Hvad er de almindelige fejl, der opstår under drift af udstyr relateret til industriel og kommerciel energilager?

Som en vigtig del af det nye energisystem er den stabile drift af kommercielle og industrielle energilagringssystemer direkte relateret til energiudnyttelseffektiviteten og virksomhedens økonomiske fordele. Med den hurtige vækst i installeret kapacitet af kommercielle og industrielle energilagring er udstyrshåndicaphastigheden blevet et nøglefaktor, der påvirker investeringsafkast. Ifølge data fra Kina Electricity Council nåede andelen af uforudsete stopninger af energilagringsstationer mere end 57% i 2023, og over 80% af dem skyldtes problemer som udstyrsdefekter, systemanomalier og omfattende integration. I min årelange praksis med kommerciel og industriel energilagring har jeg håndteret forskellige systemfejl. Nu vil jeg systematisk analysere de almindelige fejltyper, årsager og løsninger for hver subsystem i kommercielt og industriel energilagring udstyr for at give praktisk vejledning for systemdrift og vedligeholdelse.

1. Almindelige Fejl og Årsagsanalyse af Batterisystemer

Batterisystemet, som er det centrale energilagringselement i energilagringsystemet, påvirker direkte systemets samlede ydeevne.

1.1 Batteri Aldring

Batterialdring er en af de mest almindelige fejltyper i kommercielle og industrielle energilagringsystemer, hovedsagelig udtrykt som cykluslivsløb-nedgang, intern modstand-øgning og energitæthed-nedgang. I mine feltundersøgelser, ifølge 2023 data, når en 2,5-årig servicecyklus, når kapacitetsnedgangen for lithium-jern-fosfat-batterier når 28%, og ternære lithium-batterier når 41%, langt over forventningen i branchen. Denne nedgang er hovedsagelig forårsaget af faktorer som batterimaterialaldring, elektrodestrukturændringer og elektrolytdekomposition, hvilket fører til en nedgang i batteriets energilagringskapacitet og en reduktion i systemets samlede effektivitet.

1.2 Termisk Udbredelse

Termisk udbredelse er den farligste fejltype i batterisystemet. Når den optræder, kan det føre til brand eller endda eksplosion. I min erfaring med at håndtere nødsituationer, er termisk udbredelse normalt forårsaget af abnormale temperaturgrader. Når den interne temperatur i batteriet overstiger 120°C, kan en kædereaktion blive udløst. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, jeg var involveret i, overskred temperaturen i batterimodulen 15°C, hvilket udløste BMS beskyttelsesmekanismen og fik systemet til at lukke ned. Induceringerne af termisk udbredelse inkluderer overladning, overaftladning, ekstern kortslutning, intern mikrokortslutning og mekanisk skade. Herunder er usammenhængenhed indeni batteriet den primære risikofaktor.

1.3 Oksidation og Korrosion af Batteriforbindelser

Oksidation og korrosion af batteriforbindelser er almindelige, men ofte overseet fejl i kommercielle og industrielle energilagringsystemer. I højfugtige miljøer, som jeg har mødt mange gange i kystprojekter, er batteriforbindelser tilbøjelige til oksidation, hvilket resulterer i øget kontaktmodstand, hvilket på sin side forårsager lokalt overophedning og termisk udbredelse. For eksempel under "retur af sydlig fugt" i Guangdong, dukkede der op store mængder kondenseret vand inde i nogle energilagringskabinet, hvilket forårsagede forbindelsesoksidation og hyppige systemnedbrud. Desuden er lekkage af elektrolyt og gasudvikling indeni batteriet også almindelige fejl, hvilket kan føre til batteriydeevnesnedgang og sikkerhedsrisici.

2. Almindelige Fejl og Årsagsanalyse af Batteristyringssystem (BMS)

BMS er "hjerne" i energilagringsystemet, ansvarlig for batteritilstandsovervågning, beskyttelse og styring.

2.1 Kommunikationsfejl

Kommunikationsfejl er den mest almindelige problem hos BMS, der udgør 34% af BMS-relaterede fejl. I mit daglige debug-arbejde viser kommunikationsfejl sig hovedsagelig som BMS' evne til at interagere normalt med det overordnede system, uden at kunne overføre batteritilstandsdata eller modtage kontrolkommandoer. Dette er normalt forårsaget af faktorer som CAN bus-forstyrrelse, dårlig forbindelseskontakt og protokolinkompatibilitet. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, var kommunikationsprotokollen mellem BMS og PLC inkompatibel, hvilket resulterede i, at ladnings- og afladningskommandoer ikke kunne udføres korrekt, og systemeffektiviteten sank med over 20%.

