Integreeritud päikese{0}}salvestussüsteemide-laadimissüsteemide kiirendatud arendamine: energiasalvestussüsteemi integreerimine ja mitme{2}}stsenaariumirakendused sisenevad süvendatud juurutamise faasi

Tulenevalt kasvavast nõudlusest elektrisõidukite (EV) laadimise järele, hajutatud fotogalvaanika (PV) leviku suurenemisest ning tööstuslike ja kaubanduslike energiasalvestusrakenduste jätkuvast laienemisest, sünergia PV, energiasalvestuse ja laadimisinfrastruktuuri vahel tugevneb. Viimastel aastatel on PV-salvestus-laadimissüsteemid arenenud üksikute seadmete lihtsatest kombinatsioonidest integreeritud energiasüsteemideks; nende rakendusstsenaariumid on laienenud tavapärastest laadimisjaamadest kaugemale, hõlmates tööstusparke, kaubanduskomplekse, transpordisõlmi, logistikakeskusi ja võrguväliseid piirkondi.

 

Tehnoloogiliselt ei seisne PV{0}}salvesti-laadimissüsteemi tuum mitte ainult PV-moodulite, energiasalvestusakude ja laadimisseadmete ühes kohas paigutamises, vaid ka nende erinevate energiavarade koordineeritud toimimises alalisvoolusiinide, energiasalvestite muundurite, energiahaldussüsteemide ja toitejuhtimisseadmete kaudu.

 

Süsteem kohandab dünaamiliselt energiavooge selliste tegurite alusel nagu PV tootmise väljund, energia salvestamise olek -laetav- (SoC), laadimiskoormus, võrgu läbilaskevõime ja reaalajas{2}}elektrihinnad. See optimeerib taastuvenergia kasutamist ja leevendab suure-võimsusega laadimise hetkelist mõju elektrijaotussüsteemile.

 

 

 

Varajane elektrisõidukite laadimise infrastruktuur põhines peamiselt otsevõrgu toitel, laadimisseadmed töötasid PV- ja energiasalvestussüsteemidest sõltumatult. Laadimisvõimsuse tõustes seisid traditsioonilised toitejaotusmudelid silmitsi trafo võimsuse, jaotusliinide ja tippkoormuse nõudmisega seotud piirangutega. Sellest tulenevalt on energiasalvestuse integreerimine puhvervõimsuse jaoks -kombineeritud PV-tootmisega rohelise elektriga varustamiseks-, eriti piiratud olemasoleva jaotusvõimsusega stsenaariumide korral.

 

Selles seadistuses toimib energiasalvestussüsteem energiapuhvrina ja võimsusregulaatorina. See suudab rahuldada hetkelisi võimsusvajadusi, kui laadimiskoormus suureneb, ja salvestab energia ülejääki madala koormuse või suure PV tootmise ajal. Piirkondades, kus on-kasutusaja (ToU) elektrihind, saavad energiasalvestussüsteemid kooskõlastada ka laadimis- ja tühjendusgraafikuid energiahaldusstrateegiate alusel.

 

Tootestruktuuri poolest jagunevad praegu turul olevad PV-salvestus-laadimissüsteemid üldiselt kahte kategooriasse: hästi integreeritud kõik-ühes-tooted ja eraldi modulaarsetest komponentidest koosnevad lahendused. Integreeritud lahendustel on tavaliselt energiasalvestite, toitemuundurite, toitejaotuse, laadimisinfrastruktuuri ja juhtimismoodulite kõrge integreerituse tase, vähendades seeläbi kohapealsete komponentide ja ühenduspunktide arvu.

 

Seevastu jagatud{0}süsteemide lahendused hõlmavad fotogalvaaniliste, energiasalvestus-, laadimis- ja toitejaotusseadmete eraldi konfigureerimist vastavalt projekti ulatusele ja asukohatingimustele, tuginedes süsteemi toimingute koordineerimiseks energiahaldusplatvormile.

 

See tootevormi areng on ajendanud abikomponentide -nagu hoiukapid, toitepistikud, siinisüsteemid, isolatsioonikonstruktsioonid ja soojusjuhtimissõlmed-arendust modulaarsuse, standardimise ja parema integratsiooni suunas.

 

Energiasalvestussüsteemid on päikese{0}}pluss-salvesti-pluss-laadimissüsteemide kooskõlastatud toimimise oluliseks aluseks.

