Гібридна сонячна контейнерна дизельна система повинна бути спроектована як одна керована система живлення, а не як три пристрої, підключені до однієї шини. Почніть з визначення електричної межі, джерела, що встановлює напругу та частоту, пріоритету кожного навантаження та робочих меж існуючого генератора. Потім пропишіть послідовність запуску та зупинки генератора, захисні блокування та реакції на збої, перш ніж вибрати остаточні номінальні характеристики фотоелектричних систем, акумуляторів або генераторної установки.
Стан заряду акумулятора може бути одним із сигналів запуску, але він не повинен бути єдиним. Надійний проект також враховує миттєве навантаження, доступну потужність акумулятора, прогнозований дефіцит енергії, температуру або несправності обладнання, готовність генератора та резерв, необхідний для критичних навантажень. Цей посібник надає практичну основу для планування такої координації без припущення, що кожен гібридний інвертор або генератор підтримує однакові функції.
Почніть з електричної межі
Перш ніж обговорювати автоматичний запуск генератора, намалюйте однолінійну схему. Позначте підключення до комунальних служб, якщо таке є, точку спільного підключення, шину критичного навантаження, некритичні або відкладені навантаження, фотоелектричні інвертори, акумуляторну систему захисту даних (PCS), генераторний вимикач, передавальні пристрої та кожне джерело живлення. Схема повинна показувати, чи можуть генератор та акумуляторний інвертор працювати паралельно, чи система автоматичного запуску генератора (ATS) забезпечує їх електричну роздільність.
Ця відмінність змінює весь проєкт. В архітектурі, що базується лише на передачі, одне джерело живить захищену шину одночасно. У паралельній гібридній схемі генератор і система захисту даних (PCS) можуть спільно використовувати активну та реактивну потужність, тому синхронізація, захист від зворотного живлення, режими керування та розподіл навантаження стають вимогами до проектування. Підключений до мережі об'єкт додає зобов'язань щодо взаємоз'єднання та запобігання островуванню, яких немає в постійно ізольованому об'єкті.
Міністерство енергетики США описує мікромережі як локалізовані системи, які можуть відключатися та працювати автономно, водночас попереджаючи, що неконтрольована острівна робота може пошкодити обладнання або наражати на небезпеку працівників. Таким чином, поєднання фотоелектричних систем, батарей та генератора не створює автоматично функціонуючої мікромережі; електрична межа, елементи керування та захист повинні забезпечити роботу ресурсів як єдиного цілого. Див. огляд Міністерства енергетики США щодо розподілених енергетичних ресурсів та мікромереж.
Визначте, яке джерело формує локальну сітку
Коли комунальне підприємство недоступне, один ресурс повинен встановити та регулювати місцеву напругу та частоту змінного струму. Звичайний дизельний генератор може виконувати цю роль, поки він працює в мережі. Акумуляторна система захисту даних (PCS) може виконувати її під час роботи з вимкненим дизельним генератором, лише якщо вибране обладнання, засоби керування, захист та конфігурація проекту чітко підтримують роботу з формуванням мережі.
Не робіть висновок про цю можливість зі слів «гібридний», «зберігання» або «автономний». Також слід відокремлювати чорний пуск від звичайної роботи в ізольованому режимі. Чорний пуск вимагає задокументованої послідовності для подачі живлення керування, запуску джерела, що формує мережу, підняття навантажень та ввімкнення інших ресурсів. Вона повинна бути зазначена у функціональній специфікації та плані тестування, якщо цього вимагає проект.
У довіднику з міні-мереж сонячних/дизельних систем від Power and Water Corporation представлена розрізняє дизельні системи з увімкненим дизелем та дизельними системами без нього. Архітектура дизельного двигуна з вимкненим дизелем використовує BESS, що формує мережу, для забезпечення послуг, які зазвичай надаються працюючим генератором, і вимагає інтегрованого керування фотоелектричними системами, BESS та дизельними двигунами. Це корисний принцип архітектури, а не доказ того, що певний продукт включає ці функції.
Перевірте три баланси перед вибором обладнання
1. Миттєвий баланс потужності
Перелічіть безперервне навантаження, одночасне пікове навантаження, найбільший крок навантаження, метод запуску двигуна, коефіцієнт потужності та чутливі навантаження. Порівняйте їх з потужністю інвертора (кВт), потужністю інвертора або генератора (кВА), тривалістю перевантаження, межею розряду акумулятора та здатністю генератора приймати навантаження. Добовий показник кВт⁻¹ не може показати, чи система запустить насос, чи витримає раптове навантаження компресора.
