Milyen gyakori hibák fordulhatnak elő az ipari és kereskedelemi energia tárolásával kapcsolatos berendezések működtetése során?

Mint az új energiarendszer egyik fontos része, a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek állandó működése közvetlenül kapcsolódik az energiahasználat hatékonyságához és a vállalati gazdasági előnyökhöz. A kereskedelmi és ipari energiatároló telepített teljesítmény gyors növekedésével a berendezések hibaráta egyre inkább befolyásolja a befektetési visszaszorítást. A Kínai Elektromos Energiaközi Tanács adatok szerint 2023-ban az energiatároló állomások tervezetlen leállásainak aránya elérte a 57%-ot, és ezeknek több mint 80%-át eszközhiányosságok, rendszeranomáliák és széleskörű integráció okozta problémák okozták. Az évek során tapasztalt gyakorlatomban a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerekkel kapcsolatos különböző rendszerhibákkal foglalkoztam. Most rendszeresen elemezem a kereskedelmi és ipari energiatároló berendezések minden alrendszere közös hiba típusait, okait és megoldásait, hogy praktikus útmutatást adjak a rendszer üzemeltetéséhez és karbantartásához.

1. A táróberendezések közös hibái és okai

A táróberendezés, amely az energiatároló rendszer központi energiatároló egysége, hibái közvetlenül befolyásolják a rendszer teljes teljesítményét.

1.1 Táróberendezés öregedése

A táróberendezés öregedése a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek leggyakrabban előforduló hibatípusa, főleg ciklusideje csökkenésével, belső ellenállás növekedésével és energiasűrűség csökkenésével jellemzik. A helyszíni felméréseimben 2023-as adatok szerint 2,5 éves szolgálati idő után a litérium-vas-foszfát akkumulátorok kapacitása 28%-kal, a ternáris litérium akkumulátorok pedig 41%-kal csökkent, ami messze meghaladja az ipari elvárásokat. Ez a csökkenés főleg a táróanyag öregedése, elektrodstruktúrák változása és elektrolit bomlása miatt következik be, ami csökkenti a táróberendezés energiatároló képességét és a rendszer teljes hatékonyságát.

1.2 Hőmérsékleti futástólteszt

A hőmérsékleti futástólteszt a táróberendezés legsúlyosabb hibatípusa. Ha bekövetkezik, akkor tűzhelyzetet vagy akár robbanást is eredményezhet. A vészhelyzetek kezelésében szerzett tapasztalataim szerint a hőmérsékleti futástólteszt általában anomális hőmérsékleti gradiens miatt kezdődik. Amikor a táróberendezés belső hőmérséklete 120°C-nél magasabb, láncreakció indulhat. Például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektemben a tárómodul hőmérsékletkülönbsége 15°C-nél nagyobb volt, ami a BMS védelmi mechanizmust aktiválta és a rendszer leállását okozta. A hőmérsékleti futástólteszt okai között szerepelnek a túlszámlázás, túlszámlázás, külső rövidzárlat, belső mikrorövidzárlat és mechanikai károsodás. Ezek közül a táróberendezés belső inkonzisztenciája a fő kockázati tényező.

1.3 Táróberendezési csatlakozók oxidálódása és korrodálódása

A táróberendezési csatlakozók oxidálódása és korrodálódása gyakori, de könnyen figyelmen kívül hagyott hiba a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerekben. Magas páratartalommal rendelkező környezetben, amit sokszor part menti projektekben találtam, a táróberendezési csatlakozók könnyen oxidálódnak, ami növeli a kapcsolódási ellenállást, ami helyi túlhőt és hőmérsékleti futástóltesztet okoz. Például a "déli pác" idején Guangdongban a kondenzált víz jelentős mennyiségű jelenléte néhány energiatároló szekrényben csatlakozók oxidálódását és rendszeres leállásokat okozta. Ezenkívül a táróberendezésben lévő elektrolit és gáz kiadódása is gyakori hiba, ami táróberendezési teljesítmény romlását és biztonsági kockázatokat okozhat.

2. A táróberendezés-kezelő rendszer (BMS) közös hibái és okai

A BMS az energiatároló rendszer "agyát" képezi, felelős a táróberendezés állapotának figyeléséért, védelméért és kezeléséért.

2.1 Kommunikációs hibák

A kommunikációs hibák a BMS leggyakoribb problémája, 34%-át teszik ki a BMS-sel kapcsolatos hibákból. Nap mint nap történő hibaelhárításom során a kommunikációs hibák főleg abban nyilvánulnak meg, hogy a BMS nem tud normál módon kommunikálni a felső szintű rendszerrel, nem tudja továbbítani a táróberendezés állapotadatait, vagy parancsokat kap. Ez általában CAN busz zavarok, rossz kapcsolódás és protokoll inkompatibilitás miatt következik be. Például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektben a BMS és a PLC közötti kommunikációs protokoll inkompatibilis volt, ami a töltési és üresítési parancsok helytelen végrehajtását okozta, és a rendszer hatékonysága 20%-nál is alacsonyabb lett.

