Koje su uobičajene greške koje se pojavljuju tijekom rada opreme vezane uz industrijsko i trgovinsko pohranjivanje energije

Kao važan dio novog energetskog sustava, stabilno funkcioniranje komercijalnih i industrijskih sustava za pohranu energije direktno je povezano s učinkovitosti korištenja energije i ekonomskim koristima poduzeća. S brzim rastom instalirane snage komercijalne i industrijske pohrane energije, stopa otkaza opreme postala je ključni faktor koji utječe na povrat investicija. Prema podacima Kineskog električnog svjetskog savjeta, u 2023. godini udio neplaniranih isključivanja stanica za pohranu energije dosegao je više od 57%, a više od 80% tih incidenta bilo je uzrokovano problemima poput defektnih oprema, anormalnosti sustava i širokoj integraciji. U svojoj dugogodišnjoj praksi na polju komercijalne i industrijske pohrane energije, susrelo sam razne propale sustave. Sada ću sistematski analizirati uobičajene vrste grešaka, uzroke i rješenja svakog podsustava opreme za pohranu energije kako bih pružio praktična upute za održavanje i rad sustava.

1. Uobičajene greške i analiza uzroka sustava baterija

Sustav baterija, kao glavna jedinica za pohranu energije u sustavu pohrane energije, njegove greške direktno utječu na ukupnu performansu sustava.

1.1 Starenje baterija

Starenje baterija je jedna od najčešćih vrsta grešaka u komercijalnim i industrijskim sustavima za pohranu energije, glavno se manifestira kao oslabljenje ciklusnog života, povećanje unutrašnjeg otpora i smanjenje gustoće energije. U mojim terenskim istraživanjima, prema podacima iz 2023., nakon servisnog ciklusa od 2,5 godine, kapacitet fosfatnih litijevih baterija oslabljen je za 28%, a ternarnih litijevih baterija za 41%, što je daleko premašilo očekivanja industrije. Ovo oslabljenje uglavnom je uzrokovano faktorima poput starenja materijala baterija, promjena strukture elektroda i dekompozicije elektrolita, što dovodi do smanjenja kapaciteta pohrane energije baterija i smanjenja ukupne učinkovitosti sustava.

1.2 Termodiverzija

Termodiverzija je najopasnija vrsta grešaka u sustavu baterija. Kada se dogodi, može dovesti do požara ili čak eksplozije. U mom iskustvu u rješavanju hitnih slučajeva, termodiverzija obično je uzrokovana abnormalnim temperaturnim gradijentima. Kada unutarnja temperatura baterije premaši 120°C, može se pokrenuti lančana reakcija. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije u kojem sam sudjelovao, razlika temperature modula baterije premašila je 15°C, što je pokrenulo mehanizam zaštitu BMS-a i dovelo do isključivanja sustava. Faktori koji dovode do termodiverzije uključuju preopterećenje, preiskorijenjivanje, vanjski kratak spoj, unutarnji mikroskrat i mehaničke oštećenja. Među njima, neslaganje unutar baterije je glavni rizični faktor.

1.3 Oksidacija i korozija spojeva baterija

Oksidacija i korozija spojeva baterija su uobičajene, ali lako zanemarljive greške u komercijalnim i industrijskim sustavima za pohranu energije. U okruženjima visoke vlažnosti, koje sam mnogo puta susreo u obalnim projektima, spojevi baterija su skloni oksidaciji, što dovodi do povećanja kontaktnog otpora, što na svoj red dovodi do lokalnog pregrejanja i termodiverzije. Na primjer, tijekom "povratka južne vlažnosti" u Guangdongu, unutar nekoliko ormarića za pohranu energije pojavi se velika količina kondenzirane vode, što je dovelo do oksidacije spojeva i čestih isključivanja sustava. Također, curenje elektrolita i emitovanje gasa unutar baterija također su uobičajene greške, koje mogu dovesti do degradacije performansi baterija i sigurnosnih rizika.

2. Uobičajene greške i analiza uzroka Battery Management System (BMS)

BMS je "mozak" sustava za pohranu energije, zadužen za nadgledanje stanja baterija, zaštitu i upravljanje.

2.1 Greške u komunikaciji

Greške u komunikaciji su najčešći problem BMS-a, čine 34% BMS-relativnih grešaka. U svakodnevnom radu na podešavanju, greške u komunikaciji su glavno manifestirane kao nemoć BMS-a da normalno interagira s gornjim slojem sustava, te da ne može prenositi podatke o stanju baterija ili primati naredbe za upravljanje. To je obično uzrokovano faktorima poput interferencije CAN busa, lošeg kontakta spojeva i nekompatibilnosti protokola. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije, protokol komunikacije između BMS-a i PLC-a bio je nekompatibilan, što je dovelo do nemogućnosti točnog izvršavanja naredbi za punjenje i ispunjenje, a učinkovitost sustava smanjila se za više od 20%.

