Kujenga Vifaa vya Kupakua Kwa PV na Hifadhi ya Nguvu ya Bateri: Kuudhibiti Mtiririko wa Nguvu wa Mwelekeo Mbalimbali, Msimamo wa Joto na Ulinzi

Uunganishaji unaongezeka wa uhamisho wa nuru (PV) na mfumo wa uhifadhi wa nishati ya batari (BESS) unabadilisha jinsi ya kuunganishwa kwa mashine za nishati ya kisasa kwenye mitandao ya usambazaji wa umeme.

Kwa tofauti na mafuta ya jua ya kawaida ambayo kwa kawaida huwasilisha umeme uliouzwa, vyumba vya PV-BESS vya mchanganyiko vinaweza kufanya kazi katika mbinu mbalimbali: kusafirisha nishati ya jua, kujaza batari kutoka kwenye mtandao au kutoka kwa uhamisho wa nuru, kutoa nishati iliyohifadhiwa, na kutoa huduma za msaada kwa mtandao.

Hizi ni mabadiliko ya hali ya kufanya kazi ambayo huweka mahitaji mapya ya uhandisi kwa kituo cha kuchukua tensioni cha PV na vibadhi vyake vya pamoja.

Vibadhi vilivyoundwa vizuri transforma ya mzunguko wa nguvu kwa mwelekeo mbili lazima iweze kushughulikia mifumo ya kusakinisha yanayobadilika, kudumisha utendaji wa kijoto kwa kiwango cha kukubalika, kushinda vyanzo vya kuvuruga kivinjari vilivyotajwa, na kufanya kazi ndani ya mfumo wa ulinzi unaounganishwa.

Kwa wafanyabiashara wa ujenzi wa miradi ya nishati ya jua (solar EPC), watafiti wa mfumo wa uhifadhi wa nishati (BESS integrators), wenginea wa umeme wa shirika la umeme (utility engineers), na watafiti wa mfumo wa umeme wa viwanda, uchaguzi wa transforma ni sehemu muhimu sana ya uhakika wa mradi na usimamizi wa gharama za maisha yote ya mradi.

Ratiba hii inachunguza changamoto za umeme, kijoto, na ulinzi za uunganisho wa PV na BESS, na inaelezea jinsi ya kuandaa transforma ya kukuza kwa kipengele cha kuanzia (step-up transformer) inayofaa kwa miradi ya nishati ya kisasa ya kipekee na ya pamoja.

1. Kuelewa Mifumo ya Nishati ya Pamoja ya PV na BESS

1.1 Jinsi ya Mabadiliko ya Usambazaji wa Umeme kwa Kutumia Jua na Uhifadhi wa Nishati

Katika mpango wa kawaida wa mazingira ya umeme unaounganishwa na mtandao wa umeme, inaveta za jua zinabadilisha umeme wa DC kutoka kwa vituo vya jua (photovoltaic modules) kuwa umeme wa AC.

Transforma ya kukuza inapanda voltage ya pato la inaveta hadi kiwango cha voltage cha wastani cha usambazaji, kama vile 10 kV, 20 kV, au 35 kV.

Nguvu kawaida inaenda kutoka kwa vifaa vya kuzalisha umeme kwa njia ya jua hadi kwenye mtandao wa kusambaza au mtandao wa umeme wa kitaifa, ingawa mizigo ya msingi na hali fulani za kufanya kazi zinaweza kusababisha mgando mdogo wa kinyume.

Wakati kuna mfumo wa kuhifadhi nishati ya betri, utandawizi wa umeme unakuwa mchanganyiko zaidi.

Uwekaji wa PV na BESS unaofanya kazi pamoja unaweza kufanya kazi katika mbinu mbalimbali:

Njia ya Kazi	Mgando wa Nishati	Kujumuisha Transformer
Kuzalisha Nguvu ya Jua	Inverter ya PV → Transformer → Mtandao	Uzalishaji wa kudumu
Kuchakua betri kutoka kwenye mtandao	Mtandao → Transformer → PCS ya BESS	Mgando wa nguvu ya kazi ya kinyume
Bateri inayotumwa nje	BESS PCS → Muhamisha → Mto wa umeme	Uzito wa uhamisho na utendaji wa joto
Uhamisho wa nuru ya jua na BESS	PV + BESS → Muhamisha → Mto wa umeme	Utoka mkubwa zaidi wa pamoja
Msaada wa mtu wa umeme	Uhamisho wa nguvu ya mbele na nyuma/nguvu ya kurejeshwa	Ondoa shinikizo na ushirikiano wa ulinzi
Standby	Uhamisho mdogo wa nguvu ya mbele	Mapungufu ya kawaida na mahitaji ya ziada

Katika mifumo ya kuunganishwa kwa AC, inaverta za photovoltaic na mifumo ya kubadilisha nguvu ya betri (PCS) inaweza kuungana na mtandao wa pamoja wa AC.

Inaweza kutumika transforma ya kipekee ya BESS, transforma ya kuchukua kwa pamoja, au mifumo mingi ya transforma kulingana na uwezo wa mfumo na utengenezaji wa umeme.

1.2 Kwa nini Mtiririko wa Nguvu wa Mbiele ni Muhimu

Transforma ya kawaida ni yenye uwezo wa kusafirisha nguvu ya AC kwa mweleko wowote, kama vile mipaka ya voltage, sasa, ulinzi wa umeme, joto, na ulinzi unavyofuata.

Kwa hiyo, mtiririko wa mbiele wa nguvu haikutahitaji kwa kawaida muundo tofauti kabisa wa transforma ya kuvutia .

Changamoto ya uhandisi huja kutoka kwa hali za kufanya kazi zinazohusiana na mifumo ya jumla ya jua na uhifadhi.

Hizi zinaweza kujumuisha:

• Mabadiliko mara kwa mara kati ya kuchakua na kutoa nguvu.

• Kupakana kwa kubadilika wakati wa siku.

• Mizani ya harmoniki zinazotolewa na inaverta.

• Uhamisho wa nguvu ya kurejea.