 

Päikese-pluss-salvestus-pluss-laadimissüsteemides ei salvesta energiasalvestusseadmed mitte ainult elektrienergiat, vaid mõjutavad otseselt ka süsteemi võimsusreageerimisvõimet ja tööstabiilsust. Energiasalvestusmahu ja -võimsuse suurenedes arenevad need süsteemid lihtsatest akukappidest terviklikeks üksusteks, mis koordineerivad mitut alamsüsteemi, sealhulgas akud, PCS (võimsuse muundamise süsteemid), toitejaotus, tulekahju kustutamine, soojusjuhtimine ja EMS (energiahaldussüsteemid).

 

Tüüpilised LiFePO4 aku energiasalvestussüsteemid kasutavad modulaarseid akuüksusi, mis ühendavad mitu moodulit järjest ja paralleelselt, et saavutada vajalik süsteemi pinge ja võimsus. See moodulstruktuur hõlbustab transporti, paigaldamist ja hooldust, võimaldades samal ajal ka süsteemi võimsuse laiendamist vastavalt projekti nõuetele.

 

Seadmeruumides, tööstusparkides ja tööstusrajatistes kasutamiseks saab modulaarseid akuenergia salvestamise süsteeme paindlikult konfigureerida, et need vastaksid olemasolevale ruumi- ja koormusvajadusele. Süsteemi projekteerimisel tuleb arvesse võtta selliseid tegureid nagu aku mahutavus, maksimaalne laadimis-/tühjenemisvõimsus, tsükli eluiga, ümbritseva õhu temperatuur ja hooldusvahe, selle asemel, et määrata seadme spetsifikatsioonid üksnes aku mahu põhjal.

 

Tänu süsteemiintegratsiooni edasisele arengule on mõnes üksuses akud, personaalarvutid, toitejaotussüsteemid, soojusjuhtimine ja tulekustutussüsteemid ühes korpuses. Need integreeritud kaubanduslike ja tööstuslike energiasalvestite kapid sobivad tööstusparkidesse, ärihoonetesse ja väikestesse{1}}-keskmise suurusega-uutesse energiaobjektidesse, kuna need vähendavad kohapealset-paigaldustööd ja lühendavad kasutuselevõtu tähtaegu.

 

 

Energiasalvestussüsteemide võimsuse ja võimsuse kasvades on salvestuskapp muutunud lihtsast akude paigalduskonstruktsioonist terviklikuks koostuks, mis toetab elektriühendusi, soojusjuhtimist ja ohutuskaitse funktsioone.

 

Energiasalvestise sisemusse mahuvad tavaliselt akumoodulid, siinid, kaitselülitid, kaitsmed, kontaktorid, andmehõivesüsteemid ja kõrge/madalpinge{0}}ühenduskomponendid. Erinevate elektrimoodulite vahel tuleb säilitada piisav isolatsiooni- ja roomamiskaugus; Lisaks tuleb arvesse võtta selliseid tegureid nagu juhtmestiku marsruut, hooldusvahe ja soojusülekande teed.

 

Välistingimustes kasutamiseks peab ümbris vastu pidama keskkonnateguritele, nagu vihm, tolm, soolapihustus, päikesekiirgus ja temperatuurikõikumised. Järelikult nõuavad välikappide{1}}tüüpi energiasalvestussüsteemid tavaliselt konstruktsioone, mis hõlmavad tihenduskonstruktsioone, korrosioonivastast-töötlust, soojusjuhtimissüsteeme ja spetsiifilisi sissepääsukaitse (IP) reitinguid.

 

Rannikuäärsetes, kõrge õhuniiskusega{0}}või tugevalt saastunud tööstuskeskkonnas on ümbrise materjalide ja pinnatöötluste valik ülioluline.

 

Roostevabast terasest välistingimustes kasutatavad energiasalvestid suurendavad materjalile omast korrosioonikindlust, et leevendada konstruktsiooniriske, mis on seotud pikaajalise keskkonnamõjuga-; konkreetse materjali valik nõuab siiski põhjalikku hindamist, mis põhineb tugevusel, maksumusel, kaalul, tootmisprotsessidel ja asukohatingimustel.

 

 

 

Energiasalvestite töötamise ajal toodavad soojust akuelemendid, Power Conversion System (PCS) ja muud toitekomponendid. Süsteemi energiatiheduse kasvades on soojusjuhtimine muutunud oluliseks teguriks, mis mõjutab energiasalvestusseadmete pikaajalist tööd.