2.2 SOC/SOH becslési eltérés

A SOC/SOH becslési eltérés egy másik gyakori BMS hiba. A részt vevő projektekben, ha a SOC becslési hiba 8%-nál nagyobb, akkor a töltés túl korán vagy túl későn ér véget, ami a táróberendezés élettartamát és a rendszer hatékonyságát befolyásolja. A SOC becslési eltérés főleg a hőmérséklet hatására, táróberendezésbeli inkonzisztenciára, elégtelen áramérzékelő pontosságra és algoritmus hiányosságaira vezethető vissza. Például egy magas hőmérsékletű környezetben működő energiatároló projektben a BMS SOC becslési hibája 12%-os volt, ami a táróberendezés nem teljes használatát és a bevétel jelentős csökkenését okozta.

2.3 Firmware verzió konfliktusok és szoftverhiba

A firmware verzió konfliktusok és szoftverhiba is gyakori BMS problémák. Az energiatároló rendszerek intelligenciafoka emelkedése mellett a szoftver komplexitása is növekszik, és a szoftver sebezhetőségei és kompatibilitási problémák egyre nagyobb szerepet játszanak. Például a Tesla Model 3-ban volt olyan eset, amikor a BMS firmware V12.7.1 verziója nem volt kompatibilis a vezérlő rendszerrel, ami 12% autótulajdonos számára anomális töltést okozott. Ezenkívül a BMS szenzor pontosságának romlása és adatszükségletek anomália is gyakori hiba, ami szenzor öregedése, elektromágneses zavarok és jelátviteli problémák miatt következhet be.

3. Az energiaátalakító rendszer (PCS) közös hibái és okai

A PCS az energiatároló rendszer központi berendezése, amely felelős az elektromos energia átalakításáért, az egyirányú áramot váltóirányú árrá, vagy fordítva.

3.1 Hatékonyság csökkenése

A hatékonyság csökkenése a PCS leggyakoribb problémája, főleg töltési és üresítési átalakítási hatékonyság csökkenésével jellemző. A valós mérési munkám során szerzett adatok szerint a hagyományos kétlépcsős PCS átlagos töltési átalakítási hatékonysága 95% (30%-nál nagyobb terhelés), a kilövési átalakítási hatékonysága pedig 96% (30%-nál nagyobb terhelés); míg a T-típusú háromlépcsős invertereket használó PCS átlagos töltési átalakítási hatékonysága 95,5% (30%-nál nagyobb terhelés), a kilövési átalakítási hatékonysága pedig 96,5% (30%-nál nagyobb terhelés). A hatékonyság csökkenése általában IGBT/MOSFET modulok öregedése, rossz hővezetés és ésszerűtlen irányítási stratégiák miatt következik be. Például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektben a PCS hosszú ideig magas hőmérsékleten működött, ami IGBT modulok öregedését okozta, a hatékonyság 93%-nál alacsonyabbra esett, és a rendszer bevételének 15%-os csökkenése következett be.

3.2 Túlterhelésvédelem hiba

A túlterhelésvédelem hiba egy másik gyakori PCS hiba, ami berendezés károsodását vagy akár tűzhelyzetet is okozhat. A hibakezelési esetekben a túlterhelésvédelem hiba általában a védelem áramkörének ésszerűtlen tervezése, szenzor pontosságának romlása és irányítási logika hibái miatt következik be. Például egy energiatároló projektben a PCS nem tudta időben aktiválni a túlterhelésvédelmet, amikor a terhelés hirtelen nőtt, ami kondenzátor károsodását, a rendszer 2 napos leállását és több mint 100 000 yuan veszteséget okozta. Ezenkívül az inverter hibák, túlzott harmonikus rezgések és instabil kimeneti feszültség/áram is gyakori PCS problémák, amiket komponens öregedése, rossz hővezetés és irányítási algoritmus hiányosságai okozhatnak.

3.3 Szellőtétel elegendetlensége

A szellőtétel elegendetlensége egy speciális PCS hiba a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerekben, különösen part menti vagy magas páratartalommal rendelkező területeken. A Guangdongban látogatott projektekben a szellőtétel elegendetlensége PCB tábla korrodálódását, vezeték végpontok oxidálódását és komponensek teljesítmény romlását okozhatja. Például egy Guangdongban lévő kereskedelmi és ipari energiatároló projektben a PCS szellőtétel elegendetlensége miatt a "déli pác" idején a PCB tábla korrodálódott, ami több csatorna jelei anomáliáját és a rendszer normál működésének megszakadását okozta.

4. A hőmérséklet-vezérlő rendszer közös hibái és okai

A hőmérséklet-vezérlő rendszer kulcsfontosságú a rendszer biztonságos működésének biztosításában, főleg légkühléses és folyadékkühléses megoldások között oszlik meg.