• Uingizaji wa sasa ya DC ya uwezekano.

• Mchango tofauti wa sasa ya kushindwa katika mbinu mbalimbali za kufanya kazi.

• Mabadiliko ya voltage kwenye mtandao wa kusambaza.

• Muda mrefu wa kufanya kazi katika hali ya kutarajia kwa kuwa imeimarishwa.

Kipengele cha kukuza cha mfumo wa photovoltaic kinapaswa kupimwa dhidi ya hali halisi za kufanya kazi badala ya mwelekeo wa uvamizi wa nguvu pekee.

2. Uzito wa Jimbo la Joto na Changamoto za Kupakia Vifaa vya kukuza vya BESS

2.1 Ubadilishaji wa Jimbo la Joto Wakati wa Kuchakua na Kutoa

Uwajibikaji wa joto ni jambo muhimu linalotathminiwa wakati wa kuchagua Muhamisha wa BESS .

Joto la mizizi ya muhamisha na likizo la kuvunja umeme linategemea kubwa zaidi kwa upotezi wa umeme, hali za kuvunja joto, joto la mazingira, na historia ya mzigo uliopita.

Mkono wa uhifadhi wa betri unaweza kujitokeza katika mafungu mengi ya kuchakua na kutoa nguvu ndani ya siku moja.

Kwa mfano, mfumo wa betri unaweza kuchakua wakati wa uzalishaji mkubwa wa nuru ya jua, kutoa nguvu wakati wa kipindi cha juu cha usiku, na kutoa huduma za ziada za mtandao wakati wa vipindi vya kati.

Ingawa kugeuzwa kwa mwelekeo wa nguvu haleti joto la ziada katika RMS ileile ya sasa, mabadiliko ya mara kwa mara ya ukubwa wa sasa yanaweza kutengeneza mafungu ya kuharibika na kupona kwa mara nyingi.

Mafungu haya yanaweza kuathiri:

• Joto la eneo la kuchemka kwa mizizi.

• Kasi ya ukuu wa uvunja umeme.

• Upanuka na kupungua kwa joto.

• Mzigo wa kihisani wa miundo ya kusimamia mizizi.

• Hali ya muda mrefu ya masili ya mafuta na ya kuzima umeme.

Badiliko la joto linalotokana linategemea muda wa kazi na mara za kujitegemea za joto za transforma.

Kwa hiyo, ukubwa wa transforma unapaswa kuchukua katika mkondo wote wa kufanya kazi badala ya kuchukua tu ratibu ya nguvu ya PCS ya kawaida.

2.2 Kuthibitisha Joto la Kipindi cha Kupanda Kwa Joto Cha Transforma

Uhai wa kuzima umeme wa transforma unahusishwa sana na joto la kipindi cha kupanda kwa joto cha mizunguko.

Kwa transforma zenye mafuta, joto la kipindi cha kupanda kwa joto linaweza kuandikwa kama ifuatavyo:

θH = θA + ΔθTO + ΔθH

Ambapo:

• θH: Joto la eneo la kuchemka kwa mizizi.

• θA: Joto la mazingira.

• δθTO: Kuongezeka kwa joto la mafuta ya juu zaidi ya joto la mazinga.

• δθH: Ukuaji wa joto katika eneo la kujitokeza kwenye uviringo zaidi ya joto la mafuta ya juu.

Ukuaji wa joto halisi unabadilika kulingana na mzigo, muundo wa ukaribishaji, jiometri ya transforma, na historia ya uendeshaji.

Wataalamu wa uhandisi wanapaswa kuchunguza mzigo kwa kutumia maelekezo yanayotumika kama vile IEEE C57.91 au IEC 60076-7, kulingana na mahitaji ya mradi.

Kwa vifaa vya uhifadhi vya nishati (BESS), profaili ya mzigo unaofanana na wakati unaweza kusaidia kugundua hatari za joto ambazo hazizingariki katika hesabu rahisi ya uwezo wa lebo.

2.3 Kuwasilisha Kinyume cha DC na Ujuzwaji wa Msimamo wa Msingi

Vifaa vya kubadilisha vya nguvu vinaweza kuingiza mchanganyiko mdogo wa DC katika pato la AC chao katika hali fulani.

Kuwasilisha kinyume cha DC kwa wingi mno kunaweza kusababisha mgawanyo wa ufanisi wa magnetic katika msingi wa transforma, ambalo linaweza kusababisha:

• Ongezeko la sasa ya kuchanganya.

• Ukomo wa msingi.

• Mapungufu ya ziada ya kusini.

• Joto lililochukuliwa kwenye eneo fulani.

• Kuongezeka kwa sauti ya kusikia.

• Vibration isiyo ya kawaida.

Hata hivyo, vifaa vya kubadilisha vya mtandao na vifaa vya PCS vilivyotengenezwa vizuri vinajumuisha kazi za udhibiti na ulinzi zinazotarajiwa kuwakilisha kuingiza DC.

Kupungua kwa DC kinafaa kuthibitishwa kama mahitaji ya ubora wa nguvu na uwezekano wa kufanana na vifaa, si kushukuma kwamba ni matokeo ya kawaida ya uendeshaji wa mwelekeo wawili.

Wafanyabiashara wa transforma wanapaswa kuomba mipaka iliyowekwa kwa kuingiza DC kutoka kwa mfanyabiashara wa PCS wakifanya utambuzi wa uwezekano wa kufanana.

3. Uvurugu wa harmoniki na Kibadilishaji Mapungufu katika Mifumo ya PV-BESS ya Mchanganyiko

3.1 Kwa Nini Wanabidhaa wa Umeme wa Kiharusi Wana Umuhimu

Inverter za photovoltaic na vifaa vya PCS vya betri vina tumia kujitenga kwa semikondaktori na miradi ya udhibiti kubadilisha nishati ya umeme.

Mchakato huu wa kubadilisha unaweza kusababisha mchanganyiko wa sasa ya harmoniki.

