פתרון משולב של מערכת פוטו-וולטאית, אחסון אנרגיה וטעינה

פתרון מערכת האנרגיה הפוטו-וולטאית, אגירת אנרגיה וטעינה המשולבת שלנו מנסה להתמודד בצורה חכמה עם חרדת הטווח של כלי רכב חשמליים על ידי שילובערימות טעינה של EV, פוטו-וולטאית וטכנולוגיות אחסון אנרגיה בסוללות. היא מקדמת נסיעה ירוקה עבור כלי רכב חשמליים באמצעות אנרגיה פוטו-וולטאית חדשה, תוך תמיכה באחסון אנרגיה מקלה על הלחץ על הרשת הנגרם מעומסים כבדים. היא משלימה את שרשרת תעשיית הסוללות באמצעות ניצול מדורג, ומבטיחה את הפיתוח הבריא של התעשייה. בניית מערכת אנרגיה משולבת זו מקדמת את החשמול והפיתוח החכם של התעשייה, ומאפשרת המרת אנרגיה נקייה, כגון אנרגיה סולארית, לאנרגיה חשמלית באמצעות פוטו-וולטאית ואגירתה בסוללות. ערימות טעינה לרכבים חשמליים מעבירות לאחר מכן אנרגיה חשמלית זו מהסוללות לרכבים החשמליים, ופותרות את בעיית הטעינה.

א. טופולוגיה של מערכת מיקרו-רשת פוטו-וולטאית-אחסון-טעינה

כפי שמוצג בתרשים לעיל, הציוד העיקרי של טופולוגיית מערכת המיקרו-רשת המשולבת של אנרגיה פוטו-וולטאית, אגירת אנרגיה וטעינה מתואר להלן:

1. ממיר אגירת אנרגיה מחוץ לרשת החשמל: צד ה-AC של ממיר 250 קילוואט מחובר במקביל לאפיק AC 380V, וצד ה-DC מחובר במקביל לארבעה ממירי DC/DC דו כיווניים של 50 קילוואט, מה שמאפשר זרימת אנרגיה דו כיוונית, כלומר טעינה ופריקה של הסוללה.

2. ממירי DC/DC דו כיווניים: צד המתח הגבוה של ארבעה ממירי DC/DC של 50 קילוואט מחובר להדק DC של הממיר, וצד המתח הנמוך מחובר לחבילת הסוללה. כל ממיר DC/DC מחובר לחבילת סוללות אחת.

3. מערכת סוללות חשמל: שש עשרה תאים של 3.6V/100Ah (1P16S) מהווים מודול סוללה אחד (57.6V/100Ah, קיבולת נומינלית 5.76KWh). שנים עשר מודולי סוללה מחוברים בטור ליצירת צביר סוללות (691.2V/100Ah, קיבולת נומינלית 69.12KWh). צביר הסוללות מחובר להדק המתח הנמוך של ממיר DC/DC דו-כיווני. מערכת הסוללות מורכבת מארבעה צבירי סוללות בעלי קיבולת נומינלית של 276.48 קוט"ש.

4. מודול MPPT: צד המתח הגבוה של מודול ה-MPPT מחובר במקביל לאפיק 750V DC, בעוד שצד המתח הנמוך מחובר למערך הפוטו-וולטאי. המערך הפוטו-וולטאי מורכב משש שרשראות, שכל אחת מכילה 18 מודולים של 275Wp המחוברים בטור, בסך הכל 108 מודולים פוטו-וולטאיים ותפוקת חשמל כוללת של 29.7 קילוואט-ואט.

5. עמדות טעינה: המערכת כוללת שלוש סוללות בהספק של 60 קילוואטתחנות טעינה לרכבי חשמל DC(ניתן להתאים את מספר עמדות הטעינה ואת עוצמתן בהתאם לזרימת התנועה ולביקוש היומי לאנרגיה). צד ה-AC של עמדות הטעינה מחובר לאפיק ה-AC וניתן להפעילו באמצעות אנרגיה פוטו-וולטאית, אגירת אנרגיה ורשת החשמל.

6. EMS ו-MGCC: מערכות אלו מבצעות פונקציות כגון טעינה ופריקה, בקרת מערכת אחסון האנרגיה וניטור מידע SOC של הסוללה בהתאם להוראות ממרכז השיגור הבכיר.

II. מאפייני מערכות פוטו-וולטאיות משולבות לאחסון וטעינת אנרגיה

1. המערכת מאמצת ארכיטקטורת בקרה בת שלוש שכבות: השכבה העליונה היא מערכת ניהול האנרגיה, השכבה האמצעית היא מערכת הבקרה המרכזית, והשכבה התחתונה היא שכבת הציוד. המערכת משלבת התקני המרת כמות, ניטור עומסים והתקני הגנה קשורים, מה שהופך אותה למערכת אוטונומית המסוגלת לשליטה עצמית, הגנה וניהול.