 

Väikestes -kuni -keskmistes{2}}energiasalvestites kasutatakse sageli õhkjahutus-lahendusi, mis juhivad soojust õhukanalite, ventilaatorite ja soojusvahetusstruktuuride kaudu. See lähenemisviis pakub suhteliselt lihtsat ülesehitust ja hõlpsat hooldamist, mistõttu sobib see{5}}hästi teatud kaubanduslike ja tööstuslike energiasalvestusrakenduste jaoks. Näiteks kohandatud 215 kWh integreeritud õhkjahutusega energiasalvestuskapp võimaldab integreerida akumooduleid, õhukanaleid ja toitejaotuskomponente, mis on kohandatud konkreetse projekti võimsuse ja objekti piirangutega.

 

Suure-energiatiheduse-ja suure-võimsusega energiasalvestussüsteemide jaoks pakuvad vedelikjahutuslahendused eeliseid temperatuuri ühtluses ja soojusjuhtimise tõhususes, kasutades jahutusvedelikku akuelementide ja toitekomponentide tekitatud soojuse otseseks eemaldamiseks. Sellised tooted, nagu vedelik{4}}jahutusega integreeritud energiasalvestuskapid tuuleenergia rakenduste jaoks, on mõeldud peamiselt tuule-, päikese- ja{5}}uute suuremahuliste energiasalvestusstsenaariumide jaoks.

 

Sõltumata sellest, kas kasutatakse õhk- või vedelikjahutust, tuleb soojusjuhtimise konstruktsiooni arvesse võtta koos aku paigutuse, elektriühenduste ja korpuse struktuuriga. Lokaliseeritud levialad võivad halvendada aku jõudlust ja kiirendada materjali lagunemist; seetõttu tuleb temperatuuri jälgimine, termiline tasakaalustamine ja tõrkehoiatusmehhanismid integreerida süsteemi üldisesse disaini.

 

 

Teine oluline suund päikeseenergia{0}}salvestus-laadimissüsteemide arendamisel on alalisvoolu-poolne ühendus. Traditsioonilistes süsteemides peab fotogalvaaniline (PV) toide läbima inverteri, et ühenduda vahelduvvooluvõrku, enne kui toimub laadimisseadmete või energiasalvestussüsteemide kaudu energia muundamine; see protsess hõlmab sageli võimsuse muundamise mitut etappi.

 

Seevastu alalisvoolu -seotud arhitektuurid võimaldavad energia koordineerimist PV tootmise, energia salvestamise ja laadimise vahel otse alalisvoolu poolel, välistades sellega teatud muundamisetapid. Suure-võimsusega alalisvoolu laadimis- ja energiasalvestusrakenduste puhul aitab see arhitektuur lühendada energia ülekandeteid ja tõstab süsteemi üldist toitehalduse tõhusust.

 

Kõik{0}}ühes

 

Samal ajal seavad PV ja energiasalvesti vahelised toiteühendused komponentidele, nagu siinid, pistikud ja isolatsioonimaterjalid, kõrgemaid nõudmisi. Suure-voolu töötingimustes mõjutavad sellised tegurid nagu juhtme ristlõike-pindala, kontakttakistus, temperatuuri tõus ja isolatsiooni vahemaa otseselt süsteemi pikaajalist-talitlusstabiilsust.

 

 

Kuna energiasalvestussüsteemid laienevad siseruumides asuvatest seadmeruumidest väljas asuvatele objektidele, on keskkonnaga kohanemisvõime muutunud tootekujunduse kriitiliseks mõõdikuks. Välistingimustes kasutatavad energiasalvestid peavad taluma pikaajalist-kokkupuudet selliste teguritega nagu kõrge ja madal temperatuur, niiskus, vihm, tolm, soolapihustid ja ultraviolettkiirgus (UV-kiirgus).

 

Välistingimustes kasutatavate energiasalvestite konstruktsioon nõuab terviklikku lähenemist, mis tasakaalustab sissepääsukaitse reitingud, soojuse hajumise võimed, elektriohutus ja hooldusnõuded. Kapp ei pea mitte ainult kaitsma sisemisi aku- ja elektrikomponente, vaid pakkuma ka piisavalt ruumi tulekahju kustutamiseks, soojusjuhtimiseks ja hooldussüsteemideks.

 

Tuule- või päikeseenergiaga seotud projektide puhul paigaldatakse energiasalvestusseadmed sageli linna infrastruktuurist kaugel asuvatesse piirkondadesse, mis muudab seadmete töökindluse ning kaugjuhtimise ja -hoolduse (O&M) võimalused eriti oluliseks. Süsteemid peavad kasutama andureid, akuhaldussüsteeme (BMS) ja energiahaldussüsteeme (EMS), et jälgida pidevalt aku olekut, temperatuuri, pinget, voolu ja tööanomaaliaid, edastades samal ajal tööandmeid sidesüsteemide kaudu kesksele jälgimisplatvormile.