Kulingana na utaratibu wa kujitenga, takriban ya kujitenga, strategia ya udhibiti, na kufilta, mchanganyiko wa harmoniki unaohusiana unaweza kujumuisha harmoniki ya 5, 7, 11, na 13, pamoja na mchanganyiko ya mawimbi ya kifupi zaidi.

Mfumo wa harmoniki halisi lazima upatwe kutoka kwa mfanyabiashara wa vifaa au kutoka kwa utafiti wa ubora wa umeme unaofaa.

Sasa ya harmoniki inaweza kuongezea:

• Mapungufu ya kuvimba kwa kuvimba.

• Mapungufu ya kushuka katika sehemu za muundo.

• Joto la ziada la msukumo.

• Ukongofu wa jumla wa transformer kwa joto.

• Ukwezekano wa mgawo wa umeme unaohusiana na usio wa kufanana katika mfumo mwingi.

Kwa sababu mapungufu ya mikondo ya eddy yanayohusishwa na harmoniki yanaendelea kulingana na takwimu ya mzunguko, kuchunguza tu mkondo wa RMS wa mzunguko wa msingi unaweza kupunguza kuvutia kwa baadhi ya mapungufu.

3.2 Je, transformer za BESS zinahitaji ratiba za K-Factor?

K-Factor hutumika kwa kawaida ili kuelezea uwezo wa transformer kuhamilisha tabia za mzigo usio wa moja kwa moja, hasa katika matumizi maalum ya transformer za aina ya kushuka kwa hewa.

Hata hivyo, kuchagua kwa kujaribu ratiba ya K-4, K-9, au K-13 si hitaji ya kawaida kwa transformer za kuchukua kwa maji za mafuta za mafuta ya nishati ya jua na uhifadhi wa nishati za kilele cha utangulizi wa kati.

Kwa transformer za kuchukua kwa maji za mafuta za kilele cha utangulizi wa kati, mtazamo wa uhandisi unaofaa zaidi ni kuchunguza spektra ya harmoniki inayotarajwa na mapungufu ya ziada yanayotokana nayo.

IEEE C57.110 inatoa njia zinazohusiana na kuthibitisha uwezo wa transformer chini ya hali za mkondo wa mzigo usio wa sinusoidal kama ilivyowekwa katika ukubwa wake.

Hatua za uhandisi zinazopendekezwa zinajumuisha:

1. Pata data ya sasa ya harmoniki ya inverter ya PV na PCS ya BESS.

2. Thibitisha hali za kawaida za kufanya kazi katika muda wa kuchakua na kutoa umeme.

3. Tafuta kutoweka kwa ujazo wa mizizi na kutoweka kwa kipindi cha kusonga ambacho kinaweza kutumika.

4. Thibitisha kilele cha joto la mizizi na mzigo wa ubao wa kujifunga.

5. Dhamini ikiwa unahitaji ubunifu maalum wa mizizi, ukarabati zaidi wa baridi, au kupunguza uwezo wa kufanya kazi.

Mbinu hii ya kutumia kwa matumizi maalum husaidia kuepuka kuzidisha kiasi cha transformer kwa sababu isiyohitajika wakati huwezi kuhakikisha utendaji bora kwa muda mrefu.

3.3 Kupunguza Msimamo wa Joto Uliosababishwa na Harmoniki

Kulingana na sifa za inverter na mahitaji ya mradi, chaguo za uhandisi wa transformer yanaweza kujumuisha:

• Ubunifu unaofaa wa mtambo wa mizizi.

• Ufafanuzi wa kutosha wa mtambo au mpangilio wa mizizi.

• Mipaka ya ziada ya joto.

• Uwezo wa kuchukua joto umepitishwa.

• Tathmini ya mapotezo chini ya mzigo wa harmoniki ulioelezwa.

• Kufiltriria kwa ushirikiano katika inverter au kwenye kiwango cha mfumo.

Kufiltriria harmoniki ni kawaida amri ya uhandisi kwenye kiwango cha mfumo inayohusisha mtoa wa PCS, mtendaji wa EPC, na muundaji wa muunganisho wa wavu.

Uundaji wa transforma pekee haupaswi kutatua matatizo yote ya harmoniki ndani ya kituo cha nguvu cha mchanganyiko.

4. Ondoa ya Voltage na Uchaguzi wa Kipengele cha Kugeuza kwa Mtiririko wa Nguvu wa Mbili Mahali.

4.1 Ongezeko na Upungufu wa Voltage katika Mifumo ya Mchanganyiko.

Voltage ya mwisho wa transforma inategemea mwelekeo na ukubwa wa nguvu ya aktif na reaktif, upinzani wa transforma, na sifa za mtandao unaounganishwa.

Wakati wa kuzalisha PV au wakati wa kutoa nguvu ya BESS, utumishi wa nguvu unaweza kusaidia ongezeko la voltage katika mahali fulani ya muunganisho.

Wakati wa kuchakua umeme kutoka kwenye mtandao, nguvu iliyopakuliwa inaweza kusababisha upungufu wa voltage.

Hata hivyo, jibu halisi la voltage linategemea pia udhibiti wa nguvu ya kurejeshwa, uwezo wa kuzuia mtandao, udhibiti wa voltage wa sehemu ya juu, na hali za kazi ya mtandao.

Kwa instalasi za PV na BESS zilizoundwa pamoja, udhibiti wa voltage unapaswa kufanywa kwa ushirikiano kati ya inverter, transformer, na mfumo wa kuunganisha na mtandao.

4.2 Mabadiliko ya Tap Nchini ya Mfumo dhidi ya Mabadiliko ya Tap Wakiwa Imewekwa Kwenye Mfumo

Mabadiliko mawili ya tap yanayotumika mara kwa mara katika transformers za umeme.

Mbadiliko wa Tap bila Umeme (DETC)

Mbadiliko wa Tap bila Umeme unaruhusu ubadilisho wa uwiano wa mzunguko wa transformer tu wakati transformer iko bila umeme kwa usalama kulingana na maelekezo ya mtengenezaji.

Faida zinazopatikana ni:

• Ujenzi mkuu una urahisi.