Розділяйте номінали змінного та постійного струму. Номінальна потужність фотоелектричної панелі в кВт⁻¹ не визначає граничну потужність змінного струму, а ємність акумулятора в кВт⁻¹ не визначає потужність PCS, доступну для ступеня навантаження. Якщо генератор повинен одночасно обслуговувати навантаження та заряджати акумулятор, його необхідна робоча потужність може перевищувати навантаження на об'єкті.
2. Енергетичний баланс
Створіть погодинний або точніший профіль навантаження для складного робочого сезону. Порівняйте енергію навантаження з очікуваною фотоелектричною енергією, корисною енергією акумулятора, втратами при перетворенні, допоміжним споживанням, резервним станом заряду та енергією, що підкріплюється паливом, доступною між поставками. 24-годинне середнє значення приховує хмарні події, зміни змін, нічні базові навантаження та вікна виробництва з високим навантаженням.
Використовуйте окремий посібник з вихідної потужності сонячних контейнерів під час перетворення кВт-пік фотоелектричних установок на енергію, що залежить від часу. Якщо проект все ще вирішує, скільки енергії йому потрібно для зберігання, посібник з визначення розміру автономних акумуляторів охоплює корисну енергію, ефективність, резерв, температуру та старіння.
3. Відновлення та резервний баланс
Визначте, що повинен виконувати генератор після запуску. Можливо, йому потрібно буде забезпечити струмове навантаження, відновити заряд акумулятора до цільового робочого діапазону, виконати прогнозовану виробничу подію та зберегти достатній резерв обертання або швидкої реакції для кроку навантаження. Занадто повільна зарядка призводить до тривалої роботи генератора; занадто агресивна зарядка може перевищити межу навантаження генератора, зарядного пристрою, акумулятора або теплового навантаження.
Розглянемо ілюстративний об'єкт з одночасним навантаженням 45 кВт та бажаною швидкістю заряджання акумулятора 25 кВт. Перед зниженням номінальних потужностей або резервуванням генератор зіткнеться з потребою в реальній потужності 70 кВт, якщо він одночасно постачатиме обидві. Потім проект повинен перевірити кВА, коефіцієнт потужності, зниження номінальних потужностей внаслідок висоти над рівнем моря та температури, перехідну реакцію та допустимий діапазон навантаження виробником оригінального обладнання. Цей приклад є розрахунком для скринінгу, а не рекомендованим розміром генераторної установки.
Опишіть робочі режими сонячного контейнера з дизельним гібридом
Послідовність операцій корисніша, ніж розпливчаста інструкція «спочатку використовувати сонячну енергію». Визначте дозволені стани, джерело, яке керує шиною, умови входу та виходу з кожного стану, а також реакцію, коли очікуваний перехід не вдається.
| Експлуатаційний стан | Роль фотоелектричних систем та акумуляторів | Роль генератора | Мета контролю |
|---|---|---|---|
| Надлишок сонячної енергії | Фотоелектричні системи обслуговують навантаження та заряджають у межах норми | Вимкнено або доступно | Використовуйте доступні фотоелектричні батареї без перезарядки |
| Сонячний дефіцит | Акумулятор покриває допустимий дефіцит | Вимкнено, але готове | Уникайте непотрібного запуску, зберігаючи при цьому резерв |
| Очікується початок | Акумулятор підтримує живлення шини під час запуску | Попередній розігрів, запуск, стабілізація та перевірка | Підключайте лише після того, як напруга та частота стануть прийнятними |
| Генератор онлайн | Фотоелектричні технології продовжуються або скорочуються; BESS заряджає або буферизує | Забезпечує навантаження та схвалену зарядну потужність | Підтримувати стабільну потужність та прийнятне навантаження на генераторну установку |
| Відновлення та зупинка | Батарея досягла цільового показника відновлення проекту | Розвантажити, охолонути та зупинитися | Запобігання коротким циклам роботи та збереження робочого резерву |
| Режим несправності або ручний режим | Працює в межах визначеного безпечного стану | Запуск, зупинка або ізоляція відповідно до логіки несправності | Захист людей, обладнання та критичних вантажів |
Використовуйте більше однієї умови запуску генератора
Запит на надійний запуск може бути ініційований стійким низьким рівнем заряду (SOC), недостатньою прогнозованою енергією, навантаженням вище доступного PCS або потужності акумулятора, температурою акумулятора або умовою зниження номінальних характеристик обладнання, запланованим технічним обслуговуванням або правилом стійкості, яке зберігає енергію для критичних навантажень. Контролер повинен розрізняти реальний дефіцит від короткочасного піку вимірювання.