2. אסטרטגיית שיגור האנרגיה של מערכת אגירת האנרגיה מותאמת/נקבעת באופן גמיש בהתבסס על מחירי החשמל בשיא, בעמק ובשיא שטוח של רשת החשמל ועל מתח ה-SOC (או מתח הדק) של סוללות אגירת האנרגיה. המערכת מקבלת שיגור ממערכת ניהול האנרגיה (EMS) לבקרת טעינה ופריקה חכמה.

3. למערכת פונקציות מקיפות של תקשורת, ניטור, ניהול, בקרה, התרעה מוקדמת והגנה, המבטיחות פעולה רציפה ובטוחה לאורך תקופות ארוכות. ניתן לנטר את מצב הפעולה של המערכת באמצעות מחשב מארח, ויש לה יכולות ניתוח נתונים עשירות.

4. מערכת ניהול הסוללות (BMS) מתקשרת עם מערכת ניהול האנרגיה (EMS), מעלה מידע על חבילת הסוללות, ובשיתוף פעולה עם EMS ו-PCS, משיגה פונקציות ניטור והגנה על חבילת הסוללות.

הפרויקט משתמש בממיר אגירת אנרגיה מסוג מגדל PCS, המשלב התקני מיתוג וארונות חלוקה המחוברים לרשת ומחוץ לרשת. יש לו את הפונקציה של מעבר חלק בין רשת ומחוץ לרשת תוך אפס שניות, תומך בשני מצבי טעינה: זרם קבוע רשת והספק קבוע, ומקבל תזמון בזמן אמת ממחשב המארח.

ג. בקרה וניהול של מערכת אחסון וטעינה פוטו-וולטאית

בקרת המערכת מאמצת ארכיטקטורה בת שלוש רמות: EMS היא שכבת התזמון העליונה, בקר המערכת הוא שכבת התיאום הביניים, ו-DC-DC וערימות טעינה הן שכבת הציוד.

מערכת ה-EMS ובקר המערכת הם רכיבים מרכזיים, הפועלים יחד לניהול ותזמון של מערכת האחסון-פוטו-וולטאית-טעינה:

1. פונקציות EMS

1) ניתן להתאים גמישות את אסטרטגיות בקרת שיגור האנרגיה ולקבוע את מצבי הטעינה והפריקה של אגירת האנרגיה ואת פקודות ההספק בהתאם למחירי החשמל של הרשת המקומית בתקופת השיא-עמק-שטוח.

2) מערכת ה-EMS מבצעת ניטור בטיחות טלמטריה בזמן אמת ואיתות מרחוק של הציוד העיקרי במערכת, כולל אך לא רק PCS, BMS, ממירים פוטו-וולטאיים ועמודי טעינה, ומנהלת אירועי אזעקה המדווחים על ידי הציוד ואחסון נתונים היסטוריים באופן מאוחד.

3) מערכת ה-EMS יכולה להעלות נתוני חיזוי מערכת ותוצאות ניתוח חישובים למרכז השיגור ברמה העליונה או לשרת התקשורת המרוחק באמצעות תקשורת Ethernet או 4G, ולקבל הוראות שיגור בזמן אמת, בתגובה לוויסות תדר AGC, גילוח שיא ושיגור אחר כדי לענות על צרכי מערכת החשמל.

4) מערכת ה-EMS משיגה בקרת קישור עם מערכות ניטור הסביבה וכיבוי אש: הבטחה שכל הציוד כבוי לפני התרחשות שריפה, הנפקת אזעקות ואזעקות קוליות וחזותיות, והעלאת אירועי אזעקה למערכת האחורית.

2. פונקציות בקר המערכת:

1) בקר מתאם המערכת מקבל אסטרטגיות תזמון ממערכת ה-EMS: מצבי טעינה/פריקה ופקודות תזמון צריכת חשמל. בהתבסס על קיבולת ה-SOC של סוללת אחסון האנרגיה, מצב טעינה/פריקה של הסוללה, ייצור חשמל פוטו-וולטאי וניצול ערימת הטעינה, הוא מתאים את ניהול האפיקים בצורה גמישה. על ידי ניהול הטעינה והפריקה של ממיר DC-DC, הוא משיג בקרת טעינה/פריקה של סוללת אחסון האנרגיה, וממקסם את ניצול מערכת אחסון האנרגיה.

2) שילוב של מצב טעינה/פריקה DC-DC ו-ערימת טעינה לרכב חשמלימצב טעינה, יש להתאים את מגבלת ההספק של הממיר הפוטו-וולטאי ואת ייצור החשמל של מודול הפוטו-וולטאי. יש גם להתאים את מצב הפעולה של מודול הפוטו-וולטאי ולנהל את אפיק המערכת.

3. שכבת ציוד - פונקציות DC-DC:

1) מפעיל כוח, המממש את ההמרה ההדדית בין אנרגיה סולארית לאחסון אנרגיה אלקטרוכימית.

2) ממיר ה-DC-DC מקבל את סטטוס ה-BMS, ובשילוב עם פקודות התזמון של בקר המערכת, מבצע בקרת אשכול DC כדי להבטיח עקביות בסוללה.

3) הוא יכול להשיג ניהול עצמי, שליטה והגנה בהתאם למטרות שנקבעו מראש.

—הסוף—