 

See areng muudab energiasalvestusseadmed lihtsatest "akukappidest" intelligentseteks energiasõlmedeks, mis on võimelised tuvastama, juhtima, suhtlema ja energiat haldama.

 

 

Kuna energiasalvestussüsteemide ulatus kasvab, suureneb süsteemi juhtimisstrateegiate tähtsus jätkuvalt. Kui traditsioonilised energiasalvestussüsteemid laadivad ja tühjendavad peamiselt fikseeritud ajakavade või eelseadistatud võimsustasemete alusel, peavad järgmise-põlvkonna energiahaldussüsteemid samaaegselt arvestama ilmaennustuste, fotogalvaanilise (PV) väljundi, koormusprofiilide, elektrihinna kõikumiste ja aku olekuga.

 

Kui laadimisnõudlus on väike ja PV väljund kõrge, võib süsteem eelistada päikeseenergia kasutamist, säilitades samal ajal ülejäägi; nõudluse tõusu laadimisel võib salvestussüsteem anda lisavõimsust, et vähendada võrgu hetkekoormust; ja madalate elektrihindade perioodidel saab süsteem tegevusstrateegiate alusel laadida.

 

See dünaamiline ajastamise lähenemisviis näitab, et energiasalvestussüsteemide väärtus on arenenud lihtsast elektrisalvestusest, et hõlmata toitehaldust ja energia optimeerimist.

 

Samal ajal peab energiasalvestusseadmete sisemine toiteühenduse arhitektuur olema vastavuses nende dünaamiliste töörežiimidega. Kõrge-sagedusega laadimis-/tühjenemistsüklid ja suur-vool töö suurendavad siinide, pistikute ja klemmide termilise tsükli pinget; seetõttu ei pea konstruktsiooniprojekt vastama mitte ainult nimivoolunõuetele, vaid arvestama ka pikaajalist -termilist tsüklit, mehaanilist vibratsiooni ja ühenduse töökindlust.

 

 

Energia salvestamise projektid erinevad rakenduse stsenaariumi järgi märkimisväärselt, kuna erinevatel klientidel on erinevad nõuded võimsuse, võimsuse, pingetasemete, paigaldusruumi ja jahutusmeetodite osas. Sellest tulenevalt on mooduldisain muutumas selle sektori tootearenduse oluliseks suunaks.

 

Modulaarsed akusüsteemid võimaldavad akuühikuid skaleerida projekti võimsuse alusel; modulaarseid toitemuundamissüsteeme (PCS) saab konfigureerida vastavalt koormusvõimsuse nõuetele; ja moodulkappide konstruktsioonid vähendavad standardiseeritud struktuuride kaudu tootmise ja paigaldamise keerukust.

 

Suuremahuliste-energiasalvestussüsteemide puhul hõlbustab modulaarne ülesehitus ka seadmete transporti ja kohapealset{1}}hooldust. Konkreetse akumooduli või elektriseadme talitlushäire korral võib mooduli tasemel{3}}teenindus minimeerida selle mõju süsteemi üldisele toimimisele.

 

Struktuurilisest vaatenurgast eeldab modulaarne disain kappide, siinide, juhtmestiku, pistikute ja isolatsioonikomponentide liideste suurt ühtlust. Standardsed liidesed vähendavad moodulite vahelisi monteerimistolerantse ja lihtsustavad tööprotseduure järgneva hoolduse ajal.

 

 

Integreeritud PV{0}}salvestus-laadimissüsteemide rakendamine laieneb praegu tavapärastest avalikest laadimisjaamadest laiemasse stsenaariumidesse. Kommertskompleksides saavad süsteemid kasutada katusel asuvat päikeseenergiat koos energiasalvestusega, et vähendada võrgukoormust tipptundidel; tööstusparkides suudab energia salvestamine tasakaalustada tipp- ja tipp ning logistikaparkides ja raskeveokite-laadimisjaamades-, kus suure-võimsusega laadimine seab jaotusvõimsusele suuri nõudmisi-energiasalvesti toimib toitepuhvrina.

 

Kõrvalpiirkondades või piirkondades, kus võrgu katvus on ebapiisav, saab energia salvestamist kombineerida taastuvate allikatega, nagu päike ja tuul, et moodustada suhteliselt sõltumatud energiasüsteemid. Fotogalvaanilised energiasalvestid sobivad hästi-taoliste integreeritud rakenduste jaoks, kasutades salvestusseadmeid päikeseenergia väljundi tasandamiseks ja taastuvenergia kasutamise paindlikkuse suurendamiseks.