Використовуйте часові затримки та гістерезис, щоб генератор не запускався та не зупинявся приблизно за одним пороговим значенням. Визначте мінімальний час роботи, мінімальний час вимкнення, максимально дозволену кількість запусків, періоди прогріву та охолодження, а також цільове значення відновлення, яке має бути досягнуто перед зупинкою. Додайте перевизначення для ризику критичного навантаження та реакцію на «не вдалося запустити», «не вдалося замкнути вимикач» та «генератор недоступний».
Фіксована пара SOC, скопійована з іншого проекту, не є інженерним стандартом. Правильні пороги залежать від корисної енергії акумулятора, гарантійних умов акумулятора, якості прогнозу, критичності навантаження, потужності заряджання, обмежень генератора та політики резервування. Логіка експлуатації також повинна залишати місце для очікуваної сонячної енергії. Національна лабораторія Скелястих гір повідомила, що генератори гібридної системи Alcatraz занадто часто заряджали акумулятор, залишаючи менше потужності для фотоелектричних систем; оптимізована стратегія диспетчеризації зменшила обмеження та використання палива для цього конкретного об'єкта. Див. аналіз диспетчеризації NLR Alcatraz.
Перевірте існуючий дизельний генератор
Збереження існуючого генератора може зменшити обсяг проекту, але лише після перевірки його електричної та механічної роботи. Запитуйте специфікацію моделі, інструкцію з експлуатації контролера, дані генератора змінного струму, налаштування захисту, історію технічного обслуговування та журнал фактичного навантаження.
- Підтвердьте напругу, частоту, фазу, кВт, кВА, коефіцієнт потужності, клас номінальної потужності та наявний струм короткого замикання.
- Підтвердьте режими регулятора та регулятора напруги, необхідні для перемикання або паралельної роботи.
- Визначте інтерфейс запуску, послідовність попереднього нагрівання, дозволи, сигналізацію, аварійну зупинку та протокол зв'язку.
- Застосуйте зниження потужності залежно від висоти над рівнем моря, температури, палива та вентиляції для об'єкта.
- Перевірте прийнятність ступінчастого навантаження, нелінійні навантаження, гармоніки та запуск двигуна.
- Підтвердьте вимоги виробника оригінального обладнання щодо мінімального навантаження, максимального навантаження, часу роботи, технічного обслуговування та нейтралізації вихлопних газів.
Тривала робота з низьким навантаженням може бути шкідливою для деяких дизель-генераторних установок. Наприклад, у керівництві Caterpillar обговорюється вологе штабелювання та інші ефекти, коли дизель-генераторні установки працюють нижче заданих рівнів навантаження протягом тривалого часу. Використовуйте це як привід для перевірки відповідного посібника виробника оригінального обладнання, а не як універсальне правило 30% для кожного генератора. Див. керівництво Caterpillar щодо недовантаження генератора.
Вкажіть захист, блокування та реакції на збої
Схема керування та однолінійна схема повинні узгоджуватися. Визначте приналежність автоматичних вимикачів, перевірки синхронізації, захист від зворотного живлення, захист від островування, захист від перевантаження по струму та замикання на землю, обмеження напруги та частоти, обробку нейтралі, заземлення, живлення керування та аварійне відключення. Для модернізації, підключеної до мережі, також потрібні місцеві погодження від комунальних служб та органів влади.
Запобігайте неконтрольованому експорту енергії до генератора, який не може поглинати енергію. Вкажіть, що відбувається, коли вихідна потужність фотоелектричних систем перевищує навантаження та ємність заряду акумулятора: можливо, доведеться скоротити роботу фотоелектричних систем, запланувати навантаження або змінити робочий стан. Втрата зв'язку EMS повинна призвести до відомого безпечного режиму, а не до невизначеної конкуренції між локальними контролерами.
