Ankori Liu Qiuxia

Zusammenfassung: Ausgehend von der Zusammensetzung der Systemstruktur und den Schlüsseltechnologien, die das Projekt lösen muss, wurde ein auf der Integration von Photospeichern basiertes Verteilungs-Photovoltaik-Kraftwerksschema entwickelt, die Machbarkeit dieses Programms durch praktische Montagefälle überprüft und eine praktische Lösung für die Photovoltaik-Stromerzeugung auf der Integration von Photospeichern auf dem Dach gefunden.

Schlüsselwörter: Dach; Verteilte Photovoltaik-Kraftwerke; Lichtspeicher-Integration; Betriebseffekte

0. Einleitung

In den letzten Jahren hat sich die Photovoltaik-Stromerzeugungstechnologie erheblich entwickelt, die Kosten senken sich allmählich und die Anwendungsbereiche erweitern sich kontinuierlich. Verteilte Photovoltaik-Kraftwerke auf dem Dach sind mit ihren einzigartigen Vorteilen zu einer wichtigen Anwendungsform der Photovoltaik-Stromerzeugung geworden. Allerdings gibt es eine gewisse Instabilität bei der Photovoltaik-Stromerzeugung, wie die Lichtintensität und die Auswirkungen der Wetterbedingungen, so dass die Photovoltaik-Stromerzeugung schwankt. Um dieses Problem zu lösen, wurde die optische Speicherintegration entwickelt. Durch die Kombination der Photovoltaik-Stromerzeugung mit dem Energiespeichersystem ermöglicht die Integrationstechnologie eine glatte Ausgabe der Photovoltaik-Stromerzeugung, verbessert die Systemstabilität und Zuverlässigkeit und erweitert den Anwendungsbereich der Photovoltaik-Stromerzeugung.

Verteilte Photovoltaik-Anlagenstruktur auf dem Dach auf der Grundlage der Speicherintegration

1.1 Allgemeiner Systemrahmen

Der allgemeine Systemrahmen für verteilte Photovoltaik-Kraftwerke auf dem Dach, die auf der Integration von Photospeichern basieren, umfasst Photovoltaik-Arrays und Wechselrichter, Energiespeichersysteme, Stromversorgungssysteme und Energiemanagementsysteme. Photovoltaik-Arrays verwandeln Solarenergie in Gleichstrom; Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, um das Netz oder die Last zu nutzen; Energiespeichersysteme sind für die Stromversorgung der Last verantwortlich, wenn die Photovoltaik-Stromerzeugung nicht ausreichend ist, um die Belastungsnachfrage zu decken, sowie für die Speicherung von Strom, wenn die Photovoltaik-Stromerzeugung überschüssig ist; Stromversorgungs- und Energiemanagementsysteme ermöglichen eine koordinierte Kontrolle der photovoltaischen Stromerzeugung und -speichersysteme basierend auf dem Lastbedarf und der Situation der photovoltaischen Stromerzeugung. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen den oben genannten Teilen können verteilte Photovoltaik-Kraftwerke auf dem Dach, die auf der Integration von optischem Speicher basieren, eine effiziente Nutzung der Solarenergie erreichen und die Stabilität und Zuverlässigkeit des Systems verbessern.

1.2 Photovoltaik und Umrichter

Photovoltaik-Arrays sind ein Kernteil eines verteilten Photovoltaik-Kraftwerkssystems auf dem Dach, das auf der Integration von Photospeichern basiert und hauptsächlich für die Umwandlung von Solarenergie in Gleichstrom verantwortlich ist. Die Auswahl und das Design von Photovoltaik-Arrays sollten die Leistung, Kosten und Zuverlässigkeit der Photovoltaik-Komponenten berücksichtigen und entsprechend den unterschiedlichen Anwendungsanforderungen die geeignete Photovoltaik-Array auswählen. Gleichzeitig ist die Auswahl und Steuerung der Wechselrichterstrategie von entscheidender Bedeutung, um eine hohe Leistungsfolgung zu ermöglichen und die Systemeffizienz zu verbessern.