2.2 Odstupanje procjene SOC/SOH

Odstupanje procjene SOC/SOH je još jedna uobičajena greška BMS-a. U projektima u kojima sam sudjelovao, ako greška procjene SOC-a premaši 8%, to će dovesti do prekasnog ili prematurega završetka punjenja, što utječe na životnost baterija i učinkovitost sustava. Odstupanje procjene SOC-a uglavnom je uzrokovano faktorima poput utjecaja temperature, neslaganja baterija, nedovoljnoj preciznosti senzora struje i defektima algoritama. Na primjer, u projektu pohrane energije u visokotemperaturnom okruženju, greška procjene SOC-a BMS-a dosla je do 12%, što je dovelo do nepotpunog iskorištavanja baterija i ozbiljnog utjecaja na prihod.

2.3 Konflikt verzija firmvera i softverski defekti

Konflikt verzija firmvera i softverski defekti također su uobičajeni problemi BMS-a. S poboljšanjem razinu inteligencije sustava za pohranu energije, složenost softvera raste, a ranjivosti softvera i probleme kompatibilnosti postaju sve očitiji. Na primjer, Tesla Model 3 jednom je imao situaciju gdje je verzija firmvera BMS-a V12.7.1 bila nekompatibilna s kontrolnim sustavom, što je dovelo do anormalnog punjenja za 12% vlasnika automobila. Također, degradacija točnosti senzora BMS-a i anormalna skupljanja podataka također su uobičajene greške, koje mogu biti uzrokovane faktorima poput starenja senzora, elektromagnetske interferencije i problema sa prenosem signala.

3. Uobičajene greške i analiza uzroka Power Conversion System (PCS)

PCS je ključna oprema za pretvorbu električne energije u sustavu za pohranu energije, zadužen za pretvaranje strujnog toka u napajanje ili obrnuto.

3.1 Pad učinkovitosti

Pad učinkovitosti je najuobičajeniji problem PCS-a, glavno se manifestira kao smanjenje učinkovitosti pretvorbe punjenja i ispunjenja. U stvarnim mjerenjima koja sam izvršio, prema testnim podacima, prosječna učinkovitost pretvorbe punjenja tradicionalnog dvoslojnog PCS-a iznosi 95% (nad 30% opterećenja), a učinkovitost pretvorbe ispunjenja iznosi 96% (nad 30% opterećenja); dok PCS koji koristi T-tip trooslovne invertere ima prosječnu učinkovitost pretvorbe punjenja od 95,5% (nad 30% opterećenja) i učinkovitost pretvorbe ispunjenja od 96,5% (nad 30% opterećenja). Pad učinkovitosti obično je uzrokovan faktorima poput starenja IGBT/MOSFET modula, lošeg otopljivanja i nerazumnih strategija upravljanja. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije, PCS je duže vrijeme radio na visokoj temperaturi, što je dovelo do starenja IGBT modula, učinkovitost je pala ispod 93%, a prihod sustava smanjio se za 15%.

3.2 Neuspjeh zaštite od preopterećenja

Neuspjeh zaštite od preopterećenja je još jedna uobičajena greška PCS-a, koja može dovesti do oštećenja opreme ili čak požara. U slučajevima rješavanja grešaka koje sam doživio, neuspjeh zaštite od preopterećenja obično je uzrokovan faktorima poput nerazumnog dizajna zaštitnog kruga, degradacije točnosti senzora i grešaka u logici upravljanja. Na primjer, u projektu pohrane energije, PCS nije uspio aktivirati zaštitu od preopterećenja na vrijeme kada je opterećenje naglo poraslo, što je dovelo do spaljenja kondenzatora, sustav je bio isključen 2 dana, a gubitak premašio 100.000 yuana. Također, greške invertora, previsoki harmonici i nestabilna izlazna napona/struja također su uobičajeni problemi PCS-a, koji mogu biti uzrokovani faktorima poput starenja dijelova, lošeg otopljivanja i defekata algoritama upravljanja.

3.3 Nedostatak stupnja odoljivosti koroziji

Nedostatak stupnja odoljivosti koroziji je posebna greška PCS-a u komercijalnim i industrijskim sustavima pohrane energije, posebno u obalnim ili visoko-vlažnim područjima. U projektima u kojima sam bio u Guangdongu, nedostatak stupnja odoljivosti koroziji dovodi do korozije PCB ploče, oksidacije terminala provoda i degradacije performansi dijelova. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije u Guangdongu, zbog nedostatka stupnja odoljivosti koroziji PCS-a, tijekom "povratka južne vlažnosti", PCB ploča je bila korodirana, što je dovelo do anormalnih višekanalnih signala i nepravilnog rada sustava.

4. Uobičajene greške i analiza uzroka sustava za kontrolu temperature

Sustav za kontrolu temperature je ključan za osiguranje sigurnog rada sustava pohrane energije, glavno se dijeli na sheme hlađenja zrakom i tekućinom.

