Типы применения и характеристики проектов микросетей
1. Концепция микросети
Microgrid — это концепция, связанная с традиционной большой электросетью. Она относится к сети, состоящей из нескольких распределенных источников питания и связанных с ними нагрузок в соответствии с определенной топологической структурой. Это эффективный способ реализовать активную распределительную сеть, преобразуя традиционные электросети в интеллектуальные сети. переход.
Микросеть охватывает шесть основных областей: производство электроэнергии, хранение энергии, распределение, потребление электроэнергии, диспетчеризацию и связь. Она может работать как в режиме сети, так и в режиме изолированной сети и имеет высокую степень надежности и стабильности.
2. Применение микросетей
Рынок применения микросетей в основном делится на следующие четыре аспекта: 1. Домашняя микросеть: это рыночное применение все еще относительно ограничено в Китае, и большинство микросетей интегрируют оптическое хранение и зарядку. 2. Микросеть промышленных парков: эта область широко используется. 3. Островная микросеть: развитие фотоэлектрической и ветровой генерации на островах для решения проблемы стабильности и безопасности электроснабжения островов. 4. Микросеть в отдаленных/отсутствующих энергоресурсах: создание микромультиэнергетической дополнительной сети для решения проблемы отсутствия электроснабжения в отдаленных районах.
Микросеть может работать в сети или на острове. Вся система разработана для работы по принципу plug-and-play, что повышает гибкость и надежность электроснабжения. Микросеть для хранения энергии также может использоваться в качестве резервного источника питания, используя функцию черного запуска; кроме того, она может участвовать в регулировании основной сети через локальную систему управления энергией.
3. Типы микросетей
(1) Микросеть связи
Микросеть переменного тока — это в основном технология соединения распределенной энергии через шину переменного тока, которая соединяет ветровую генерацию, дизельную генерацию, фотоэлектрические и накопители энергии с системой. Наконец, вся система подключается к большой электросети через интеллектуальные распределительные шкафы, образуя простую микросеть переменного тока. Применение такого типа микросети переменного тока очень типично для современных приложений или проектов по хранению энергии микросетей, и эта технология является относительно зрелой, а применение очень гибким. Как и в случае со всеми технологиями микросетей для хранения энергии, поставщикам оборудования или системным интеграторам относительно легко добиться системной интеграции.
Этот тип микросети переменного тока больше подходит для островных микросетей. Поскольку на относительно больших территориях острова фотоэлектрические элементы могут использоваться для дополнения энергии, а в сочетании с системой хранения энергии, когда нагрузка не может быть полностью потреблена, оставшееся электричество может быть сначала сохранено, а затем питать нагрузку ночью. Когда вся система не может вырабатывать электроэнергию в дождливые дни, вы можете рассмотреть возможность добавления дизельного генератора, чтобы использовать его в качестве резервного источника питания.
Характеристики микросети переменного тока: 1. Системная конструкция микросети переменного тока может поддерживать работу с подключением к сети или работу без подключения к сети. 2. Вся система имеет широкий диапазон мощности доступа и гибкую конструкцию и может быть подключена к фотоэлектрической энергии, ветровой энергии, суперконденсаторам и другим типам систем аккумуляторных батарей. 3. Поддерживает применение лестничных батарей. Батареи могут быть подключены к нескольким ветвям, чтобы уменьшить параллельное подключение аккумуляторных батарей. 4. Вся микросеть системы переменного тока может быть выполнена в виде контейнерной конструкции, которая объединяет фотоэлектрические элементы, накопители энергии и батареи. В ситуациях, когда емкость относительно мала, аккумуляторная батарея занимает относительно большую площадь. Если системное устройство размещено в определенной области и нет места, контейнер можно разместить на открытом воздухе и упаковать как единое целое.
Ключевые технологии коммуникационной микросети: 1. Стратегия управления энергопотреблением микросети, управляя рабочим состоянием нагрузки в микросети, обеспечивает экономичную и надежную работу микросети. Для формирования микросети управление энергопотреблением, планирование и контроль политики являются незаменимыми на заднем плане. 2. Технология бесшовного переключения между сетью и вне сети обеспечивает надежность электроснабжения важных нагрузок в микросети и играет важную роль в безопасной и надежной работе большой электросети. 3. Функция VSG увеличивает инерцию системы и поддерживает стабильность напряжения и частоты системы.
