Apakah kesalahan biasa yang berlaku semasa operasi peralatan berkaitan dengan penyimpanan tenaga industri dan komersial?

Sebagai sebahagian penting daripada sistem tenaga baru, operasi stabil sistem penyimpanan tenaga komersial dan industri adalah terus berkait dengan kecekapan penggunaan tenaga dan faedah ekonomi perusahaan. Dengan pertumbuhan kapasiti yang dipasang untuk penyimpanan tenaga komersial dan industri yang cepat, kadar kegagalan peralatan telah menjadi faktor kunci yang mempengaruhi pulangan pelaburan. Menurut data dari China Electricity Council, pada tahun 2023, peratusan gangguan tidak terancang stesen penyimpanan tenaga mencapai lebih daripada 57%, dan lebih daripada 80% daripadanya disebabkan oleh masalah seperti cacat peralatan, anomali sistem, dan integrasi yang luas. Dalam latihan garis depan saya dalam penyimpanan tenaga komersial dan industri, saya telah menangani pelbagai kegagalan sistem. Kini, saya akan menganalisis secara sistematik jenis kesalahan biasa, sebab, dan penyelesaian setiap sub-sistem peralatan penyimpanan tenaga komersial dan industri untuk memberikan panduan praktikal bagi operasi dan pemeliharaan sistem.

1. Kesalahan Biasa dan Analisis Sebab Sistem Bateri

Sistem bateri, sebagai unit penyimpanan tenaga inti sistem penyimpanan tenaga, kesalahannya secara langsung mempengaruhi prestasi keseluruhan sistem.

1.1 Penuaan Bateri

Penuaan bateri adalah salah satu jenis kesalahan yang paling umum dalam sistem penyimpanan tenaga komersial dan industri, yang ditunjukkan sebagai penurunan hayat siklus, peningkatan rintangan dalaman, dan penurunan ketumpatan tenaga. Dalam penyelidikan di lokasi saya, berdasarkan data 2023, selepas siklus perkhidmatan 2.5 tahun, penurunan kapasiti bateri fosfat besi litium mencapai 28%, dan bateri litium triad mencapai 41%, jauh melebihi harapan industri. Penurunan ini disebabkan oleh faktor-faktor seperti penuaan bahan bateri, perubahan struktur elektrod, dan penguraian elektrolit, yang mengakibatkan penurunan kapasiti penyimpanan tenaga bateri dan pengurangan kecekapan keseluruhan sistem.

1.2 Lari Panas

Lari panas adalah jenis kesalahan yang paling berbahaya dalam sistem bateri. Apabila ia berlaku, ia mungkin menyebabkan kebakaran atau bahkan letupan. Dalam pengalaman saya menangani kes-kes kecemasan, lari panas biasanya disebabkan oleh gradien suhu abnormal. Apabila suhu dalaman bateri melebihi 120°C, reaksi berantai mungkin dimulakan. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri yang saya terlibat, perbezaan suhu modul bateri melebihi 15°C, memicu mekanisme perlindungan BMS dan menyebabkan sistem berhenti. Faktor-faktor yang memicu lari panas termasuk pengisian berlebihan, pengosongan berlebihan, short circuit luaran, micro-short circuit dalaman, dan kerosakan mekanikal. Di antaranya, inkonsistensi dalaman bateri adalah faktor risiko utama.

1.3 Oksidasi dan Korosi Penghubung Bateri

Oksidasi dan korosi penghubung bateri adalah kesalahan yang umum tetapi mudah dilupakan dalam sistem penyimpanan tenaga komersial dan industri. Dalam persekitaran lembap tinggi, yang saya temui banyak kali dalam projek-projek pantai, penghubung bateri cenderung mengalami oksidasi, yang mengakibatkan peningkatan rintangan kontak, yang pada gilirannya menyebabkan pemanasan tempatan dan lari panas. Sebagai contoh, semasa "kelembapan selatan" di Guangdong, jumlah air kondensasi muncul di dalam beberapa lemari penyimpanan tenaga, menyebabkan oksidasi penghubung dan penutupan sistem yang sering. Selain itu, kebocoran elektrolit dan pelepasan gas dalaman bateri juga merupakan kesalahan yang umum, yang mungkin menyebabkan penurunan prestasi bateri dan bahaya keselamatan.

2. Kesalahan Biasa dan Analisis Sebab Sistem Pengurusan Bateri (BMS)

BMS adalah "otak" sistem penyimpanan tenaga, bertanggungjawab atas pemantauan, perlindungan, dan pengurusan keadaan bateri.

