Kādi ir visbiežākie defekti, kas rodas rīkojumu darbības laikā, kas saistīti ar rūpniecisko un komerciālo enerģijas krājumu?

Kā jauna enerģijas sistēmas svarīga daļa, komerciālo un rūpniecisko enerģijas krājēju stabila darbība tieši saistīta ar enerģijas izmantošanas efektivitāti un uzņēmuma ekonomiskajiem ieguvumiem. Ar komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja instalēto jaudu straujo pieaugumu, aprīkojuma kļūdu frekvence ir kļuvusi par galveno faktoru, kas ietekmē investīciju atdari. Saskaņā ar datiem no Ķīnas Elektroenerģijas padomes, 2023. gadā neplānoto enerģijas krājēju staciju apturumu proporcija pārsniedza 57%, un vairāk nekā 80% no tiem tika izraisīti tādiem apstākļiem kā aprīkojuma defekti, sistēmas anomalijas un plašsakaru integrācija. Savos gados praktikā komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja frontē esmu risinājis dažādas sistēmas kļūdas. Tagad sistēmiski analizēšu katras komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja aprīkojuma apakšsistēmas bieži sastopamās kļūdas, cēloņus un risinājumus, lai nodrošinātu praktisku vadību sistēmas uzturēšanai un remontam.

1. Baterijas sistēmu bieži sastopamās kļūdas un cēloņu analīze

Baterijas sistēma, kā enerģijas krājēja galvenais enerģijas krājējs, tās kļūdas tieši ietekmē sistēmas kopējo veiktspēju.

1.1 Baterijas novecošana

Baterijas novecošana ir viena no visbiežāk sastopamajām kļūdām komerciālajā un rūpnieciskajā enerģijas krājēja sistēmā, galvenokārt izpaudzies kā cikla dzīves ilguma samazināšanās, iekšējās pretestības palielināšanās un enerģijas blīvuma samazināšanās. Manās vietējās izmeklēšanās, saskaņā ar 2023. gada datiem, pēc 2,5 gadu ekspluatācijas perioda, lielā fosfāta bateriju kapacitātes samazināšanās sasniedza 28%, bet trīsciparu litija bateriju kapacitātes samazināšanās sasniedza 41%, pārsniedzot nozarenes sagaidāmos līmeņus. Šis samazinājums galvenokārt izraisīts faktoriem, piemēram, baterijas materiālu novecošanā, elektrodu struktūras izmaiņām un elektrolīta sadalīšanā, kas rezultē baterijas enerģijas krājēja kapacitātes samazināšanos un sistēmas kopējās efektivitātes samazināšanos.

1.2 Termiskās izkropļojuma situācija

Termiskās izkropļojuma situācija ir baterijas sistēmas visbīstamākā kļūda. Kad tā notiek, var izraisīt ugunsgrēku vai pat sprādzienu. Manā pieredzē, strādājot ar ārkārtas gadījumiem, termiskās izkropļojuma situācija parasti izraisīta neatbilstošiem temperatūras gradientiem. Ja baterijas iekšējā temperatūra pārsniedz 120°C, var tikt aktivizēts virkne reakciju. Piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, kurā es piedalījos, baterijas moduļa temperatūras atšķirība pārsniedza 15°C, aktivizējot BMS aizsardzības mehānismu un izraisot sistēmas apturumu. Termiskās izkropļojuma situācijas izraisītāji ietver pārmērīgu uzlādi, pārmērīgu atlādi, ārējo īssaiti, iekšējo maziem mikrosaiti un mehānisko bojājumu. Starp šiem faktoriem, baterijas iekšējā neatbilstība ir galvenais riska faktors.

1.3 Baterijas savienojumu oksidācija un korozija

Baterijas savienojumu oksidācija un korozija ir bieži sastopamas, bet viegli noliegtas kļūdas komerciālajā un rūpnieciskajā enerģijas krājēja sistēmā. Augstā mitruma vide, ko es esmu sastapies daudzos piekrastes projektos, baterijas savienojumi ir tendēti oksidēties, kas rada palielinātu kontaktu pretestību, kas savukārt izraisa lokālu pārsildīšanos un termiskās izkropļojuma situācijas. Piemēram, Gāndūnas "dzīvnieka mitruma atgriešanās" laikā, daudzās enerģijas krājēju skriniņos iekšpusē parādījās liela daudzums kondensētā ūdens, izraisot savienojumu oksidāciju un biežus sistēmas apturumus. Turklāt elektrolīta izsilpēšana un gāzu izdalīšanās baterijas iekšpusē ir arī bieži sastopamas kļūdas, kas var izraisīt baterijas veiktspējas pasliktināšanos un drošības riskus.