(2) Микросеть постоянного тока
Микросети постоянного тока в основном используются на станциях зарядки электромобилей, в промышленных и коммерческих парках, а также в некоторых ситуациях аварийного электроснабжения. Состав системы в основном учитывает два момента: 1. Максимизация роли фотоэлектричества. Поскольку фотоэлектрические и накопительные секторы незаменимы в микросети, а накопитель энергии является основным компонентом всего оборудования микросети. Фотоэлектрическая генерация электроэнергии, как правило, представляет собой мощность постоянного тока. Мощность постоянного тока, генерируемая фотоэлектричеством, интегрируется в шину постоянного тока через промежуточное устройство, а аккумулятор подключается к системе через преобразователь постоянного тока посередине. Таким образом, фотоэлектрическую генерацию электроэнергии не нужно инвертировать, а затем выпрямлять обратно для зарядки аккумулятора. Вся эффективность преобразования системы будет очень высокой. 2. В настоящее время технология зарядки электромобилей в основном использует зарядные сваи переменного тока или зарядные сваи постоянного тока. Энергия таких зарядных свай поступает из переменного тока. Микросеть постоянного тока построена для передачи энергии через зарядку постоянного тока преобразование постоянного тока для прямой зарядки электромобилей. Максимальное повышение эффективности преобразования и эффективности использования системы. Вся система подключена к сети через преобразователь накопителя энергии, который играет дополнительную роль. Когда фотоэлектрической энергии недостаточно или источник питания нагрузки, источник постоянного тока и другие подобные нагрузки нуждаются в питании, питание может быть получено из сети; когда потребление фотоэлектрической энергии недостаточно. После завершения вы можете использовать оставшуюся мощность для подключения к Интернету.
Характеристики микросети постоянного тока: 1. Микросеть постоянного тока использует технологию соединения шины постоянного тока для снижения потерь преобразования переменного тока в постоянный. 2. Полностью использовать фотоэлектрическую генерацию электроэнергии для достижения баланса мощности в системе микросети. 3. Минимизировать мощность распределения электроэнергии на стороне сети, поскольку многие нагрузки потребляют электроэнергию из сети при подаче питания, а мощность конфигурации трансформатора на стороне сети будет очень большой. Если имеется много нагрузок постоянного тока, микросеть постоянного тока может использоваться для решения этой проблемы. 4. Как простой аварийный источник питания, этот аварийный источник питания не может обеспечить плавное переключение электропитания, как обычный ИБП, но задержку переключения можно контролировать в пределах 15 миллисекунд.
Ключевые технологии DC microgrid 1. Система управления энергией, которая использует набор программного обеспечения для стратегического управления и планирования энергии системы. 2. Технология согласования импеданса преобразователя постоянного тока. Эта схема согласования импеданса может уменьшить влияние на резонансную частоту резонансного контура преобразователя при изменении схемы фильтра и выходной нагрузки, так что резонансная частота резонансного контура преобразователя находится только в широком диапазоне во время работы. изменяется в небольшом диапазоне частот, чтобы обеспечить высокую эффективность преобразования преобразователя и упростить схему управления преобразователем. 3. Технология распределенного совместного управления сегментированными шинами обеспечивает стабильность совместной работы и адаптивность системы.
(3) Гибридная микросеть переменного и постоянного тока
Гибридная микросеть переменного и постоянного тока сочетает в себе все характеристики двух предыдущих типов микросетей и является очень мощной. Сочетание всей системы требует очень высокого оборудования и технологий. В таких аспектах, как хранение энергии и PCS, если координация и контроль распределенного доступа к энергии во всей системе не будут выполнены должным образом, система будет парализована. Гибридные микросети переменного и постоянного тока могут широко использоваться в таких сценариях, как острова, районы без электричества, а также промышленные и коммерческие парки.