4.1 Rossz hővezetés

A rossz hővezetés a hőmérséklet-vezérlő rendszer leggyakoribb problémája, ami a táróberendezés hőmérsékletének növekedését, hatékonyságának csökkenését és élettartamának rövidülését okozhatja. A hőkezelési projekteim során szerzett adatok szerint a táróberendezés hőmérsékletének 10°C-os növekedése 50%-os ciklusideje csökkenést okoz. A rossz hővezetés általában sugárzó porzsolása, ventilátor hibái, ésszerűtlen levegőcsatorna tervezése és magas környezeti hőmérséklet miatt következik be. Például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektben a sugárzó porzsolása miatt a táróberendezés hőmérséklete 45°C-nél magasabbra emelkedett, ami BMS védelmet aktivált, a rendszer hatékonysága 18%-kal csökkent, és a bevétel 80 000 yuan/év alacsonyabb lett.

4.2 Folyadékkühléses rendszer lecsapása

A folyadékkühléses rendszer lecsapása a hőmérséklet-vezérlő rendszer egyik legveszélyesebb hibája. A lecsapás nem csak a hűtőanyag elegendetlenségét okozza, ami a hővezetés hatását rombolja, de táróberendezés rövidzárlatát és villamos hibákat is okozhat. A folyadékkühléses rendszerek karbantartási munkáim során a folyadékkühléses rendszer lecsapása általában a szegélyek öregedése, csövezet vibrációja és csatlakozók lökölése miatt következik be. Például egy LNG-fogadó állomás energiatároló szekrényében a folyadékkühlési csövezet szegélyeinek öregedése miatt hűtőanyag lecsapása történt, ami a szekrényben jelentős mennyiségű kondenzált vizet okozott, és a rendszer gyakran leállt. A tesztadatok szerint a PTFE szegélyek merevsége a szobahőmérséklet 65 Shore D-ról -70°C-on 85 Shore D-re emelkedett, és a nyomás visszalendülési aránya 40%-kal csökkent, ami a lecsapás fő oka volt.

4.3 Nem egyenletes hőmérséklet-vezérlés

A nem egyenletes hőmérséklet-vezérlés a folyadékkühléses rendszerek gyakori problémája, ami a táróberendezésből álló csomag belső inkonzisztenciájának súlyosbodását okozhatja. A folyadékkühléses rendszerek tervezésében részt vevő projektekben a nem egyenletes hőmérséklet-vezérlés általában a folyadékkühlési csövezetek ésszerűtlen tervezése, a folyadék eloszlásának egyenlőtlensége és irányítási algoritmus hiányosságai miatt következik be. Például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektben a folyadékkühlési csövezetek ésszerűtlen tervezése miatt a táróberendezésből álló csomagban 10°C-nél nagyobb hőmérsékletkülönbség alakult ki, ami a táróberendezés gyorsabb öregedését és a rendszer élettartamának 30%-os csökkenését okozta.

5. Az energia-kezelő rendszer (EMS) közös hibái és okai

Az EMS az energiatároló rendszer "parancsnoka", felelős a rendszer működési stratégiájának optimalizálásáért és az energia-diszpetcherizésért.

5.1 Algoritmus hiányosságai

Az algoritmus hiányosságai az EMS leggyakoribb problémája, ami ésszerűtlen töltési és üresítési stratégiákat és bevétel-csökkenést okozhat. Az energia-kezelés optimalizálásában részt vevő projektekben például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektben az EMS algoritmus hiányosságai miatt a rendszer nem tudta pontosan előre jelezni a legoptimálisabb töltési és üresítési időpontokat a villamos energia árak gyakori ingadozása mellett, és az éves bevétel 15%-kal csökkent. Az algoritmus hiányosságai általában a modell pontatlanságai, a történeti adatok hiánya és a paraméterek ésszerűtlen beállításai miatt következnek be.

5.2 Kommunikációs megszakítás

A kommunikációs megszakítás egy másik gyakori EMS hiba, ami azt okozhatja, hogy a rendszer nem tudja fogadni a felső szintű parancsokat, vagy feltölteni a működési adatokat. A kommunikációs hibaelhárítási munkáim során a kommunikációs megszakítás általában a protokoll inkompatibilitásai, a hálózati zavarok és a hardverhiba miatt következik be. Például egy kereskedelmi és ipari energiatároló projektben az EMS és a villamos energia-diszpetcherizáló rendszer közötti kommunikációs protokoll inkompatibilis volt. Amikor a villamos energia árai valós időben változtak, a töltési és üresítési stratégiák nem tudták időben alkalmazkodni, ami az árbitrázs bevételének 20%-nál nagyobb csökkenését okozta. Ezenkívül az adatbiztonsági sebezhetőségek is gyakori EMS problémák, ami rendszeres támadásokat vagy adatszivárgást okozhat. 2023-as adatok szerint a MOVEit támadással kapcsolatos három adatszivárgás a legnagyobb adatszivárgások között szerepelt, ami több mint egy millió embert érintett.

A kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek valós működésében és karbantartásában mi, a front vonalban álló gyakorlati szakembereknek pontosan fel kell ismernünk ezeket a hibatípusokat, mélyrehatóan meg kell értenünk az okukat, majd célzott megoldásokat kell alkalmaznunk. Csak így tudjuk garantálni a rendszer stabil működését, javíthatjuk az energiahasználat hatékonyságát, és segíthetünk a vállalatok jobb gazdasági előnyökhöz, hozzájárulva az új energiarendszer építéséhez.