2. Baterijas pārvaldības sistēmas (BMS) bieži sastopamās kļūdas un cēloņu analīze

BMS ir enerģijas krājēja sistēmas "smarts", atbildīgs par baterijas stāvokļa monitoringu, aizsardzību un pārvaldību.

2.1 Sakaru kļūdas

Sakaru kļūdas ir visbiežāk sastopamā problēma BMS, veidojot 34% no BMS saistītajām kļūdām. Manā ikdienas derīgo darbos sakaru kļūdas galvenokārt izpaustas kā BMS nevarēt normāli interaktēt ar augstāko sistēmu, nevarēt pārraidīt baterijas stāvokļa datus vai saņemt kontroles komandas. Tas parasti izraisīts faktoriem, piemēram, CAN bus interferencē, slikts savienojuma kontaktā un protokolu nesaderība. Piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, BMS un PLC starpniecības protokoli nebija saderīgi, izraisot nevarēt pareizi izpildīt uzlādes un atlādes komandas, un sistēmas efektivitāte samazinājās par vairāk nekā 20%.

2.2 SOC/SOH novērtējuma kļūda

SOC/SOH novērtējuma kļūda ir otra bieži sastopama BMS kļūda. Projektos, kuros es esmu piedalījies, ja SOC novērtējuma kļūda pārsniedz 8%, tā izraisīs pārāk agrīnu vai vēlu uzlādi, ietekmējot baterijas ilgumu un sistēmas efektivitāti. SOC novērtējuma kļūda galvenokārt izraisīta faktoriem, piemēram, temperatūras ietekme, bateriju neatbilstība, nepietiekama strāvas sensora precizitāte un algoritma defekti. Piemēram, augstā temperatūras vides enerģijas krājēja projektā, BMS SOC novērtējuma kļūda bija līdz 12%, izraisot baterijas nepilnīgu izmantošanu un nopietni ietekmējot ieņēmumus.

2.3 Firmware versijas konflikti un programmatūras defekti

Firmware versijas konflikti un programmatūras defekti ir arī bieži sastopami BMS problēmas. Ar enerģijas krājēju sistēmu intelektuālā līmeņa paaugstināšanos, programmatūras sarežģītība pieaug, un programmatūras neaizsargātības un saderības problēmas kļūst arvien acīmredzamākas. Piemēram, Tesla Model 3 reiz bija situācija, kad BMS firmware versija V12.7.1 nebija saderīga ar kontrolēšanas sistēmu, izraisot 12% automobilu īpašnieku neierobežotas uzlādes. Turklāt, BMS sensoru precizitātes degradācija un nevienmērīga datu apkopošana ir arī bieži sastopamas kļūdas, kas var tikt izraisītas faktoriem, piemēram, sensoru novecošanā, elektromagnētiskā interferencē un signālu pārraidīšanas problēmās.

3. Enerģijas pārveidotāja sistēmas (PCS) bieži sastopamās kļūdas un cēloņu analīze

PCS ir enerģijas krājēja sistēmas galvenais aprīkojums elektriskās enerģijas pārveidošanai, atbildīgs par strāvas pārveidošanu no tiesāmajā strāva uz maiņstrāvi un vice versa.

3.1 Efektivitātes samazināšanās

Efektivitātes samazināšanās ir visbiežāk sastopamā PCS problēma, galvenokārt izpaudzies kā uzlādes un atlādes pārveidošanas efektivitātes samazināšanās. Manā faktiskajā mērīšanas darbā, saskaņā ar testa datiem, tradicionālas divpakāršas PCS vidējā uzlādes pārveidošanas efektivitāte ir 95% (virzienā uz augšu 30% slodzes), un atlādes pārveidošanas efektivitāte ir 96% (virzienā uz augšu 30% slodzes); savukārt T tipa trīspakāršā invertera izmantošanas PCS vidējā uzlādes pārveidošanas efektivitāte ir 95,5% (virzienā uz augšu 30% slodzes) un atlādes pārveidošanas efektivitāte ir 96,5% (virzienā uz augšu 30% slodzes). Efektivitātes samazināšanās parasti izraisīta faktoriem, piemēram, IGBT/MOSFET moduļu novecošanā, slikts siltuma izdalīšanās un neraacionālas kontrolēšanas stratēģijas. Piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, PCS ilgstoši strādāja augstās temperatūrās, izraisot IGBT moduļu novecošanos, efektivitāte samazinājās zem 93%, un sistēmas ieņēmumi samazinājās par 15%.