Решение и применение технологии хранения энергии в контейнере емкостью 1 МВт·ч
(1) Решение для хранения энергии на основе микросети
Основные компоненты, такие как интегрированные батареи, BMS, преобразователи, интеллектуальные коммутационные шкафы и EMS, помещены в контейнер, что может быть достигнуто с помощью 40-футового контейнера. Это интегрированное решение может применяться для сглаживания пиков и частотной модуляции электростанций хранения энергии или использования каскадных батарей, аварийного электроснабжения и некоторых коммерческих приложений для сглаживания пиков и заполнения долин.
2. Решения по хранению энергии на электростанциях
Вся система электростанции хранения энергии имеет относительно большой масштаб. Я лично рекомендую, чтобы части PCS и батареи были разделены и помещены в отдельный контейнер. Это будет более разумно с точки зрения обслуживания и вентиляции и рассеивания тепла батареи.
3. Шкафное решение для хранения энергии
Решение по хранению энергии «все в одном» подходит для небольших коммерческих приложений хранения энергии. Размещая PCS и модули батарей в шкафу, вся система занимает относительно небольшое пространство.
Проектирование контейнера для хранения энергии емкостью 1 МВт·ч
Конструкция контейнера для хранения энергии емкостью 1 МВт·ч в основном разделена на две части:
1. Аккумуляторный отсек: аккумуляторный отсек в основном включает в себя аккумулятор емкостью 1 МВт·ч, аккумуляторную стойку, шкаф управления BMS, шкаф пожаротушения на гептафторпропане, охлаждающий кондиционер, освещение с датчиками дыма, камеру наблюдения и т. д. Аккумулятор должен быть оснащен соответствующей системой управления BMS. Типы аккумуляторов могут быть литий-железными аккумуляторами, литиевыми аккумуляторами, свинцово-угольными аккумуляторами и свинцово-кислотными аккумуляторами. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют низкую плотность энергии и большие размеры. Стандартный 40-футовый контейнер может не вместить их. Текущая основная стандартная конструкция — литий-железо-фосфатный аккумулятор емкостью 1 МВт·ч. Охлаждающий кондиционер регулируется в режиме реального времени в соответствии с температурой на складе. Камеры наблюдения могут удаленно контролировать рабочее состояние оборудования на складе. Наконец, можно сформировать удаленного клиента для мониторинга и управления рабочим состоянием и состоянием батареи оборудования на складе через клиент или приложение.
2. Склад оборудования: Склад оборудования в основном включает в себя шкафы управления PCS и EMS. PCS может управлять процессом зарядки и разрядки, выполнять преобразование переменного и постоянного тока и может напрямую питать нагрузки переменного тока при отсутствии электросети. При применении систем накопления энергии функция и роль EMS относительно важны. С точки зрения распределительной сети EMS в основном собирает в реальном времени состояние питания электросети посредством связи с интеллектуальными счетчиками и отслеживает изменения мощности нагрузки в реальном времени. Управляет автоматической генерацией электроэнергии и оценивает безопасность состояния энергосистемы. В системе 1 МВт·ч соотношение PCS к аккумулятору может быть 1:1 или 1:4 (аккумулятор PCS 250 кВт·ч, аккумулятор 1 МВт·ч).
Конструкция рассеивания тепла контейнерного преобразователя мощностью 1 МВт использует конструкцию с прямым распределением и задним выбросом. Такая конструкция подходит для электростанций с накоплением энергии, которые размещают все PCS в одном контейнере.
Проводка, каналы обслуживания и конструкция отвода тепла внутренней системы распределения электроэнергии контейнера интегрированы и оптимизированы для облегчения транспортировки на большие расстояния и снижения последующих затрат на обслуживание.
3. Состав стандартного решения по хранению энергии МВт
Стандартное решение для хранения энергии MW объединяет батареи, BMS, PCS и EMS. Большинство систем используют PCS в качестве основного базового оборудования и предоставляют индивидуальные, комплексные решения для хранения энергии путем интеграции батарей, BMS и EMS.