• Gharama ya awali ni chini.

• Uharibisho wa kiashiria unapungua.

• Uwezekano wa kutumia kifaa hiki pale ambapo mabadiliko ya voltage ya kazi yanaweza kuaguliwa na vifaa vingine.

Kubadilisha Tap ya Wakati wa Kupakuliwa (OLTC)

OLTC inaruhusu ubadilishaji wa tap wakati transforma bado ina umeme na inapakulia kazi, kulingana na muundo wake na mipaka ya kufanya kazi.

Mifumo ya OLTC inaweza kuwa ya kufaa pale ambapo hali za voltage ya mtandao inahitaji ubadilishaji wa kipimo cha transforma kwa njia ya kushughulikia.

Hata hivyo, OLTC si lazima kwa sababu tu ya kufanya kazi mara kwa mara kwa BESS wakati wa kuchakua na kutoa umeme.

Rasmi za kisasa zinazotumia inverter zinaweza kutoa udhibiti wa voltage na nguvu ya kurejeshwa kwa uwezo wao na mahitaji ya mfumo wa umeme.

Ubadilishaji mara kwa mara wa tap pia unaweza kusababisha mahitaji ya usimamizi zaidi.

Rekomendisho ya uhandisi: Tathmini uwezo wa inverter wa kudhibiti voltage na VAR, udhibiti wa voltage wa mtandao wa juu ya kati, mahitaji ya kuunganishwa na mtandao wa umeme, na ufrequency wa ubadilishaji wa tap uliotarajwa kabla ya kuchagua vifaa vya OLTC.

5. Kuchagua Muundo wa Substation ya Kukimbia Nguvu ya Jua

5.1 Mstari ya Pamoja ya PV-BESS na Kupanda Tensioni

A kituo cha kuchukua tensioni cha PV inaunganisha vifaa vya umeme vinavyohitajika kuunganisha vifaa vya nishati ya kisasa yenye tensioni ya chini kwenye mtandao wa kusambaza unaopitana na tensioni ya wastani.

Kulingana na mpangilio wake, mstari wa pamoja unaweza kujumuisha:

• Msimamizi wa kuzidisha tensioni wa usambazaji.

• Vifaa vya kuvunja umeme wa tensioni ya wastani au kitengo cha kuvunja umeme cha mzunguko (RMU).

• Vifaa vya kuvunja umeme ya tensioni ya chini ya kuingia.

• Vifaa vya ulinzi na udhibiti.

• Vifaa vya kuhesabu matumizi ya umeme.

• Ulinzi dhidi ya mafuriko ya umeme.

• Mifumo ya umeme ya msingi.

• Vipengele vya kufuatilia na mawasiliano.

Suluhisho lililounganishwa linaweza kupunguza idadi ya vipengele mbalimbali vilivyopakuliwa katika eneo na kufanya mpangilio wa vifaa rahisi.

Mafaida ya mradi yanayoweza kujitokeza ni kupungua ukubwa wa eneo, muunganiko wa kiufundi katika fabrika, usasisho bora zaidi wa vifaa, na mpangilio rahisi wa uwekaji.

Hata hivyo, mpangilio wa mwisho wa uwekaji unategemea kazi za ujenzi wa msingi, uthibitisho wa huduma, majaribio ya eneo, na mpangilio wote wa ujenzi.

5.2 Substation iliyoundwa pamoja dhidi ya mpangilio wa vifaa ya kikundi

Sababu ya Uchaguzi	Substation ya Kupanda Pamoja	Mpangilio wa Vifaa ya Kikundi
Mpangilio wa vifaa	Kifaa cha kikundi kilichoundwa pamoja katika fabrika	Vifaa mbalimbali vya transforma na switchgear
Ukubwa wa eneo la kijiweni	Unaweza kuwa mkurupuko	Hujitawala kwa umbali kati ya vifaa
Uingizwaji katika fabrika	Kiwango cha juu cha ujengwa awali	Kuna uwezekano wa hitaji la ushirikiano zaidi katika eneo
Uhifadhi wa Upataji	Lazima liingizwe katika ubunifu wa kipengele cha kufunga	Unaweza kutoa umbali mkubwa zaidi kati ya vifaa
Upanuzi kwa baadaye	Hujitawala kwa ubunifu wa kipengele	Marahaba inatoa uwezekano wa uwezo wa kubadilisha mpangilio kwa urahisi
Uso wa Kupakia	Vitengo vya Nguvu ya Jua/BESS na vitengo vya ukubwa mdogo	Mikumbi kubwa au yanayotarajia ufanisi wa kipekee

Kwa mazingira ya skeli ya umma ya aina ya mchanganyiko, utunzaji wa vifaa, mahitaji ya kuongeza, umbali wa usalama wa umeme, usalama, na gharama jumla ya kufanikiwa kwa kuanzisha inapaswa kusaidia kuchagua utunzaji wa vifaa.

5.3 Utunzaji wa Mchanga wa Miongo ya Chini ya Umeme Kwa Mbili

Baadhi ya mikumbi ya PV-BESS hutumia mchanganyiko wenye miongo ya chini ya umeme tofauti kwa inaveta ya photovoltaic na kwa kifaa cha kusambaza umeme cha betri (PCS).

Ufafanuzi huu unaweza kutoa miundo tofauti ya kuingiliana kwa umeme kwa mfumo wa mabadilisho mbili wakati mwingine unashirikiana na muunganisho wa umeme wa kiwango cha wastani.

Faida zinazowakiliana zinajumuisha:

• Mipangilio ya muunganisho ya miongo ya chini ya umeme isiyo huru.

• Uwezekano mkubwa zaidi wa kuchagua voltage ya miongo.

• Hutakiwa chini ya vifaa vya nje vya kusambaza umeme kwa njia ya AC.

• Utunzaji wa impedance na kushirikiana kwa kujumuisha maombi ya matumizi maalum.

Hata hivyo, mizunguko ya kujitenga hayatoa uburudani wa kielektroni kamili kati ya mfumo uliounganishwa katika hali zote za kufanya kazi.

