用し、ゼロ レベル変換を追加することで、IGBT 耐電圧は 1 レベルの半分になり、スイッチング損失が小さくなります。1 レベルはスイッチング周波数が高くなり、出力フィルタのインダクタンスが低減されます。XNUMX レベルにはラダー電圧が XNUMX 層多くなり、出力電流波形は正弦波に近くなり、高調波含有量が少なくなり、力率は XNUMX になります。力率に関しては、-XNUMX から XNUMX まで自由に調整できます。
4. 独立した放熱設計。モジュールは階層構造を採用し、メイン制御センターとメイン加熱コンポーネントを分離します。独立した空気ダクトを使用して、空気キャビティに十分な空気圧を確保します。混合空気ダクトと比較して、熱設計が優れています。
統合型光ストレージ・充電技術の応用に関する議論
光蓄電・充電の代表的な応用モードはACマイクログリッドモードです。主なアーキテクチャにはACバス、太陽光発電、充電パイル、エネルギー貯蔵、バッテリーなどが含まれます。システムはオングリッドまたはオフグリッドで運用できます。また、シームレスなスイッチングのためにオフグリッドスイッチング装置を装備することもできます。
将来的には光蓄電・充電の応用がマルチエネルギー補完状態に発展し、後期には太陽光発電やエネルギー貯蔵だけでなく、熱負荷、ヒートポンプ、分散型エネルギー源などもこのシステムに接続され、徐々に巨大なマイクログリッドシステムへと進化します。