Микросеть хранения энергии стала ключевой инфраструктурой энергетического Интернета
- Роль микросетей хранения энергии в энергетическом интернете
Между накопителем энергии и Интернетом существует однозначное соответствие. Энергия в накопителе энергии соответствует данным в Интернете; батарея является так называемым накопителем энергии, который соответствует кэшу в Интернете; двунаправленное устройство преобразования преобразователя накопителя энергии соответствует роли маршрутизатора в Интернете; микросеть в накопителе энергии эквивалентна локальной сети; все данные и устройства, сложенные вместе, образуют Энергетический Интернет, который эквивалентен структуре Интернета.
2. Применение накопителей энергии
Со стороны выработки электроэнергии: решить проблему отказа от ветра и света и стабилизировать колебания. В настоящее время в некоторых районах уровень отказа от ветра достигает 10%-15%, а уровень отказа от света достигает 15%-20%. Оснащенные накопителями энергии со стороны выработки электроэнергии, можно стабилизировать выработку электроэнергии и значительно снизить воздействие на электросеть.
Сторона сети: участие в регулировании частоты электросети для повышения стабильности. В настоящее время некоторые места на рынке регулирования частоты используют тепловую энергию для регулирования частоты, но время отклика и цикл регулирования частоты тепловой энергии относительно длительны. Выходная мощность накопителя энергии изменяется очень быстро и обычно может реагировать в течение 10 секунд. Частотная модуляция накопителя энергии имеет преимущества по сравнению с.
Со стороны пользователя: накопление энергии, ограничение пиков и заполнение спадов, а также получение разницы в цене на электроэнергию в пиковые и пиковые периоды.
Проблемы и препятствия в развитии микросетей хранения энергии
В настоящее время весь рынок хранения энергии находится в прохладном состоянии, в основном по двум причинам: во-первых, политика и стоимость. Государственные субсидии на электромобили очень велики. Поэтому после предоставления субсидий на системы хранения энергии или батареи стоимость всей системы будет снижена, первоначальные инвестиции будут сокращены, а доход системы увеличится. Во-вторых, это технический уровень. Прежде всего, все еще существуют ограничения и технические трудности в развитии активных распределительных сетей; исследование технологии управления энергией все еще необходимо изучить; скоординированная и оптимизированная технология работы микросетей и крупных электросетей должна быть улучшена; сетевая адаптивность преобразователей хранения энергии. С точки зрения поддержки технологий для электросети существуют технические требования и пороговые значения для производителей PCS для хранения энергии. Люди думают, что политика и стоимость являются основными проблемами в настоящее время.
Возможности и перспективы развития микросетей накопления энергии
(1) Высокий уровень проникновения фотоэлектрической и ветровой энергии создает проблемы для стабильности электросети. Исследования показали, что максимальный уровень проникновения фотоэлектрической генерации обычно не превышает 25%-50%. В противном случае электросеть может испытывать повышение напряжения, колебания напряжения, вызванные изменениями облачности, и масштабные отключения, вызванные низким напряжением и колебаниями частоты.
(2) Реформа электроэнергетики активировала рынок хранения энергии на стороне пользователя. С дальнейшим снижением затрат на хранение энергии, улучшением системы пиковых и минимальных цен на электроэнергию, созданием компенсационных механизмов, таких как пиковые цены на электроэнергию и управление спросом, а также развитием различных услуг с добавленной стоимостью на стороне пользователя на рынке электроэнергии, рынок хранения энергии на стороне пользователя появится. Он стал одной из основных областей коммерческого применения хранения энергии в моей стране.
(3) С быстрым взрывом рынка электромобилей эффективная переработка силовых батарей и реализация последовательного использования батарей стали одним из важных вопросов в разработке новых энергетических транспортных средств и были поставлены на повестку дня. Рынок будущих автомобильных батарей Очень большой.
(4) Система оптического хранения и зарядки микросетей имеет инвестиционную ценность. Это схема управления и распределения энергии, которая всесторонне использует зеленую энергию и имеет высокие экономические и экологические преимущества.