Mizunguko ya kushindwa, uunganisho wa mizunguko, mabadiliko ya voltage, na usimbamizi wa ulinzi lazima yutathminiwa kwa kutumia mizunguko sawa ya transformer yenye mizunguko mingi.

Kwa hiyo, muundo wa kipekee cha sekondari kinafaa kugeuzwa kulingana na ratiba za nguvu zinazohitajika, voltage za mizunguko, kikundi cha vector, impedansi, na tabia za ukatili wa mzunguko mfupi.

6. Kibadilishaji Ulinzi wa Ufanya Kazi wa PV-BESS Unaofanywa Kwa Mwelekeo Mwingine

6.1 Ulinzi wa Overcurrent Unaofanywa Kwa Mwelekeo

Ulinzi wa kawaida wa usambazaji unaweza kuwa kulingana na dhana kwamba mzunguko wa kushindwa unapita kuanzia kwa chanzo cha umeme hadi kwa kifaa kinachotumia umeme.

Mifumo ya PV-BESS ya mchanganyiko inaweza kusababisha njia mbalimbali za kushindwa kwa mzunguko, kulingana na mtindo wa kufanya kazi, udhibiti wa inverter, na mpangilio wa mtandao.

Funkisheni za overcurrent zinazofanywa kwa mwelekeo kama vile ANSI 67 na 67N zinaweza kuwa bora pale ambapo mwelekeo wa kushindwa unahitajika kugunduliwa.

Kazi nyingine za ulinzi zinaweza kujumuisha:

Kazi ya ANSI	Ufunguo wa usimamizi	Maelezo ya matumizi
50/51	Uvukivu wa haraka/wa muda wa sasa	Ulinzi wa kosa la awamu
50N/51N	Uvukivu wa chini ya ardhi	Ukaguzi wa kosa la ardhi
67/67N	Uvukivu wa mwelekeo	Ukubaini wa makosa ambapo kuna chanzo zaidi ya moja
87T	Tofauti ya transforma	Ukugundua wa makosa ya ndani ya transforma
49	Ulinzi wa Joto	Ufuatiliaji wa mzigo wa joto
27/59	Chini ya uwiano/juu ya uwiano	Hali za uwiano isiyo ya kawaida
81U/81O	Chini ya mzunguko/juu ya mzunguko	Mashaka ya mzunguko wa mtandao

Uchaguzi wa ulinzi unategemea ukubwa wa transforma, mtiririko wa uunganisho wa nje, mahitaji ya msingi wa wavu, na ubunifu wa kituo.

Hakikisha ulinzi wa mwelekeo usiwe na kusababishwa tu kwa sababu ya nguvu ya kazi inayoweza kurudi nyuma; hitaji lake lazima litambulishwe kupitia utafiti wa ushirikiano wa ulinzi.

6.2 Ulinzi dhidi ya Mvutano na Usimbamizi wa Ulinzi

Mazingira ya photovoltaic na BESS yanaweza kujitokeza katika mvutano wa mbingu, mabadiliko ya kuchanganya, na vigezo vya voltage.

Mifumo ya ulinzi ya transforma inapaswa kusimbamana na mazingira ya umeme inayotarajwa.

Viparameta muhimu ni:

• Voltage ya juu zaidi kwa vifaa.

• Uwezo wa kushinda mvutano wa mbingu.

• Uwezo wa kushinda dielectric wa kawaida ya umeme.

• Kipimo cha arrester za mvutano.

• Mipangilio ya kushikilia kwenye ardhi.

• Mali za kuvunja kifaa cha kuchinjwa kwa waya.

• Hali za kubadilishana kwa muda mfupi.

Kifaa cha kudumisha kisichopungua cha oksidi ya chuma kinaweza kujumlishwa kulingana na mahitaji ya kufanana kwa uchafuzi wa mfumo.

Uchaguzi wao unapaswa kuzingatia mfumo wa kushikilia kwenye ardhi, ukubwa wa juu wa voltaji unaoweza kusimamiwa kwa muda mrefu, hali za juu ya voltaji kwa muda mfupi, na mazingira ya kuvunja kwa muda mfupi yanayotarajwa.

6.3 Ufuatiliaji wa Muhamisha na Uunganisho wa SCADA

Mashinani makubwa ya PV-BESS mara nyingi huweka mfumo wa udhibiti wa kina na kusanya data (SCADA).

Kulingana na muundo wa muhamisha na mahitaji ya mradi, ufuatiliaji unaweza kujumuisha:

• Joto la mafuta ya juu.

• Ukumbusho au upime wa joto la uviringo.

• Kiwango cha maji.

• Hali ya kifaa cha kupunguza shinikizo.

• Ulinzi dhidi ya kukusanyika kwa gesi pale inayofaa.

• Hali ya mfumo wa kuponya.

• Mishale ya alama na kuvunjika.

Relay za Buchholz zinahusishwa kawaida na mionzi ya aina ya kuhifadhi ya kuunganishwa kwa maji, si kwa kila mionzi ya usambazaji uliofungwa.

Data za kufuatilia inaweza kuunganishwa na mfumo wa SCADA wa kiwanda au mfumo wa usimamizi wa nishati kupitia kuingiliano cha udhibiti unaofaa.

Uingiliano huo unaweza kusaidia kufuatilia hali, mpango wa usimamizi, na uonekano wa utendaji.

7. Viwadi vya IEEE na IEC kwa Mionzi ya Kupanda Kasi ya PV-BESS

Miradi ya kimataifa ya nishati ya kubadilika inahitaji kufanikisha viwajibiko vya vituo vya mabadilisho vya kawaida na mahitaji ya muunganisho wa mtandao wa eneo hilo.

Viashiria hivi vya teknolojia vinatoa marejeleo yanayofaa.