1.3 Energiespeichersysteme

Energiespeichersysteme können je nach Anwendungsszenarien und Anforderungen verschiedene Arten von Energiespeichertechnologien wie Lithium-Ionen-Batterien, Vanadium-Flüssigkeitsstrombatterien usw. auswählen. Die Kapazitätskonstruktion eines Energiespeichersystems muss Faktoren wie die Volatilität der Photovoltaik-Stromerzeugung, den Belastungsbedarf und die Systemkosten in vollem Umfang berücksichtigen. Darüber hinaus ist die Kontrollstrategie des Energiespeichersystems ein wichtiger Bestandteil, um den stabilen Betrieb des Systems zu gewährleisten. Abhängig von den unterschiedlichen Anwendungsszenarien, um das passende Energiespeichersystem zu wählen, finden Sie im Folgenden einen Vergleich der häufigsten Energiespeichertypen (siehe Tabelle 1).

1.4 Stromversorgung und Energiemanagementsystem

Das Stromversorgungs- und Energiemanagementsystem ist für die koordinierte Steuerung der Photovoltaik- und Energiespeichersysteme verantwortlich, um eine reibungslose Ausgabe der Photovoltaik-Stromerzeugung zu erreichen und die Stabilität und Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern. Stromversorgungs- und Energiemanagementsysteme erfordern die Echtzeitüberwachung der Photovoltaik-Stromerzeugung, des Zustands des Energiespeichersystems und des Lastbedarfs, um eine vernünftige Planungsstrategie zu entwickeln. Typische Planungsstrategien umfassen die Gleichung des Peak Valley, die Priorisierung der Belastungsanforderungen und die Optimierung der Lade- und Entladungsstrategie. Um den Grad der Intelligenz des Systems zu verbessern, können Technologien wie künstliche Intelligenz und Big Data-Analyse für Stromplanung und Energiemanagement kombiniert werden.

2. Schlüsseltechnologien

Schlüsseltechnologien im Dach-Verteilungs-PV-Kraftwerkssystem, basierend auf optischer Speicherintegration, einschließlich der Auswahl und Konstruktion von effektiven PV-Komponenten, der Wechselrichtertechnologie, der Technologie des Energiespeichersystems und der Strategie der Stromplanung und des Energiemanagements sowie der Optimierung der Dachstruktur und des Sicherheitsdesigns.

2.1 Auswahl und Konstruktion von Photovoltaik-Komponenten

Die Leistung der Photovoltaik-Komponenten beeinflusst direkt die Energieeffizienz des gesamten Systems. Bei der Auswahl von Photovoltaik-Komponenten sollten Faktoren wie Leistungsparameter, Kosten, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Komponenten vollständig berücksichtigt werden. Zu den gängigen Typen von Photovoltaik-Modulen auf dem aktuellen Markt gehören kristalline Siliziumsolarzellen, dünnfilmige Solarzellenkomponenten usw. Darüber hinaus kann je nach den spezifischen Bedingungen und Anforderungen des Daches ein vernünftiges Photovoltaik-Array-Layout entworfen werden, so dass das System unter verschiedenen Lichtbedingungen eine hohe Stromerzeugung erzielt.

2.2 Wechselrichtertechnologie

Wechselrichter sind die Schlüsseleinrichtungen in Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen, die für die Umwandlung der von Photovoltaik-Arrays erzeugten Gleichstromenergie in Wechselstrom verantwortlich sind. Die Leistung und die Steuerstrategie des Wechselrichters haben einen wichtigen Einfluss auf die Effizienz und Stabilität des gesamten Systems. Derzeit gibt es auf dem Markt hauptsächlich verschiedene Arten von zentralen Wechselrichtern, String-Wechselrichtern und Mikro-Wechselrichtern. Bei der Auswahl eines Wechselrichters sollten Faktoren wie die Systemgröße, die Komponenteigenschaften und die Installationsbedingungen umfassend berücksichtigt werden. Gleichzeitig haben der High Power Point Tracking (MPPT) -Algorithmus und die Schutzfunktionen des Wechselrichters einen wichtigen Einfluss auf die Systemleistung.