Підготуйте матрицю причинно-наслідкових зв'язків принаймні для таких подій: швидка втрата фотоелектричних елементів, різке зростання навантаження, низький рівень заряду (SOC), висока температура акумулятора, збій запуску генератора, відключення генератора, відключення PCS, збій зв'язку, невідповідність автоматичних вимикачів, аварійна зупинка та відновлення після повного вимкнення.
Зіставте дизайн з HighJouleОпублікований асортимент HJ-SG
HighJouleпоточний Таблиця продуктів HJ Solar Container перераховує дві конфігурації енергії на місці та визначає фотоелектричні системи, накопичення енергії та виробництво електроенергії дизельним паливом як опублікований сценарій.
| Модель | Потужність фотоелектричних систем | Зберігання енергії | Опублікований коментар |
|---|---|---|---|
| HJ-SG-10 | 3.6 кВт | 30 кВт * год | Потужність постійного струму макс. 24 кВт |
| HJ-SG-20 | 7.2 кВт | 50 кВт * год | Потужність постійного струму макс. 36 кВт |
Перевірте послідовність, а не лише компоненти
Приймання на заводі та об'єкті має підтвердити робочі стани та реакції на відмови. Узгодьте, які випробування проводяться на заводі, які вимагають фактичного генератора та розподільчого пристрою на місці, а які налаштування залишаються попередніми до введення в експлуатацію.
- Перевірте роботу з пріоритетом фотоелектричних систем, обмеження заряду акумулятора та обмеження фотоелектричних систем.
- Запуск генератора тригерів через кожну затверджену умову та підтвердження часових затримок.
- Збій запуску тесту, відмова автоматичного вимикача, відключення генератора та втрата зв'язку.
- Застосовуйте типові ступені навантаження та пуски двигуна, одночасно записуючи напругу та частоту.
- Підтвердіть мінімальний час роботи, цільовий час відновлення, розвантаження, охолодження та зупинку.
- Перевірте аварійну зупинку, ручний режим, сигналізацію та відновлення після безпечного вимкнення.
- Тестуйте роботу з пуском без підзарядки або закритим переходом лише тоді, коли ці функції вказані та підтримуються.
Підготуйте пакет даних для огляду гібридної системи
Надсилайте інженерні дані, а не запитуваний розмір акумулятора. Мінімальний корисний пакет включає розташування об'єкта, профіль інтервального навантаження, критичні та відкладені навантаження, найбільші пуски двигуна, напругу та частоту, існуючу однолінійну схему, модель генератора та документи контролера, вікно подачі палива, умови навколишнього середовища, необхідний резерв або автономність, а також бажані режими роботи.
Також вкажіть, чи дозволяє проект паралельну роботу генератора та системи захисту дизельного палива (PCS), чи потрібна робота з вимкненим дизельним паливом та які переривання є прийнятними під час переходів. HighJoule потім можна переглянути попередній баланс потужності, енергетичний баланс, режим відновлення, відповідність продукту та відсутні дані інтерфейсу. Використовуйте форма технічної консультації запросити огляд рішення гібридної системи.
Поширені запитання
Чи може сонячний контейнер працювати з існуючим дизельним генератором?
Часто, але сумісність необхідно перевірити. Напруга, частота, інтерфейс контролера, номінальні характеристики, заземлення, захист, приймальне навантаження та дозволений режим роботи генератора повинні відповідати запропонованій системі захисту електромережі (PCS), розподільному пристрою та послідовності керування.
Чи повинен генератор запускатися при фіксованому заряді акумулятора?
SOC може бути одним вхідним сигналом, але використовуйте специфічні для проекту порогові значення із затримкою часу, гістерезисом, мінімальним часом роботи та перевизначеннями для навантаження, несправностей, температури та резерву критичного навантаження. Не існує універсальної пари SOC для кожної гібридної системи.
Чи можна вимкнути дизельний генератор під час роботи сонячної енергії?
Тільки коли інший ресурс призначений для створення та регулювання локальної мережі, а захист і засоби керування підтримують перехід. Слід вказати та протестувати режим вимкненого дизельного палива; його не слід визначати на основі наявності акумулятора.
Чи завжди гібридна система зменшуватиме витрату дизельного палива?
Не автоматично. Результат залежить від профілю навантаження, ресурсу сонячної енергії, розміру та обмежень акумулятора, ефективності генератора, логіки диспетчеризації, обмеження та вимоги до резерву палива. Змоделюйте вікно проекту та перевірте продуктивність на основі даних вимірювань після введення в експлуатацію.
Останнє оновлення: 08