Jukumu	Alama	Uhusiano na Miradi ya PV-BESS
IEEE C57.159	Mwongozo wa vituo vya mabadilisho katika mfumo wa kuzalisha umeme wa photovoltaic ya kusambazwa	Mwongozo wa matumizi ya vituo vya mabadilisho ya inverter ya PV
IEEE C57.12.00	Mahitaji ya jumla ya vituo vya mabadilisho vilivyopakwa kwa likidu	Ujenzi na utendaji wa vituo vya mabadilisho
IEEE C57.110	Uwezo wa vituo vya mabadilisho chini ya mikondo ya kazi isiyo ya sinusoidal	Uchunguzi wa kufeli kwa sababu ya harmoniki na kusakinisha
IEEE C57.91	Kusakinisha transforma zilizopakwa kwa mafuta ya madini	Utendaji wa joto na ukatili wa uinshuti
IEC 60076-1	Mahitaji ya jumla kwa transforma za nguvu	Vipimo na maelezo ya jumla
IEC 60076-2	Kuongezeka kwa joto kwa transforma zilizopakwa kwa likidu	Uchunguzi wa joto na mipaka yake
IEC 60076-5	Uwezo wa kushinda mgandamizo wa mfupi	Mahitaji ya kushinda mgandamizo wa mfupi
IEC 60076-7	Mwongozo wa kuchakua mzigo kwa transforma zinazotumia mafuta ya madini	Ukadiria wa mzunguko wa mzigo
IEC 60076-16	Mizunguko kwa matumizi ya turubini za upepo	Inahusiana kubwana na mizunguko ya kuongeza shughuli ya turubini za upepo
IEEE 1547	Uunganishaji wa rasilimali za nishati zilizo salama	Mahitaji ya mpaka wa mtandao ya rasilimali za nishati zilizo salama katika ukurasa wake

IEC/IEEE 60076-16 imeandaliwa hasa kwa matumizi ya mizunguko ya kuongeza shughuli ya turubini za upepo. Haipaswi kurejewa kama standa ya pekee ya mizunguko ya PV-BESS.

Vile vile, IEEE C57.159 inatoa maelekezo kwa matumizi ya mizunguko ya photovoltaic iliyosambazwa lakini haichukui standa za jumla za ubunifu, utajuzi, na uunganishaji wa mtandao wa mizunguko.

Kwa vifaa vya mchanganyiko, wataalamu wa uhandisi wanapaswa kufafanua mahitaji yanayotumika kwa kujitenga na kuthibitisha kama masharti maalum yana uhusiano na mfumo uliochaguliwa wa mizunguko.

8. Kuchagua Mafuta ya Kupambana kwa Transformer za Jua na BESS

Uchaguzi wa mafuta ya kupambana unapaswa kufikiria utendaji wa dielektriki, usambazaji wa joto, ulinzi wa moto, na mambo ya mazingira.

8.1 Transformer za Mafuta ya Madini

Mafuta ya madini bado ni kawaida kama mafuta ya kupambana na ya kusukuma transformer zilizopakwa kwa mafuta.

Faida zake zinajumuisha mbinu za uzalishaji zilizothibitika, upatikanaji kubwa, uzoefu uliopatikana katika kutumia, na gharama ya awali inayofaa kwa kawaida.

8.2 Mafuta ya Kupambana ya Ester ya Asili

Mafuta ya ester ya asili yanavyoangaziwa zaidi kwa mazingira ambapo ulinzi wa moto na utendaji wa mazingira ni muhimu.

Kulingana na mafuta ya ester ya asili yenye kifaa, yanatoa kwa kawaida:

• Pointi za moto za juu.

• Mambo ya kubadilika kwa urahisi katika mazingira.

• Mali ya kudumisha unyevu tofauti.

• Faida za uwezekano katika matumizi maalum yanayohitaji usalama wa moto.

Baadhi ya viflo ya esteri asilia ya biashara zina pointi za moto zilizo juu ya 300°C.

Hata hivyo, viflo vilivyochaguliwa vinapaswa kufanana na mfumo wa uburudishaji wa transforma, vifungo, mpangilio wa kupotosha joto, na taratibu za usambazaji.

Uchaguzi wa viflo pia unapaswa kuzingatia kanuni za kulinda dhidi ya moto zinazotumika, mahitaji ya kufunga, na maelekezo ya mazingira ya mradi.

Hakuna viflo vya esteri asilia wala ya mafuta ya madini vinapaswa kuchaguliwa kulingana na sifa moja tu ya utendaji.

9. Ukuaji wa Transformer Kwa Mradi wa PV-BESS Unaofanya Pamoja

Fikiria mfano wa uwekaji unaofanya pamoja wenye vipengele vya kubuni vifuatavyo:

• Uwezo wa inverter ya PV: 3 MW.

• Uwezo wa kutoa kwenye PCS ya BESS: 2 MW.

• Uwezo wa kuchakua wa BESS PCS: 2 MW.

• Mfumo wa kusambaza kwa voltage ya wastani: 35 kV.

• Pangazo la kawaida la kusambaza kwa AC.

Ikiwa mfumo wa udhibiti unaruhusu PV na BESS kutoa pamoja kwa uwezo wao wa juu wa nguvu ya vitendo, upeo wa jumla unaweza fikia:

3 MW + 2 MW = 5 MW

Kwa kuzingatia sababu ya nguvu ya kawaida ya 0.95, mahitaji ya karibu ya nguvu ya dhahiri ni:

S = P / PF

S = 5,000 kW / 0.95 = 5,263 kVA

Kwa hivyo, tathmini ya awali ya uhandisi inaweza kuzingatia uwezo wa transformer zinazopita nguvu hii ya dhahiri iliyohesabiwa, kulingana na kazi inayohitajika, hali za ukarafu, na viashiria vinavyotumika.

Hata hivyo, uteuzi wa halisi unahitaji kuchunguza sababu nyingine pia.

Kwa mfano, ikiwa kiongozi wa mchakato wa uwekaji wa umeme unazima uhamisho wa jumla hadi 4 MW, hali ya kuzimua transformer inayofuata inaweza kuwa tofauti.

Vile vile, kukocha batari inaweza kutengeneza hali za mtiririko wa umeme zaidi kulingana na jinsi ya chanzo cha nishati—kama ni kutoka kwa uzalishaji wa jua, mtandao wa umeme, au wote wawili.