2.3 Energiespeichertechnik

Energiespeichersysteme sind ein entscheidender Bestandteil eines photospeicherintegrierten Dach-Verteilungs-PV-Kraftwerks, dessen Leistung und Design die Stabilität und Zuverlässigkeit des Systems direkt beeinflussen.

2.3.1 Auswahl der Speicherart

Je nach Anwendungsszenarien und Anforderungen können verschiedene Arten von Energiespeichertechnologien wie Lithium-Ionen-Batterien, Vanadium-Flüssigkeitsstrombatterien, Kondensatoren der Klasse * usw. ausgewählt werden. Bei der Auswahl des Typs der Energiespeicherung sollten Faktoren wie Leistung, Kosten, Lebensdauer und Sicherheit der Energiespeicheranlage berücksichtigt werden.

2.3.2 Planung der Energiespeicherkapazität

Bei der Konstruktion der Speicherkapazität müssen Faktoren wie die Volatilität der Photovoltaik-Stromerzeugung, der Belastungsbedarf und die Systemkosten vollständig berücksichtigt werden. Eine angemessene Energiespeicherkapazitätskonstruktion gewährleistet einen stabilen Betrieb des Systems unter unterschiedlichen Licht- und Belastungsbedingungen und vermeidet gleichzeitig übermäßige Investitionen. Die Berechnung und Optimierung der Energiespeicherkapazität erfolgt in der Regel mit Methoden wie der Analyse der Energiebilanz und der Wahrscheinlichkeitsstatistik.

2.3.3 Strategie zur Steuerung des Energiespeichersystems

Die Steuerstrategie eines Energiespeichersystems spielt eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung eines stabilen Betriebs des Systems und der Steigerung der Energieerzeugungseffizienz. Häufige Kontrollstrategien umfassen die Optimierung der Lade- und Entladungsstrategie, Zustandsschätzungen, Fehlerdiagnose und Schutz. Gleichzeitig können Technologien wie künstliche Intelligenz, Big Data-Analyse* kombiniert werden, um eine intelligentere Steuerung des Energiespeichersystems zu erreichen.

2.4 Stromversorgung und Energiemanagementstrategie

Die Strategien für die Planung und das Energiemanagement spielen eine entscheidende Rolle bei der Verwirklichung der Synergie zwischen Photovoltaik- und Energiespeichersystemen. Typische Planungsstrategien umfassen die Gleichung des Peak Valley, die Priorisierung der Belastungsanforderungen und die Optimierung der Lade- und Entladungsstrategie. Die Strategien für Stromplanung und Energiemanagement sollten dynamisch an den tatsächlichen Lastbedarf, die Situation der Photovoltaik-Stromerzeugung und den Zustand des Energiespeichersystems angepasst werden, um einen stabilen Betrieb des Systems und eine effiziente Stromerzeugung zu erreichen.

2.5 Optimierung der Dachstruktur und Sicherheitsdesign

Die Optimierung der Dachkonstruktion und die Sicherheitskonstruktion sind entscheidend für den stabilen Betrieb und die Verlängerung der Systemlebensdauer von verteilten Photovoltaikkraftwerken auf dem Dach. Im Entwurfsprozess sollte die Tragfähigkeit des Daches, die Strukturform, die Installationsmethode, die Blitzschutz, die Feuerschutz und die Windschutz berücksichtigt werden. Darüber hinaus müssen Geräte wie Photovoltaik-Komponenten, Wechselrichter, Energiespeichersysteme und andere vernünftig gestaltet werden, um die Installation, Wartung und Fehlerbehebung des Systems zu erleichtern. Bei der Sicherheitskonstruktion sollten nationale und regionale Normen und Spezifikationen eingehalten werden, um den sicheren Betrieb des Systems unter verschiedenen Umweltbedingungen zu gewährleisten.

