تجزیه و تحلیل تفاوت در PCS در میان انبارهای بزرگ، ذخیره سازی صنعتی و تجاری، و ذخیره سازی خانگی

سیستم تبدیل توان (PCS)، به عنوان یک تجهیزات کلیدی در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، بر اساس سناریوهای کاربردی مختلف به سه دسته تقسیم می‌شود: PCS ذخیره‌سازی بزرگ، PCS ذخیره‌سازی صنعتی و تجاری و PCS ذخیره‌سازی خانگی. تفاوت های قابل توجهی بین این سه نوع PCS از نظر مقیاس قدرت، سناریوهای کاربردی، الزامات فنی و قیمت هزینه وجود دارد.

1. رایانه های شخصی ذخیره سازی بزرگ

سطح قدرت:سطح توان رایانه های شخصی ذخیره سازی بزرگ معمولاً بالا است و به سطح مگاوات می رسد و حتی تا 100 مگاوات یا بیشتر می رسد. این نوع PCS برای نیروگاه های بزرگ ذخیره انرژی مناسب است و می تواند نیازهای تبدیل انرژی در مقیاس بزرگ را برطرف کند.

بازده تبدیل:الزامات بسیار بالا هستند، به طور کلی بازده تبدیل بیش از 95٪ برای کاهش اتلاف انرژی و بهبود اقتصاد سیستم های ذخیره سازی انرژی حفظ می شود.

سرعت پاسخگویی:با قابلیت پاسخ سریع، می تواند قدرت شارژ و دشارژ را در عرض میلی ثانیه تنظیم کند تا از پایداری شبکه برق اطمینان حاصل کند.

سازگاری سیستم:این به خوبی با سیستم های باتری ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ و شبکه های برق پیچیده سازگار است و با ویژگی های مختلف باتری و نیازهای دسترسی به شبکه سازگار است.

مثال:

محدوده توان:10 مگاوات-100مگاوات

کارایی:بزرگتر یا مساوی 95%

زمان پاسخگویی:< 10ms

محدوده ولتاژ ورودی:700VDC -1500VDC

سطح ولتاژ خروجی:35 کیلو ولت یا بالاتر

میانگین زمان بین شکست ها (MTBF):>100000 ساعت

2. PCS ذخیره سازی صنعتی و تجاری

محدوده توان:توان به طور کلی بین ده ها کیلووات تا چندین مگاوات است که برای سناریوهای کاربری صنعتی و تجاری مناسب است.

قابلیت اطمینان:با قابلیت اطمینان بالا، هدف آن کاهش زمان خرابی ناشی از خرابی‌ها، رفع نیازهای تولید یا بهره‌برداری مداوم است و میانگین زمان بین خرابی‌ها طولانی‌تر است.

ویژگی های عملکردی:در مقایسه با رایانه های شخصی ذخیره سازی بزرگ، عملکرد آن نسبتاً ساده است، اما سازگارتر است. برخی از محصولات همچنین عملکرد BMS (سیستم مدیریت باتری) را یکپارچه می کنند. علاوه بر این، عملکردهای پشتیبانی شبکه خاصی مانند تنظیم فرکانس اولیه و ارسال سریع بارهای شبکه منبع را نیز دارد.

مثال:

محدوده توان:50 کیلووات -2مگاوات

کارایی: 90% -94%

زمان پاسخگویی:< 20ms

محدوده ولتاژ ورودی:500VDC -800VDC

سطح ولتاژ خروجی:400VAC/690VAC

MTBF:>50000 ساعت

3. PCS ذخیره سازی خانگی

مقیاس قدرت:توان نسبتاً کوچک است، معمولاً بین چند کیلو وات تا یک دوجین کیلووات، عمدتاً برای ذخیره انرژی فتوولتائیک خانگی و منبع تغذیه اضطراری استفاده می شود.

ایمنی:بر عملکرد ایمنی، مجهز به سیستم مدیریت باتری جامع برای جلوگیری از شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، اتصال کوتاه و سایر شرایط، که ایمنی کاربران خانگی را تضمین می کند، تأکید کنید.

قابلیت استفاده:کارکرد آسان، نگهداری آسان، با رابط کاربری بصری، آسان برای نصب و ادغام در سیستم های برق خانگی.

مثال:

محدوده توان:3 کیلووات-15 کیلووات

کارایی:85% -92%

زمان پاسخگویی:< 50ms

محدوده ولتاژ ورودی:200VDC -500VDC

سطح ولتاژ خروجی:230VAC

MTBF:>30000 ساعت

برای PCS در سه سناریو کاربردی مختلف ذخیره‌سازی بزرگ، ذخیره‌سازی صنعتی و تجاری و ذخیره‌سازی خانگی، آن‌ها استراتژی‌ها و ابزارهای فنی مشابه اما متفاوت را در هنگام برخورد با موقعیت‌های غیرعادی مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد و اتصال کوتاه اتخاذ می‌کنند.

1. حفاظت از شارژ بیش از حد

ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ:با توجه به استفاده از باتری های نوع انرژی در نیروگاه های بزرگ ذخیره انرژی و نیاز به ارائه خدمات کمکی برق، نیاز به سیستم های مدیریت باتری (BMS) بسیار بالاست. BMS به طور مداوم اطلاعات وضعیت هر واحد باتری را کنترل می کند. هنگامی که تشخیص داد که یک واحد باتری به حالت شارژ کامل نزدیک می شود یا ولتاژ از آستانه تعیین شده فراتر می رود، بلافاصله شارژ واحد باتری را از طریق PCS متوقف می کند و زنگ هشداری را برای اطلاع اپراتور برای بررسی مشکل صادر می کند. علاوه بر این، برخی از رایانه های شخصی پیشرفته نیز از عملکرد کنترل تعادل SOC پشتیبانی می کنند، که تا حدی از بروز شارژ بیش از حد ناشی از شارژ ناهموار سلول های باتری فردی جلوگیری می کند.