2.2 SOC/SOH Estimationsafvigelse

SOC/SOH estimationsafvigelsen er en anden almindelig fejl hos BMS. I projekter, jeg har delttaget i, hvis SOC estimationsfejlen overstiger 8%, vil det få ladningen til at afbrydes for tidligt eller for sent, hvilket påvirker batterilevetiden og systemeffektiviteten. SOC estimationsafvigelsen er hovedsagelig forårsaget af faktorer som temperaturindflydelse, batteriusammenhængenhed, utilstrækkelig strømsensorpræcision og algoritme-defekter. For eksempel, i et energilagringsprojekt i et højt temperaturmiljø, var SOC estimationsfejlen hos BMS så høj som 12%, hvilket resulterede i, at batteriet ikke blev fuldt ud udnyttet, og dette påvirkede alvorligt indtægten.

2.3 Firmware Version Konflikter og Software Defekter

Firmware version konflikter og software defekter er også almindelige problemer hos BMS. Med forbedringen af intelligensniveauet i energilagringsystemer, stiger softwarens kompleksitet, og software-sårbarheder og kompatibilitetsproblemer bliver stadig mere fremherskende. For eksempel havde Tesla Model 3 en situation, hvor BMS firmware version V12.7.1 var inkompatibel med kontrolsystemet, hvilket resulterede i, at 12% af bil-ejere oplevede abnormale opladninger. Desuden er degradationsniveauet af BMS sensorpræcision og abnormale dataindsamling også almindelige fejl, som kan være forårsaget af faktorer som sensoraldring, elektromagnetisk forstyrrelse og signaltransmissionsproblemer.

3. Almindelige Fejl og Årsagsanalyse af Strømkonverteringssystem (PCS)

PCS er det centrale udstyr for elektrisk energikonvertering i energilagringsystemet, ansvarlig for konvertering af direkte strøm til alternativ strøm eller omvendt.

3.1 Effektivitetsnedgang

Effektivitetsnedgang er det mest almindelige problem hos PCS, hovedsagelig udtrykt som en nedgang i ladnings- og afladningskonverterings-effektivitet. I det faktiske målingsarbejde, jeg har udført, ifølge testdata, er den gennemsnitlige ladningskonverterings-effektivitet for traditionelle to-level PCS 95% (over 30% belastning), og afladningskonverterings-effektiviteten er 96% (over 30% belastning); mens PCS, der bruger T-type tre-level inverter, har en gennemsnitlig ladningskonverterings-effektivitet på 95,5% (over 30% belastning) og en afladningskonverterings-effektivitet på 96,5% (over 30% belastning). Effektivitetsnedgangen er normalt forårsaget af faktorer som aldring af IGBT/MOSFET-moduler, dårlig køling og urimelige kontrolstrategier. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, blev PCS drevet ved høje temperaturer i lang tid, hvilket førte til aldring af IGBT-moduler, effektiviteten sank til under 93%, og systemets indtægt sank med 15%.

3.2 Overbelastningsbeskyttelsesfejl

Overbelastningsbeskyttelsesfejl er en anden almindelig fejl hos PCS, som kan føre til udstyrsskade eller endda brand. I de fejlhåndteringssager, jeg har oplevet, er overbelastningsbeskyttelsesfejl normalt forårsaget af faktorer som urimelig design af beskyttelseskredsløbet, degradationsniveauet af sensorpræcision og kontrollogikfejl. For eksempel, i et energilagringsprojekt, kunne PCS ikke udløse overbelastningsbeskyttelse i tide, da belastningen pludselig steg, hvilket resulterede i kondensatorbrand, systemet var ude af drift i 2 dage, og tabet oversteg 100.000 yuan. Desuden er inverterfejl, overdreven harmonier og ustabil output spænding/strøm også almindelige problemer hos PCS, som kan være forårsaget af faktorer som komponentaldring, dårlig køling og kontrolalgoritme-fejl.

3.3 Utilstrækkeligt Korrosionsbestandighedsklasse

Utilstrækkelig korrosionsbestandighedsklasse er en speciel fejl hos PCS i kommercielle og industrielle energilagringsystemer, især i kystområder eller højt-fugtige områder. I de projekter, jeg har været til i Guangdong, vil utilstrækkelig korrosionsbestandighedsklasse føre til PCB-kort korrosion, oxidation af kabelforforkninger og komponentydeevnesnedgang. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt i Guangdong, på grund af utilstrækkelig korrosionsbestandighedsklasse hos PCS, under "retur af sydlig fugt", blev PCB-kortet korroderet, hvilket resulterede i abnormale flerkanals signaler, og systemet kunne ikke fungere normalt.

4. Almindelige Fejl og Årsagsanalyse af Temperaturkontrolsystemer

Temperaturkontrolsystemet er nøglen til at sikre sikkert drift af energilagringsystemet, hovedsagelig opdelt i luftafkøling og væskafkølingsschemas.