Преимущества многоотраслевой технологии накопления энергии при эшелонированном использовании аккумуляторных батарей
Ключевые технологии для эшелонного использования
Для поэтапной утилизации отработанных аккумуляторных батарей электромобилей обычно необходимо выполнить следующие процессы: переработка отработанных аккумуляторных батарей, разборка аккумуляторного блока на отдельные элементы, проверка аккумуляторных батарей и классификация производительности, а также перегруппировка аккумуляторных батарей в поэтапные аккумуляторные модули или аккумуляторные блоки. Балансировка пула техническое обслуживание тестирование
Когда силовая батарея выводится из эксплуатации, весь пакет демонтируется с автомобиля. Различные модели имеют различную конструкцию аккумуляторной батареи, а их внутренние и внешние структурные конструкции, методы соединения модулей и технологические процессы различны, что означает, что невозможно использовать одну линию сборки разборки для установки всех аккумуляторных батарей и внутренних модулей. Затем, с точки зрения разборки батареи, необходимо выполнить гибкую конфигурацию и доработать линию сборки разборки на секции. При формулировании процесса операции разборки для различных аккумуляторных батарей необходимо максимально повторно использовать существующие секции сборочной линии. и процессы для повышения эффективности работы и сокращения повторных инвестиций.
Для пошагового использования наиболее разумно разобрать его до уровня модуля, а не до уровня ячейки, поскольку соединения между ячейками обычно представляют собой лазерную сварку или другие жесткие процессы соединения, что делает чрезвычайно сложным демонтаж без повреждения. Учитывая затраты и выгоды, выигрыш перевешивает потери.
Ключевые технологии для эшелонного использования
PCS использует модульное многоветвевое решение, которое может лучше сократить количество параллельных соединений аккумуляторных батарей. Зарядка и разрядка каждой батареи не влияют друг на друга.
Проблемы, решаемые с помощью многоветвевой технологии: 1. Устранение проблем циркуляции, вызванных параллельным подключением различных аккумуляторных батарей. 2. Сокращение сложного процесса проверки после использования каскадных батарей, снижение затрат на повторное использование каскадных батарей и повышение эффективности переработки и ценности использования каскадных батарей. 3. Батареи от разных производителей могут быть подключены для повышения гибкости системы. 4. BMS использует решение на основе технологии активной балансировки, которое может максимально усилить сбалансированную защиту батареи.
Технические преимущества
1. Модульная конструкция АСУТП имеет высокую устойчивость. Одномоментный отказ не влияет на работу других модулей. Производство модулей удобно, быстро и эффективно.
2. С точки зрения ценности для пользователя, система может быть включена для добавления, удаления, замены и обслуживания модулей, а один модуль может быть заменен в течение 10 минут; модульное избыточное параллельное соединение позволяет избежать ненужной траты ресурсов; она поддерживает множественный доступ к энергии, что делает ее удобной и гибкой.
3. Используя эффективную технологию трехуровневой топологии и добавляя преобразование нулевого уровня, выдерживаемое напряжение IGBT составляет половину двухуровневого, а потери переключения малы; трехуровневый имеет более высокую частоту переключения, а индуктивность выходного фильтра снижена; трехуровневый имеет еще один слой лестничного напряжения, форма выходного тока ближе к синусоидальной, содержание гармоник мало, а коэффициент мощности составляет 0.99. Что касается коэффициента мощности, его можно регулировать по желанию от -1 до 1.
4. Независимая конструкция рассеивания тепла. Модуль использует слоистую структуру для изоляции главного центра управления и основных нагревательных компонентов; независимый воздуховод используется для обеспечения достаточного давления воздуха в воздушной полости. По сравнению со смешанным воздуховодом, тепловая конструкция лучше.
Обсуждение применения интегрированной оптической технологии хранения и зарядки
Типичным режимом применения оптического хранения и зарядки является режим микросети переменного тока. Его основная архитектура включает шину переменного тока, фотоэлектрические элементы, зарядные столбы, накопители энергии и батареи и т. д. Система может работать как в сети, так и вне ее. Система также может быть оснащена оборудованием коммутации вне сети для бесшовного переключения.
Применение оптического хранения и зарядки в будущем разовьется в многоэнергетическое комплементарное состояние. В более поздний период к этой системе будут подключены не только фотоэлектрические системы и накопители энергии, но и тепловые нагрузки, тепловые насосы, распределенные источники энергии и т. д., постепенно превращаясь в огромную микросетевую систему.