2.1 Kegagalan Komunikasi

Kegagalan komunikasi adalah masalah BMS yang paling umum, merangkumi 34% kegagalan berkaitan BMS. Dalam kerja debugging harian saya, kegagalan komunikasi biasanya ditunjukkan sebagai BMS tidak dapat berinteraksi normal dengan sistem peringkat atas, tidak dapat menghantar data keadaan bateri atau menerima arahan kawalan. Ini biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti gangguan bus CAN, kontak penghubung yang buruk, dan ketidaksesuaian protokol. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri, protokol komunikasi antara BMS dan PLC tidak sesuai, mengakibatkan tidak dapat melaksanakan arahan pengisian dan pengosongan dengan betul, dan kecekapan sistem berkurang lebih daripada 20%.

2.2 Penyimpangan Estimasi SOC/SOH

Penyimpangan estimasi SOC/SOH adalah kesalahan lain yang umum pada BMS. Dalam projek-projek yang saya terlibat, jika kesalahan estimasi SOC melebihi 8%, ia akan menyebabkan pengisian berakhir terlalu awal atau terlambat, mempengaruhi umur bateri dan kecekapan sistem. Penyimpangan estimasi SOC biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti pengaruh suhu, inkonsistensi bateri, ketepatan sensor arus yang tidak mencukupi, dan cacat algoritma. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga di lingkungan suhu tinggi, kesalahan estimasi SOC BMS mencapai 12%, menyebabkan bateri tidak digunakan sepenuhnya dan sangat mempengaruhi pendapatan.

2.3 Konflik Versi Firmware dan Cacat Perisian

Konflik versi firmware dan cacat perisian juga merupakan masalah umum BMS. Dengan peningkatan tahap kecerdasan sistem penyimpanan tenaga, kompleksitas perisian meningkat, dan kelemahan perisian serta isu kesesuaian menjadi semakin menonjol. Sebagai contoh, Tesla Model 3 pernah menghadapi situasi di mana versi firmware BMS V12.7.1 tidak sesuai dengan sistem kawalan, menyebabkan pengisian tidak normal untuk 12% pemilik kereta. Selain itu, penurunan ketepatan sensor BMS dan pengumpulan data yang tidak normal juga merupakan kesalahan yang umum, yang mungkin disebabkan oleh faktor-faktor seperti penuaan sensor, gangguan elektromagnetik, dan masalah transmisi sinyal.

3. Kesalahan Biasa dan Analisis Sebab Sistem Pengubah Tenaga (PCS)

PCS adalah peralatan utama untuk pengubah tenaga dalam sistem penyimpanan tenaga, bertanggungjawab untuk mengubah arus searah menjadi arus ulang-alik atau sebaliknya.

3.1 Penurunan Kecekapan

Penurunan kecekapan adalah masalah PCS yang paling umum, ditunjukkan sebagai penurunan kecekapan pengisian dan pengosongan. Dalam kerja pengukuran sebenar yang telah saya lakukan, berdasarkan data ujian, kecekapan pengisian purata PCS dua tahap tradisional adalah 95% (di atas 30% beban), dan kecekapan pengosongan adalah 96% (di atas 30% beban); manakala PCS yang menggunakan inverter tiga tahap T-tipe mempunyai kecekapan pengisian purata 95.5% (di atas 30% beban) dan kecekapan pengosongan 96.5% (di atas 30% beban). Penurunan kecekapan biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti penuaan modul IGBT/MOSFET, pendinginan yang buruk, dan strategi kawalan yang tidak rasional. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri, PCS dioperasikan pada suhu tinggi untuk waktu yang lama, mengakibatkan penuaan modul IGBT, kecekapan turun ke bawah 93%, dan pendapatan sistem berkurang 15%.

3.2 Kegagalan Perlindungan Overload

Kegagalan perlindungan overload adalah kesalahan lain yang umum pada PCS, yang mungkin menyebabkan kerosakan peralatan atau bahkan kebakaran. Dalam kes-kes penanganan kesalahan yang telah saya alami, kegagalan perlindungan overload biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti reka bentuk litar perlindungan yang tidak rasional, penurunan ketepatan sensor, dan kesalahan logik kawalan. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga, PCS gagal memicu perlindungan overload tepat pada masa beban meningkat tiba-tiba, mengakibatkan pembakaran kapasitor, sistem keluar layanan selama 2 hari, dan kerugian melebihi 100,000 yuan. Selain itu, kesalahan inverter, harmonik berlebihan, dan voltan/arus output yang tidak stabil juga merupakan masalah umum PCS, yang mungkin disebabkan oleh faktor-faktor seperti penuaan komponen, pendinginan yang buruk, dan cacat algoritma kawalan.