3.2 Pārslodzes aizsardzības kļūda

Pārslodzes aizsardzības kļūda ir otra bieži sastopama PCS kļūda, kas var izraisīt aprīkojuma bojājumu vai pat ugunsgrēku. Manā pieredzē ar kļūdu risināšanu, pārslodzes aizsardzības kļūda parasti izraisīta faktoriem, piemēram, neraacionāls aizsardzības shēmas dizains, sensoru precizitātes degradācija un kontrolēšanas loģikas kļūdas. Piemēram, enerģijas krājēja projektā, PCS nevarēja laicīgi aktivizēt pārslodzes aizsardzību, kad slodze nejauši palielinājās, izraisot kondensatoru bojājumu, sistēma nevarēja strādāt 2 dienas, un zaudējumi pārsniedza 100 000 yuanus. Turklāt, invertora kļūdas, pārmērīgas harmoniskās un nestabili izvades strāvas/sprieguma ir arī bieži sastopamas PCS problēmas, kas var tikt izraisītas faktoriem, piemēram, komponentu novecošanā, slikts siltuma izdalīšanās un kontrolēšanas algoritma defekti.

3.3 Nepietiekams anti-korozijas klase

Nepietiekama anti-korozijas klase ir īpaša PCS kļūda komerciālajā un rūpnieciskajā enerģijas krājēja sistēmā, it īpaši piekrastes vai augstā mitruma rajonos. Manā pieredzē Gāndūnas projektos, nepietiekama anti-korozijas klase var izraisīt PCB plāksnes koroziju, savienojumu oksidāciju un komponentu veiktspējas samazināšanos. Piemēram, Gāndūnas komerciālajā un rūpnieciskajā enerģijas krājēja projektā, tā kā PCS anti-korozijas klase bija nepietiekama, "dzīvnieka mitruma atgriešanās" laikā PCB plāksne tika korozēta, izraisot vairāku kanālu signālu anormalitāti un sistēma nevarēja normāli strādāt.

4. Temperatūras kontrolēšanas sistēmu bieži sastopamās kļūdas un cēloņu analīze

Temperatūras kontrolēšanas sistēma ir galvenais faktors, kas nodrošina enerģijas krājēja sistēmas drošu darbību, galvenokārt sadalīta gaisa dzesēšanas un šķidruma dzesēšanas shēmas.

4.1 Slikts siltuma izdalīšanās

Slikts siltuma izdalīšanās ir visbiežāk sastopama temperatūras kontrolēšanas sistēmas problēma, kas var izraisīt baterijas temperatūras palielināšanos, efektivitātes samazināšanos un izmantošanas ilguma saīsināšanos. Manā pieredzē ar siltuma pārvaldības projektiem, pēc pētījumiem, par katru 10°C baterijas temperatūras palielināšanos, tās cikla dzīves ilgums samazinās aptuveni par 50%. Slikts siltuma izdalīšanās parasti izraisīts faktoriem, piemēram, rādītāju piesārņojums, ventilatoru kļūdas, neraacionāls gaisa kanālu dizains un augsta apkārtējā temperatūra. Piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, tā kā rādītājs bija piesārņots, baterijas temperatūra pārsniedza 45°C, aktivizējot BMS aizsardzību, sistēmas efektivitāte samazinājās par 18%, un ieņēmumi samazinājās aptuveni par 80 000 yuanus/gadu.