4.1 Loša disipacija topline

Loša disipacija topline je najuobičajeniji problem sustava za kontrolu temperature, što može dovesti do povećanja temperature baterija, smanjenja učinkovitosti i skraćivanja vremena trajanja. U projektima upravljanja toplinskim sustavima u kojima sam sudjelovao, prema istraživanjima, za svaki povećanje temperature baterija za 10°C, njen ciklusni život će se skratiti oko 50%. Loša disipacija topline obično je uzrokovana faktorima poput zabrzdanja hladnjaka, grešaka ventilatora, nerazumnog dizajna zračnih kanala i visoke ambijentalne temperature. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije, zbog zabrzdanja hladnjaka, temperatura baterija premašila je 45°C, što je pokrenulo zaštitu BMS-a, učinkovitost sustava smanjila se za 18%, a prihod smanjio se za oko 80.000 yuana/godinu.

4.2 Curenje sustava hlađenja tekućinom

Curenje sustava hlađenja tekućinom je jedna od najopasnijih grešaka u sustavu za kontrolu temperature. Curenje ne samo da dovešće do nedostatka hladnog medija i utjecat će na efekt hlađenja, već može dovesti i do kratkog spoja baterija i električnih grešaka. U radu održavanja sustava hlađenja tekućinom, curenje obično je uzrokovano faktorima poput starenja sigurnosnih proziraca, ruptura cijevi od vibracija i slabe spojeve. Na primjer, u ormariću za pohranu energije LNG prihvatne stanice, zbog starenja sigurnosnih proziraca cijevi za hlađenje tekućinom, došlo je do curenja hladnog medija, unutar ormarića pojavi se velika količina kondenzirane vode, a sustav je često isključivan. Prema testnim podacima, tvrdost PTFE sigurnosnih proziraca povećava se sa 65 Shore D na sobnoj temperaturi na 85 Shore D na -70°C, a stopa povratka kompresije smanjuje se za 40%, što je glavni uzrok curenja.

4.3 Neraspoređeno upravljanje temperaturom

Neraspoređeno upravljanje temperaturom je uobičajeni problem u sustavima hlađenja tekućinom, što može dovesti do pogoršanja unutarnje neslaganosti paketa baterija. U projektima dizajna sustava hlađenja tekućinom u kojima sam sudjelovao, neraspoređeno upravljanje temperaturom obično je uzrokovano faktorima poput nerazumnog dizajna cijevi za hlađenje tekućinom, neravnomjernog raspodjele protoka i defekata algoritama. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije, nerazuman dizajn cijevi za hlađenje tekućinom doveo je do razlike temperature od više od 10°C u paketu baterija, ubrzavajući starenje baterija i skraćujući vremena trajanja sustava za 30%.

5. Uobičajene greške i analiza uzroka Energy Management System (EMS)

EMS je "narednik" sustava pohrane energije, zadužen za optimizaciju strategije rada sustava i upravljanje energijom.

5.1 Defekti algoritama

Defekti algoritama su najuobičajeniji problem EMS-a, što može dovesti do nerazumitih strategija punjenja i ispunjenja i smanjenja prihoda. U projektima optimizacije upravljanja energijom u kojima sam sudjelovao, na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije, defekti algoritama EMS-a doveli su do nemogućnosti točnog predviđanja optimalnog vremena punjenja i ispunjenja kada su cijene struje često fluktuirale, a godišnji prihod smanjio se za oko 15%. Defekti algoritama obično su uzrokovani faktorima poput netočnih modela, nedostatka povijesnih podataka i nerazumnih postavki parametara.

5.2 Prekid komunikacije

Prekid komunikacije je još jedna uobičajena greška EMS-a, što može dovesti do toga da sustav ne može primati naredbe od gornjeg sloja ili slati podatke o radu. U radu o podešavanju komunikacije, prekid komunikacije obično je uzrokovan faktorima poput nekompatibilnosti protokola, mrežne interferencije i grešaka hardvera. Na primjer, u komercijalnom i industrijskom projektu pohrane energije, protokol komunikacije između EMS-a i sustava raspodjele struje bio je nekompatibilan. Kada su se cijene struje mijenjale u stvarnom vremenu, strategije punjenja i ispunjenja nisu se mogli pravovremeno prilagoditi, što je dovelo do smanjenja prihoda od arbitraže za više od 20%. Također, ranjivosti sigurnosti podataka također su uobičajeni problemi EMS-a, što može dovesti do napada na sustav ili curenja podataka. Prema podacima iz 2023., tri incidenta curenja podataka povezanih s napadom MOVEit nalazili su se među deset najvećih incidenta curenja podataka, utjecajući na više od milijun ljudi.

U stvarnom održavanju i radu komercijalnih i industrijskih sustava pohrane energije, mi front-linijci moramo točno prepoznati ove vrste grešaka, duboko razumjeti njihove uzroke, a zatim preduzeti ciljana rješenja. Samo na taj način možemo osigurati stabilno funkcioniranje sustava, poboljšati učinkovitost korištenja energije i pomoći poduzećima da postignu bolje ekonomske koristi, doprinoseći time izgradnji novog energetskog sustava.