3. Umsetzungsfall

Basierend auf den oben genannten Designkonzepten und Schlüsseltechnologien wurden sie in einem großen Geschäftskomplex in der Praxis angewendet. Der Komplex hat eine Dachfläche von ca. 5.000 m2. Um die Energieeffizienz zu erhöhen und die Stromkosten zu senken, wurde ein photospeicherintegriertes verteiltes PV-Kraftwerk auf dem Dach installiert. Das Projekt soll etwa 60 Prozent des täglichen Strombedarfs des Geschäftskomplexes decken.

3.1 Entwurf und Umsetzung

Wählen Sie je nach Dachfläche und Bedürfnissen des Besitzers die entsprechende Hardware aus. Photovoltaik-Komponenten: Wahl LONGiSolarLR6-72HPH450W Monokristallines Siliziumkomponente, insgesamt 560 Teile, insgesamt installierte Kapazität von 252kWp. Wechselrichter: Optional SungrowSG110CX Dreiphasen-Serienwechselrichter, insgesamt 2 Einheiten mit einer Gesamtkapazität von 220 kW. Energiespeichersystem: Optional CATLLFP Lithium-Ionen-Batterie mit einer Speicherkapazität von 300 kW / h. Während der Implementierung werden die Photovoltaik-Module auf dem Dach nach einer Südneigung von 20° angeordnet, um die Stromerzeugung* zu maximieren. Gleichzeitig werden Umrichter und Energiespeichersysteme in den Maschinenräumen in der Nähe des Daches installiert, um Leitungsverluste zu reduzieren.

3.2 Leistungsbewertung und Optimierung

Nach einem Betriebsjahr erreichte das Photovoltaik-Kraftwerk eine Stromerzeugung von rund 305 MW·h und erfüllte das erwartete Ziel. Das Energiespeichersystem speichert den überschüssigen Strom der Photovoltaik-Erzeugung tagsüber und setzt ihn nachts frei, so dass der Geschäftskomplex in der Höhepunktphase des Stromverbrauchs das Spitzental glatt machen kann. Im Folgenden finden Sie die Änderungen der Hauptbelastung nach dem Betrieb des Kraftwerks (siehe Tabelle 2). Durch die Überwachung und Analyse der Systemleistung wurde festgestellt, dass die Stromerzeugungseffizienz der PV-Komponenten weiter verbessert werden muss, wodurch die Reinigungsfrequenz erhöht wurde, um den langfristigen stabilen Betrieb der PV-Komponenten zu gewährleisten.

3.3 Wirtschaftliche Nutzenanalyse

Die Gesamtinvestition für das Projekt beträgt etwa 1,5 Millionen Yuan. Nach einem Betriebsjahr wurden rund 180.000 Euro an Stromkosten eingespart. Gleichzeitig kann das Projekt im Rahmen der Subventionspolitik der lokalen Regierung jährlich etwa 70.000 Yuan Subventionseinkommen erzielen. Insgesamt hat das Projekt eine Rendite von etwa sechs Jahren und einen besseren wirtschaftlichen Nutzen.