4.1 Dårlig Afkøling

Dårlig afkøling er det mest almindelige problem hos temperaturkontrolsystemet, som kan føre til en stigning i batteritemperaturen, en nedgang i effektiviteten og en forkortelse af levetiden. I de termiske ledelsesprojekter, jeg har deltaget i, ifølge forskning, for hvert 10°C stigning i batteritemperaturen, vil dens cykluslevetid forkortes med ca. 50%. Dårlig afkøling er normalt forårsaget af faktorer som radiatorfouling, ventilatorfejl, urimelig luftkanaldesign og høj omgivelserstemperatur. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, på grund af radiatorfouling, oversteg batteritemperaturen 45°C, udløste BMS beskyttelse, systemeffektiviteten sank med 18%, og indtægten sank med ca. 80.000 yuan/år.

4.2 Lækage i Væskafkølingssystem

Lækage i væskafkølingssystem er en af de mest farlige fejl i temperaturkontrolsystemet. Lækage vil ikke kun føre til utilstrækkelig kølevæske og påvirke afkølingsresultatet, men kan også forårsage batterikortslutning og elektriske fejl. I det vedligeholdelsesarbejde af væskafkølingssystemer, jeg har udført, lækage i væskafkølingssystem er normalt forårsaget af faktorer som tætningsaldring, rørsvingbrud og forbindelseslosning. For eksempel, i et energilagringskabinet i en LNG-modboltanlæg, på grund af tætningsaldring, opstod der lækage af kølevæske, der opstod store mængder kondenseret vand inde i kabinetet, og systemet stoppede hyppigt. Ifølge testdata, stiger PTFE-tætningshårthed fra 65 Shore D ved rumtemperatur til 85 Shore D ved -70°C, og kompressionsreboundrate falder med 40%, hvilket er den primære årsag til lækage.

4.3 Ujævn Temperaturkontrol

Ujævn temperaturkontrol er et almindeligt problem i væskafkølingssystemer, som kan føre til forværring af intern usammenhængenhed i batteripakken. I de væskafkølingssystemdesign-projekter, jeg har deltaget i, ujævn temperaturkontrol er normalt forårsaget af faktorer som urimelig design af væskafkøling-rør, ujævn flowfordeling og kontrolalgoritme-fejl. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, urimelig design af væskafkøling-rør førte til en temperaturforskelle på mere end 10°C i batteripakken, accelererede batterialdring og forkortede systemlevetiden med 30%.

5. Almindelige Fejl og Årsagsanalyse af Energistyringssystem (EMS)

EMS er "kommandant" i energilagringsystemet, ansvarlig for systemdriftsstrategioptimering og energidispatching.

5.1 Algoritme-defekter

Algoritme-defekter er det mest almindelige problem hos EMS, som kan føre til urimelige opladnings- og afladningsstrategier og reduceret indtægt. I de energistyringsoptimeringsprojekter, jeg har deltaget i, for eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, EMS algoritme-defekter førte til, at det ikke kunne præcis forudsige den optimale opladnings- og afladningstid, når strømpriserne fluktuerer hyppigt, og årlig indtægt sank med ca. 15%. Algoritme-defekter er normalt forårsaget af faktorer som upræcise modeller, utilstrækkelig historisk data og urimelige parameterindstillinger.

5.2 Kommunikationsafbrydelse

Kommunikationsafbrydelse er en anden almindelig fejl hos EMS, som kan føre til, at systemet ikke kan modtage overordnede kommandoer eller overføre driftsdata. I det kommunikationsdebug-arbejde, jeg har udført, er kommunikationsafbrydelse normalt forårsaget af faktorer som protokolinkompatibilitet, netværksforstyrrelser og hardwarefejl. For eksempel, i et kommercielt og industriel energilagringsprojekt, var kommunikationsprotokollen mellem EMS og strømningsnetværksdispatch-systemet inkompatibel. Når strømpriserne ændrede sig i realtid, kunne opladnings- og afladningsstrategier ikke justeres i tide, hvilket resulterede i en reduktion på mere end 20% i arbitrage-indtægt. Desuden er datasikkerhedssårbarheder også almindelige problemer hos EMS, som kan føre til systemangreb eller datalæk. Ifølge 2023 data, var tre datalækager relateret til MOVEit-angreb blandt de ti største datalækager, der påvirkede over en million mennesker.

I den faktiske drift og vedligeholdelse af kommercielle og industrielle energilagringsystemer, har vi frontlinjepraktikere behov for at identificere disse fejltyper præcist, forstå deres årsager dybt, og derefter træffe målrettede løsninger. Kun på denne måde kan vi sikre systemets stabile drift, forbedre energiudnyttelseffektiviteten, og hjælpe virksomheder med at opnå bedre økonomiske fordele, samtidig med at bidrage til opbygningen af et nyt energisystem.