4.2 Šķidruma dzesēšanas sistēmas izsilpēšana

Šķidruma dzesēšanas sistēmas izsilpēšana ir viena no visbīstamākajām temperatūras kontrolēšanas sistēmas kļūdām. Izsilpēšana ne tikai izraisīs nedostatošu dzesēšanas līdzekli un ietekmēs siltuma izdalīšanās efektivitāti, bet arī var izraisīt baterijas īssaiti un elektriskas kļūdas. Manā pieredzē ar šķidruma dzesēšanas sistēmu uzturēšanu, šķidruma dzesēšanas sistēmas izsilpēšana parasti izraisīta faktoriem, piemēram, nomākšanas elastīgā materiāla novecošanā, cauruļu vibrācijas bojājumi un savienojumu saldināšana. Piemēram, LNG uzsūknēšanas stacijas enerģijas krājēja skrinī, tā kā šķidruma dzesēšanas cauruļu nomākšanas elastīgā materiāla bija novecojis, notika dzesēšanas līdzekļa izsilpēšanās, iekšpusē parādījās liels daudzums kondensētā ūdens, un sistēma bieži apturējās. Saskaņā ar testa datiem, PTFE nomākšanas elastīgā materiāla smaržība palielinājās no 65 Shore D telpas temperatūrā līdz 85 Shore D -70°C, un kompresijas atstarpe samazinājās par 40%, kas ir galvenais izsilpēšanas cēlonis.

4.3 Nenozīmīga temperatūras kontrolēšana

Nenozīmīga temperatūras kontrolēšana ir bieži sastopama šķidruma dzesēšanas sistēmas problēma, kas var izraisīt baterijas pakalpojuma iekšējā neatbilstība palielināšanos. Manā pieredzē ar šķidruma dzesēšanas sistēmu dizainu, nenozīmīga temperatūras kontrolēšana parasti izraisīta faktoriem, piemēram, neraacionāls šķidruma dzesēšanas cauruļu dizains, neregulāra straumes sadalīšanās un kontrolēšanas algoritma defekti. Piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, neraacionāls šķidruma dzesēšanas cauruļu dizains izraisīja baterijas pakalpojuma temperatūras atšķirību vairāk nekā 10°C, paātrinot baterijas novecošanos un saīsinot sistēmas dzīves ilgumu par 30%.

5. Enerģijas pārvaldības sistēmas (EMS) bieži sastopamās kļūdas un cēloņu analīze

EMS ir enerģijas krājēja sistēmas "komandants", atbildīgs par sistēmas darbības stratēģijas optimizāciju un enerģijas izsūtīšanu.

5.1 Algoritma defekti

Algoritma defekti ir visbiežāk sastopamā EMS problēma, kas var izraisīt neraacionālas uzlādes un atlādes stratēģijas un ieņēmumu samazināšanos. Manā pieredzē ar enerģijas pārvaldības optimizāciju, piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, EMS algoritma defekti izraisīja nevarēt precīzi prognozēt labāko uzlādes un atlādes laiku, kad elektroenerģijas cenas bieži mainījās, un gada ieņēmumi samazinājās aptuveni par 15%. Algoritma defekti parasti izraisīti faktoriem, piemēram, neprecīzi modeļi, nepietiekami vēsturiski dati un neraacionāli parametru iestatījumi.

5.2 Sakaru pārtraukums

Sakaru pārtraukums ir otra bieži sastopama EMS kļūda, kas var izraisīt, ka sistēma nevar saņemt augstāko komandas vai augšupielādēt darbības datus. Manā pieredzē ar sakaru derīgo darbu, sakaru pārtraukums parasti izraisīts faktoriem, piemēram, protokola nesaderība, tīkla interferencē un hardvera kļūdas. Piemēram, komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja projektā, EMS un elektrotīkla izsūtīšanas sistēmas starpniecības protokoli nebija saderīgi. Kad elektroenerģijas cenas mainījās reāllaikā, uzlādes un atlādes stratēģijas nevarēja laicīgi pielāgot, izraisot vairāk nekā 20% samazinājumu spekulācijas ieņēmumos. Turklāt, datu drošības neaizsargātība ir arī bieži sastopama EMS problēma, kas var izraisīt sistēmas uzbrukumus vai datu izsilpēšanu. Saskaņā ar 2023. gada datiem, trīs datu izsilpēšanas incidenti, kas saistīti ar MOVEit uzbrukumiem, ietilpa desmit lielāko datu izsilpēšanas incidentu sarakstā, ietekmējot vairāk nekā miljonu cilvēku.

Praktiskā komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājēja sistēmu uzturēšanā un remontā, mums frontālajiem praktiķiem ir jāidentificē šīs kļūdas, jāsaprot to cēloņi un jāpieliek mēriņi, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti, paaugstinātu enerģijas izmantošanas efektivitāti un palīdzētu uzņēmumiem sasniegt labākus ekonomiskos ieguvumus, veicinot jaunas enerģijas sistēmas veidošanu.