3.4 Projektanalyse

Der Fall basiert auf dem tatsächlichen Strombedarf des Geschäftskomplexes, der PV-Komponenten, Umrichter und Energiespeichersysteme rational konfiguriert hat, so dass das gesamte System etwa 60% des täglichen Strombedarfs erfüllen kann und die Abhängigkeit vom externen Stromnetz verringert. Die ausgewählte Monokristalline Siliziumkomponente LONGiSolarLR6-72HPH450W mit einer hohen Umwandlungseffizienz (20,6%) gewährleistet eine hohe Leistung und Stabilität des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems. Darüber hinaus wurde der dreiphasige Umrichter SungrowSG110CX mit hoher * hoher Effizienz verwendet, der sich an den Betrieb unter verschiedenen Lichtbedingungen anpassen kann und die Energieausgabe des gesamten Systems verbessert. Gleichzeitig wird die CATLLFP Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeichersystem verwendet, die eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer und Sicherheit hat, um die effektive Speicherung und Nutzung der Photovoltaik-Stromerzeugung zu erreichen. Durch die Stromversorgung und das Energiemanagementsystem wurde die Speicherung und die nachtliche Freisetzung der PV-Stromerzeugung erreicht, was die Strombelastung in den Spitzenzeiten des Stromverbrauchs reduziert und die Stabilität des gesamten Systems verbessert. Später wurden auch Optimierungen durchgeführt, um das Problem der Effizienz der Stromerzeugung von Photovoltaik-Komponenten zu entdecken und zu lösen, die Reinigungsfrequenz zu erhöhen und den langfristigen stabilen Betrieb der Photovoltaik-Komponenten zu gewährleisten.

Acrel-2000MG Mikronetz-Energiemanagementsystem

4.1 Übersicht

Das Acrel-2000MG Speicherenergiemanagementsystem ist ein lokalisiertes Energiemanagementsystem, das speziell für industrielle und kommerzielle Speicherkraftwerke von Angkor entwickelt wurde. Es ermöglicht die Datenerfassung, Datenverarbeitung, Datenspeicherung, Datenabfrage und -analyse, visuelle Überwachung, Alarmmanagement, statistische Berichte, Strategiemanagement und historische Kurven. Das Strategiemanagement unterstützt eine Vielzahl von Strategieoptionen zur Kontrolle, einschließlich Planungskurven, Spitzenfüllungen, Bedarfskontrolle, Anti-Reverse Stream usw. Das System kann nicht nur die einheitliche Überwachung und Verwaltung der unteren Energiespeichereinheiten erreichen, sondern auch die Datenkommunikation und Interaktion mit dem übergeordneten Planungssystem und der Cloud-Plattform erreichen, die sowohl die übergeordneten Planungsanweisungen akzeptieren als auch die Fernüberwachung und den Betrieb erfüllen können, um den sicheren, stabilen, zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb des Energiespeichersystems zu gewährleisten.

4.2 Anwendungsszenen

Geeignet für industrielle und kommerzielle Energiespeicherkraftwerke und neue Energieverteilungskraftwerke.

4.3 Systemstruktur

4.4 Systemfunktion

1) Echtzeit-Überwachung

Überwachen Sie den Betrieb von Mikronetzen in Echtzeit, einschließlich kommunaler Stromversorgung, Photovoltaik, Windkraft, Energiespeicher, Ladestationen und Stromverbrauch, sowie Informationen über Gewinndaten, Wetterbedingungen, Energieeinsparungen und Emissionsminderungen.

2) Intelligente Überwachung

Echtzeit-Überwachung der Systemumgebung, Photovoltaik-Komponenten, Photovoltaik-Umrichter, Windkraftsteuerung Umrichter, Energiespeicherbatterien, Energiespeicher Umrichter, elektrische Geräte usw., um den Betriebszustand des Mikronetzsystems zu beherrschen.

3) Leistungsprognosen

Kurzfristige und ultrakurzfristige Stromerzeugungsprognosen für verteilte Stromerzeugungssysteme sowie Ausfallquoten und Fehleranalysen.

4) Elektrische Qualität

Kontinuierliche Überwachung der Energiequalität und der Zuverlässigkeit im gesamten Mikronetzsystem. So wie Stabilitätsdaten wie Spannungsharmonie, Spannungsblitz, Spannungsungleichgewicht und Spannungsstiege / Spannungsstiege, Spannungsunterbrechungen für die Überwachungsanalyse und Aufzeichnungsanzeige sowie die Überwachung von Spannungs- und Stromtransferenzen.