Ukubwa wa mwisho wa transformer unapaswa kuamuliwa kutokana na kikoa cha kufanya kazi kamili kinachojumuisha:

1. Uhamisho wa juu wa PV na BESS kwa wakati mmoja.

2. Uingizo wa juu uliopakiwa kutoka kwa mtandao wa umeme.

3. Mipaka ya kufanya kazi ya nguvu ya kurejeshwa.

4. Uzima wa harmoniki.

5. Mizigo ya kusaidia ya transformer.

6. Joto la mazingira.

7. Ukuwepo wa upanuzi wa uwezo katika baadaye.

8. Hali za kuzima zinazoruhusiwa.

Kwa transformer zenye mizunguko mingi, kila mizunguko pia lazima uchunguzwe kuhusu uwezo wake wa kibinafsi na mipaka ya sasa.

Kanuni muhimu ni kupangalia ukubwa wa transformer kwa hali za kuvutia zaidi za umeme na joto za kufanya kazi, si tu jumla ya vipengele vya kuvutia vya vifaa vilivyopakwa.

10. Suluhisho la Transformer ya Kupanda Mshahara ya PV-BESS ya Jiangsu Dingxin Electric

Jiangsu Dingxin Electric ni mtengenezaji wa transformer za usambazaji, transformer za nguvu, na vituo vya awali vya kuvunja vinavyotumika katika masoko ya kimataifa ya miundombinu ya umeme.

Na uzoefu zaidi ya miaka 30 katika sekta ya transformer, Dingxin inatoa msaada wa ujenzi wa uzalishaji na wa matumizi kwa miradi ya nishati ya kisasa, usambazaji wa viwanda, na miradi ya watalii.

10.1 Transformer Zilizotengenezwa Kwa Miradi ya Nishati ya Jua na Kuhifadhi Kwenye Bateri

Matumizi ya PV na BESS mara nyingi yanahitaji mpangilio tofauti wa umeme kuliko miradi ya kawaida ya usambazaji ya biashara.

Dingxin inafanya kazi pamoja na wateja kuchunguza mahitaji ya mradi maalum yanayohusiana na:

• Ukubwa wa mizani ya mashine ya kubadilisha umeme wa kati ya juu.

• Mifumo ya kuunganisha kionekesi cha PV na kionekesi cha mfumo wa uhifadhi wa nishati (BESS PCS).

• Mchanganyiko wa voltaji ya msingi na ya pili.

• Kuwa kuna ujumbe mdogo mmoja au zaidi.

• Vikundi vya mwelekeo wa mashine ya kubadilisha umeme.

• Mahitaji ya upinzani.

• Uchaguzi wa likidu la kuvunja umeme.

• Mifumo ya kuchukua joto.

• Mifumo ya kifaa cha nje.

• Vifaa vya ulinzi na kufuatilia.

Kwa miradi inayohusisha mifumo ya kusukuma kwa daraja la 35 kV, muundo wa kawaida wa kituo cha umeme kinaweza kuchunguzwa kulingana na voltage iliyotakiwa, uwezo, mpangilio wa vifaa vya kuvunjika na hali za kufupishwa.

msaada wa Uhandisi wa Mtiririko wa Umeme Kwa Sambamba

Uunganisho wa kudumu wa PV na BESS unahitaji ushirikiano kati ya muundo wa transforma na uhandisi wa umeme wa kiwango cha mfumo.

Wakati wa kuchunguza maelezo ya teknolojia, mambo muhimu yanayotarajiwa kuchunguzwa ni:

Tathmini ya joto: Thibitisha mzunguko wa kusukuma, maji ya mazingira, na ongezeko la joto la mizizi.

Tathmini ya harmoniki: Angalia data ya harmoniki ya inverter na PCS ili kubaini ikiwa hitaji la kuhesabu zaidi ya upotezaji au matumizi ya muundo ni lazima.

Mpangilio wa umeme: Linganisha voltage ya kuzungusha, upinzani, kikundi cha vector, na mpangilio wa kujisajili kwa mfumo wa umeme wa mchanganyiko.

Ukubaliano wa ulinzi: Linganisha mahitaji ya ulinzi wa transforma na mpangilio wa kurejesha na kufungua wa mfumo.

Ujaribisho na usajili: Thibitisha mahitaji ya IEEE/IEC yanayotumika, masharti ya kukubali katika uzalishaji, na wasifu wa teknolojia kabla ya uzalishaji.

Dingxin inaweza kusaidia majadiliano juu ya vipengele vya transforma vilivyofanyiwa kwa ajili ya wafanyabiashara wa EPC za jua, wanaotengeneza malengo ya nishati ya kudumu, na wafanyabiashara wa kujumlisha BESS.

Ratizo halisi ya bidhaa, hali ya utii, ukubwa wa ujaribisho, na mpangilio unaozimika unapaswa kuthibitishwa dhidi ya wasifu wa teknolojia ya mradi maalum.

11. Maswali ya mara nyingi kuhusu Transforma za Kukimbia PV-BESS

Transforma ya mtiririko wa nguvu kwa mwelekeo mwingine ni nini?

Transforma ya mtiririko wa nguvu kwa mwelekeo mwingine ni transforma inayotumika katika mfumo wa umeme ambapo nguvu ya kazi inaweza kushuka kwa mwelekeo wowote.

Mashin za kubadilisha ya AC za kawaida zinaweza kubadilisha nguvu katika mwelekeo wa mbili, lakini matumizi ya mchanganyiko ya nishati ya kisasa yanaweza kutahitaji utathmini zaidi ya mzunguko wa mzigo, harmoniki, udhibiti wa voltage, na ulinzi.

Mashin ya kubadilisha ya BESS inatofautiana vipi na mashin ya kubadilisha ya jua ya kawaida?

Mashin ya kubadilisha ya BESS inaweza kufanya kazi chini ya hali za kuchakua, kutoa, kuwa imeshikwa, na usaidizi wa nguvu ya kureaktif.