 

Samal ajal areneb ka kõrge{0}}pingeühenduse tehnoloogia uute energiasõidukite (NEV) elektrisüsteemides. Kuna elektrisõidukite platvormi pinge tõuseb ja laadimisvõimsus suureneb, nõuavad kõrge-pingega elektrijaotussüsteemid siinidele, isolatsioonikonstruktsioonidele, klemmidele ja ühenduskomponentidele kõrgemaid standardeid. Järelikult hägustuvad tehnoloogilised piirid energiasalvestuse ja NEV-de vahel, võimaldades teatud kõrgepinge elektriühenduste tehnoloogiaid rakendada erinevat tüüpi energiaseadmetes.
 

 

 

Päikese{0}}salvestus-laadimistoodete hiljutist arengut vaadates ei piirdu turukonkurents enam selliste näitajatega nagu salvestusmaht, laadimisvõimsus või üksikute seadmete spetsifikatsioonid. selle asemel on fookus nihkunud süsteemide integreerimise võimalustele, energiahaldusele, töökindlusele ja elutsükli kogukuludele.

 

Integreeritud tooted vähendavad{0}}kohapealse installimise nõudeid, kuid muudavad süsteemisisese disaini keerukamaks; jagatud süsteemid pakuvad suuremat paindlikkust, kuid nõuavad keerukamat energiahaldust ja süsteemi{1}}tasandi koordineerimist. Seetõttu ei ole olemas ühte "parimat" lähenemisviisi; valik sõltub sellistest teguritest nagu projekti ulatus, elektrijaotustingimused, saidi keskkond ja töörežiimid.

 

Tulevikus võivad päikeseenergia{0}}salvestamise-laadimissüsteemid veelgi integreeruda virtuaalsete elektrijaamade, nõudluse-poolsete reageerimismehhanismide, mikrovõrkude ja elektrikaubanduse turgudega. See ümberkujundamine muudab energiasalvestid lihtsatest salvestusseadmetest hajutatud energiasõlmedeks, mis on võimelised osalema võrgu reguleerimises.

 

Samal ajal uuendatakse energiasalvestite sisemisi komponente, -sh kõrge-pingejaotus, siinisüsteemid, isolatsioon, soojusjuhtimisstruktuurid ja ohutuskaitsekonstruktsioonid-. Suure mahutavusega-energiasalvestite puhul on konstruktsioonitehnilise projekteerimise põhirõhk tasakaalustamisel võimsustihedus, soojuslik jõudlus, elektriohutus, hoolduse lihtsus ja tootmise järjepidevus piiratud ruumis.

 

 

Üldiselt areneb päikese{0}}salvestus-laadimise tööstus lihtsatest seadmete kombinatsioonidest integreeritud süsteemideni, ühe-funktsiooniga toimingutest intelligentse väljasaatmiseni ja võrguga-seotud rakendustest koordineeritud-võrgus ja võrgust väljas{5}}operatsioonideni. Energiasalvestussüsteemidel on mitu rolli,-sealhulgas võimsuse puhverdamine, energia reguleerimine ja süsteemi ohutuse tagamine-, samal ajal kui energiasalvestid muutuvad lihtsatest akukambritest terviklikeks üksusteks, mis ühendavad elektrisüsteemid, soojusjuhtimise, tulekaitse, juhtimismehhanismid ja sidevõimalused.

 

Tulevased päikese{0}}salvestus-laadimisprojektid nõuavad enamat kui ainult aku mahutavuse ja laadimisvõimsuse keskendumist; nad nõuavad koostööd mitmes mõõtmes,-nagu süsteemiarhitektuur, korpuse struktuur, elektriühendused, soojusjuhtimine, isolatsioon, juhtimisstrateegiad ja O&M-süsteemid,-et see vastaks pidevalt-kasvavatele nõudmistele võimsustiheduse ja töökindluse järele erinevates rakendustes.

 

Mis puutub insenerihangetesse, siis valikenergiasalvestuskapidja nende sisemised elektrilised komponendid peaksid põhinema pingetasemete, nimivoolu, võimsuse, jahutusmeetodite, keskkonnatingimuste, paigaldusstruktuuride ja hooldusnõuete põhjalikul hindamisel, kusjuures esmatähtis on kontrollida liideste ühilduvust põhikomponentide ja kogu süsteemi vahel.