ذخیره سازی انرژی صنعتی و تجاری:BMS در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی صنعتی و تجاری نیز مکانیسم‌های حفاظت از شارژ بیش از حد را فراهم می‌کند تا اطمینان حاصل شود که شارژ بیش از حد به عمر باتری آسیب نمی‌زند یا باعث بروز حوادث ایمنی نمی‌شود. هنگامی که PCS سیگنال اضافه شارژ ارسال شده توسط BMS را دریافت می کند، به سرعت حالت کار خود را تنظیم می کند، مانند کاهش توان ورودی تا زمانی که ورودی برق به طور کامل قطع شود تا از شارژ بیشتر جلوگیری شود.

ذخیره سازی خانگی:امنیت به ویژه برای کاربران خانگی مهم است. بنابراین، رایانه‌های شخصی ذخیره‌سازی خانگی نه تنها دارای منطق حفاظت از شارژ اضافی است، بلکه اغلب الگوریتم‌های هوشمندی را برای بهینه‌سازی فرآیند شارژ ترکیب می‌کند و از جلوگیری مؤثر از خطرات اضافه شارژ حتی در موقعیت‌های بدون سرنشین اطمینان می‌دهد. اگر شارژ بیش از حد اتفاق بیفتد، PCS به طور خودکار شارژ را متوقف می کند و اطلاعات هشدار مربوطه را برای مشاهده کاربران در پلت فرم ابری آپلود می کند.

2. حفاظت از تخلیه بیش از حد

ذخیره سازی بزرگ:برای اطمینان از خروجی پایدار انرژی الکتریکی از ایستگاه های ذخیره انرژی در مدت زمان طولانی، لازم است حداقل عمق مجاز تخلیه باتری به شدت کنترل شود. BMS وضعیت کلی شارژ (SOC) بسته باتری را در زمان واقعی بر اساس پارامترهای از پیش تعیین شده نظارت می کند و PCS را برای انجام اقدامات حفاظتی مربوطه قبل از اینکه SOC به یک مقدار بحرانی کاهش دهد، مانند محدود کردن توان تخلیه یا حتی تعلیق عملیات تخلیه، فعال می کند. ، تا زمانی که SOC به محدوده ایمن برگردد.

ذخیره سازی انرژی صنعتی و تجاری:سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی صنعتی و تجاری نیز اقدامات حفاظتی بیش از دشارژ مشابهی دارند، اما با توجه به چرخه‌های شارژ و دشارژ مکرر در کاربردهای عملی، برخی از محصولات پیشرفته‌تر استراتژی‌های مدیریتی تصفیه‌شده‌تری را معرفی می‌کنند، مانند تنظیم پویا محدودیت‌های بالا و پایین SOC، اجرای ظرفیت. کالیبراسیون و غیره، به منظور حفظ بهتر سلامت باتری.

ذخیره سازی خانگی:PCS ذخیره‌سازی خانگی نیز اهمیت زیادی به حفاظت از تخلیه بیش از حد می‌دهد، به‌ویژه در محیط‌های خانگی که برای تامین برق در شرایط نور کم در شب به ذخیره انرژی متکی هستند. این می تواند به طور دقیق تعیین کند که چه زمانی باید فرآیند تخلیه را خاتمه داد و به هدف اولویت بندی استفاده از انرژی پاک در طول روز از طریق ارتباط با سیستم فتوولتائیک دست یافت و احتمال تخلیه عمیق در شب را کاهش داد.

3. حفاظت از اتصال کوتاه

ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ:با توجه به ساختار پیچیده اتصال الکتریکی در نیروگاه های بزرگ ذخیره انرژی، هرگونه خطای اتصال کوتاه می تواند عواقب جدی داشته باشد. بنابراین، طراحی PCS توجه ویژه ای به افزایش مقاومت اتصال کوتاه خود دارد، از جمله، اما نه محدود به پیکربندی فیوزهای با کارایی بالا، قطع کننده های مدار سریع، و سایر امکانات سخت افزاری. در عین حال، در ارتباط با برنامه های کنترل امنیتی سطح نرم افزار، امکان شناسایی و جداسازی مناطق معیوب در مدت زمان بسیار کوتاه وجود دارد و تلفات را تا حد امکان به حداقل می رساند.

ذخیره سازی انرژی صنعتی و تجاری:سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی صنعتی و تجاری نیز با خطر اتصال کوتاه مواجه هستند، به‌ویژه زمانی که چندین PCS به صورت موازی کار می‌کنند. برای حل این مشکل، علاوه بر فیوزها و قطع کننده های مدار معمولی، PCS های مدرن روش های هوشمند تری را نیز برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه اتخاذ می کنند، مانند استفاده از سنسورهای جریان برای گرفتن سریع نوسانات غیرعادی و پاسخ به موقع از طریق مدارهای محافظ داخلی. مانند بستن کانال های خروجی و فعال کردن دستگاه های خنک کننده اضطراری.

ذخیره سازی خانگی:برای ذخیره سازی خانگی، با توجه به محیط نصب پراکنده و تخصص محدود کاربر، PCS از ابتدا با سهولت استفاده و قابلیت اطمینان طراحی شد. علاوه بر عملکردهای اولیه حفاظت از اتصال کوتاه، بسیاری از محصولات همچنین طرح‌های اضافی مانند فیوزهای دولایه و حفاظت‌های زمینی متعدد را ادغام می‌کنند تا حداکثر حفاظت از ایمنی شخصی و دارایی کاربران را حتی در صورت بروز موقعیت‌های غیرمنتظره تضمین کنند.