Kulingana na matumizi ya kawaida ya ujenera wa jua, mchoro wa kufanya kazi unaweza kujumuisha mzunguko tofauti wa mzigo na mahitaji ya ubora wa nguvu.

Uundaji wa mashin ya kubadilisha unapaswa kufanana na sifa halisi za PCS na hali za kufanya kazi ya mfumo.

Je, mashin moja ya kubadilisha inaweza kuunganisha inverta za PV na vifaa vya PCS vya BESS?

Ndiyo. Mchonga wa mashin ya kubadilisha uliofungwa unaweza kufanyika ikiwa muundo wa umeme, ratiba za winding, viwango vya voltage, ushirikiano wa ulinzi, na uwezo wa joto unauundwa vizuri.

Chaguzi zinajumuisha busi ya chini ya voltage ya kawaida au muundo wa transforma yenye mizizi mingi.

Uhamisho wa nguvu kwa mwelekeo wa kinyume unasababisha kushibishwa kwa transforma?

Hapana kwa mwenyewe.

Kushibishwa kwa msingi huhusiana na hali za uendeshaji wa magnetic kama vile uwiano mkubwa wa voltage-kwa-frequency, bias ya DC, au hali maalum za muda mfupi.

Mwelekeo wa kawaida wa nguvu ya AC ya kazi pekee hausababishi kushibishwa kwa msingi wa transforma kwa kawaida.

Je, transforma za K-factor ni lazima kwa uwekaji wa BESS?

Hapana. Uzito wa harmonic unapaswa kutathminiwa kwa kutumia spectrum ya sasa ya PCS na njia ya kujenga transforma inayofaa.

Uainisho maalum wa K-factor usifanywe kuhusishwa na lazima kwa kila transforma ya BESS ya kujazwa kwa maji.

Je, OLTC inahitajika kwa kituo cha kukuza cha PV-BESS?

Si lazima.

Mahitaji ya OLTC yanaendelea kulingana na hali za voltage ya wavu, uwezo wa inverter wa kutoa nguvu ya kinyume, strategia ya udhibiti wa mtandao, na maelezo ya mradi.

Mengi ya mafunzo mengi yanatumia mpangilio wa kujitenga kwa kutumia vifaa vya kusambaza umeme pamoja na udhibiti wa voltage wa inverter na wa mtandao.

Ni vipi vya kisasa vinavyotumika kwa transformers za PV-BESS?

Marejeleo yanayohusiana yanaweza kujumuisha IEEE C57.159, IEEE C57.12.00, IEEE C57.110, IEC 60076-1, IEC 60076-2, IEC 60076-5, na miongozo ya kusakinisha yanayotumika.

Mahitaji ya kuunganisha na mtandao inapaswa kuchunguzwa kwa njia ya pekee.

Mfanyabiashara wa transformers anaweza kumsaidia mradi wa PV-BESS uliounganishwa kwa njia ya mchanganyiko?

Mfanyabiashara anaweza kusaidia kuchagua transformer kulingana na mradi, mpangilio wa mizizi, tathmini ya upotezi, ubunifu wa uchujio, tathmini ya utendaji wa joto, kuchagua vifaa vya ziada, na wasifu wa majaribio ya uzalishaji.

Sifa za mwisho za vifaa vinapaswa kufanywa kwa ushirikiano kati ya mfanyakazi wa EPC, muuzaji wa PCS, mhandisi wa mtandao, na mfanyabiashara wa transformers.

12. Hitimisho: Uundaji wa Mifumo Inayoweza Kuaminiwa Mifumo ya Umeme ya PV-BESS

Kama kujengwa kwa nishati ya jua na uhifadhi wa nishati ya betri unavyoongezeka, uchaguzi wa mabadilishaji unavyobadilika zaidi ya uwezo wa kawaida wa kichwa na ubaguzi wa voltage.

Mwenye uaminifu kituo cha kuchukua tensioni cha PV lazima usaidie tabia za mfumo wa nishati ya kisasa yenye chanzo kimoja au zaidi wakati unaohifadhi utendaji wa kutosha wa joto, dielektriki, na umeme.

Mazingatio muhimu ya uhandisi iko katika:

• Mtiririko wa nguvu ya shughuli na ya kinyume.

• Miongozo ya kuchakua na kutoa kwa kubadilika.

• Tabia ya sasa ya harmoniki.

• Ukomo wa joto wa mabadilishaji na ukatili wa uvinyo.

• Ondoa ya voltage na uchaguzi wa tap.

• Sasa ya kushindwa kutoka kwa chanzo zaidi ya moja na ushirikiano wa ulinzi.

• Vitendo vya IEEE/IEC vinavyotumika.

• Uaminifu wa muda mrefu na mahitaji ya matengenezo.

Kwa miradi kubwa ya nishati yenye uwezo wa kujiendeleza, ushirikiano wa awali kati ya wafabirika wa transforma, watoa huduma wa EPC, watoa PCS, na maingeni wa umeme wanaweza kupunguza hatari za ujumuishwaji na kuboresha ufanani wa kifaa.

Omba transforma maalum ya kuongeza ya PV-BESS

Unapanga mradi wa mchanganyiko wa jua na kukusanya nishati au kuboresha kituo cha umeme cha nishati yenye uwezo wa kujiendeleza chaliopo?

Jiangsu Dingxin Electric hutoa transforma maalum na suluhisho za kituo cha umeme kilichojumuishwa kwa ajili ya uzalishaji wa umeme wa jua, kukusanya nishati kwa bateria, na usambazaji wa umeme wa voltage ya wastani.

Timu yetu inaweza kuchambua mahitaji yako ya umeme, ikiwa ni pamoja na uwezo wa transforma, voltage ya mfumo, mpangilio wa sarafu, vifaa vya ulinzi, na standad za uhandisi zinazotumika.

Wasiliana na Dingxin Electric ili kuomba uchambuzi wa vitambulisho vya transforma kwa mradi maalum au RFQ ya kiufundi.

Tovuti: https://www.dishinelectric.com/