5) Visualisierung

Verwirklichung des unbewachten Mikronetzes, Digitalisierung, Intelligenz und einfaches Management; Eine ununterbrochene Überwachung wichtiger Lasten und Geräte.

6) Optimierte Kontrolle

Durch die Analyse historischer Stromverbrauchdaten, die Vorhersage der Belastung durch Wetterbedingungen und die Kombination von verteilter Stromausgabe und Energiespeicherzustand wird eine wirtschaftlich optimierte Planung erreicht, um den Stromverbrauch in Spitzenzeiten oder Spitzenzeiten zu senken und die gesamten Stromkosten des Unternehmens zu senken.

7) Ertragsanalyse

Die Benutzer können die täglichen Stromversorgungs- und Gewinndaten für die drei Teile von Photovoltaik, Energiespeicher und Ladestation anzeigen und den Jahresbericht wechseln, um den Stromversorgungs- und Gewinn für jeden Monat anzuzeigen.

8) Energieanalyse

Durch die Analyse der Stromerzeugungs- und Umwandlungseffizienz von Photovoltaik-, Wind- und Energiespeicheranlagen wird die Leistung und der Zustand der Anlage bewertet.

9) Strategische Konfiguration

Die Mikronetzkonfiguration bestimmt hauptsächlich die Zusammensetzung des Mikronetzsystems, die grundlegenden Parameter, die Betriebsstrategie und die statistischen Werte. Diese Strategien umfassen Planungskurven, Spitzenfüllung, Nachfragekontrolle, neue Energieverbrauch, umgekehrte Leistungskontrolle usw.

Hardware und ihre Begleitprodukte

6. Schlussfolgerungen

Ein photospeicherintegriertes Dach-Verteilungs-Photovoltaik-Kraftwerk kombiniert Photovoltaik-Stromerzeugungs- und Energiespeichersysteme mit erheblicher Energieoptimierung und wirtschaftlichen Vorteilen. Die Systemstruktur umfasst Photovoltaik-Arrays, Wechselrichter, Energiespeichersysteme und Stromversorgungs- und Energiemanagementsysteme. Schlüsseltechnologien umfassen die Auswahl und das Design von Photovoltaik-Komponenten, die Wechselrichtertechnologie, die Technologie von Energiespeichersystemen sowie die Strategie der Stromversorgung und des Energiemanagements. Durch praktische Anwendungsfallanalysen kann festgestellt werden, dass photospeicherintegrierte Dachverteilte PV-Kraftwerke eine breite Anwendungsperspektive in Gebäuden haben. Mit der weiteren Entwicklung von Photovoltaik- und Energiespeichertechnologien sowie der politischen Unterstützung werden die technischen Vorteile und die wirtschaftlichen Vorteile von verteilten Photovoltaik-Kraftwerken mit integriertem Photospeicher auf dem Dach deutlicher werden. In Zukunft werden verteilte Photovoltaikkraftwerke mit integriertem Speicher auf dem Dach für mehr Gebäude saubere und nachhaltige Energielösungen liefern, die positiv zur Bekämpfung der Energiekrise und des Klimawandels beitragen.

Referenzen

[1] Chen Wei. Konstruktion und Realisierung verteilter Photovoltaik-Kraftwerke auf dem Dach basierend auf optischer Speicherintegration.

[2] Das Ideal, Lee. Design und Realisierung von Verteilten Photovoltaik-Kraftwerken auf dem Dach [J].Integrated Circuit Applications, 2023, 40(3): 52-54.

[3] Yehongji, Weidong, Guo Qian, usw. Berechnungsmethoden für die prognostische Stromerzeugung verteilter Photovoltaik-Kraftwerke basierend auf Entwurfsinformationen [J]. Journal of Solar Energy, 2021, 42 (4): 253-259.

[4] Angkor Enterprise Microgrid Design and Application Handbuch, Ausgabe 2022 05