3.3 Tahap Anti-Korosi yang Tidak Mencukupi

Tahap anti-korosi yang tidak mencukupi adalah kesalahan khusus PCS dalam sistem penyimpanan tenaga komersial dan industri, terutamanya di kawasan pantai atau lembap tinggi. Dalam projek-projek yang saya hadiri di Guangdong, tahap anti-korosi yang tidak mencukupi akan menyebabkan PCB papan korosi, pengoksidaan terminal penghubung, dan penurunan prestasi komponen. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri di Guangdong, akibat tahap anti-korosi PCS yang tidak mencukupi, semasa "kelembapan selatan", papan PCB dikorosi, mengakibatkan sinyal multi-channel abnormal dan sistem tidak dapat beroperasi dengan normal.

4. Kesalahan Biasa dan Analisis Sebab Sistem Kawalan Suhu

Sistem kawalan suhu adalah kunci untuk memastikan operasi selamat sistem penyimpanan tenaga, terutamanya dibahagikan kepada skema pendingin udara dan pendingin cecair.

4.1 Pendinginan yang Buruk

Pendinginan yang buruk adalah masalah sistem kawalan suhu yang paling umum, yang mungkin menyebabkan peningkatan suhu bateri, penurunan kecekapan, dan penyingkiran umur perkhidmatan. Dalam projek-projek pengurusan termal yang saya terlibat, berdasarkan kajian, untuk setiap peningkatan suhu bateri 10°C, hayat siklusnya akan dipendekkan sekitar 50%. Pendinginan yang buruk biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti pencemaran radiator, kegagalan kipas, reka bentuk saluran udara yang tidak rasional, dan suhu persekitaran yang tinggi. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri, akibat pencemaran radiator, suhu bateri melebihi 45°C, memicu perlindungan BMS, kecekapan sistem berkurang 18%, dan pendapatan berkurang sekitar 80,000 yuan/tahun.

4.2 Kebocoran Sistem Pendingin Cecair

Kebocoran sistem pendingin cecair adalah salah satu kesalahan yang paling berbahaya dalam sistem kawalan suhu. Kebocoran tidak hanya akan menyebabkan pendingin tidak mencukupi dan mempengaruhi keberkesanan pendinginan, tetapi juga mungkin menyebabkan short circuit bateri dan kesalahan elektrik. Dalam kerja pemeliharaan sistem pendingin cecair yang telah saya lakukan, kebocoran sistem pendingin cecair biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti penuaan segel, pecahnya paip akibat getaran, dan longgarnya penghubung. Sebagai contoh, dalam lemari penyimpanan tenaga LNG, akibat penuaan segel paip pendingin cecair, terjadi kebocoran pendingin, jumlah air kondensasi muncul di dalam lemari, dan sistem sering mati. Berdasarkan data ujian, kekerasan segel PTFE meningkat dari 65 Shore D pada suhu bilik hingga 85 Shore D pada -70°C, dan kadar pemulihan kompresi berkurang 40%, yang merupakan sebab utama kebocoran.

4.3 Kawalan Suhu yang Tidak Merata

Kawalan suhu yang tidak merata adalah masalah umum dalam sistem pendingin cecair, yang mungkin menyebabkan peningkatan inkonsistensi dalaman paket bateri. Dalam projek-projek reka bentuk sistem pendingin cecair yang telah saya terlibat, kawalan suhu yang tidak merata biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti reka bentuk paip pendingin cecair yang tidak rasional, distribusi aliran yang tidak merata, dan cacat algoritma kawalan. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri, reka bentuk paip pendingin cecair yang tidak rasional menyebabkan perbezaan suhu lebih daripada 10°C dalam paket bateri, mempercepat penuaan bateri dan memendekkan umur sistem sebanyak 30%.

5. Kesalahan Biasa dan Analisis Sebab Sistem Pengurusan Tenaga (EMS)

EMS adalah "komander" sistem penyimpanan tenaga, bertanggungjawab atas optimalisasi strategi operasi sistem dan pengaturan tenaga.

5.1 Cacat Algoritma

Cacat algoritma adalah masalah EMS yang paling umum, yang mungkin menyebabkan strategi pengisian dan pengosongan yang tidak rasional dan pendapatan berkurang. Dalam projek-projek optimisasi pengurusan tenaga yang telah saya terlibat, misalnya, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri, cacat algoritma EMS menyebabkan tidak dapat meramalkan dengan tepat masa pengisian dan pengosongan optimum apabila harga tenaga berfluktuasi, dan pendapatan tahunan berkurang sekitar 15%. Cacat algoritma biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti model yang tidak tepat, data historis yang tidak mencukupi, dan pengaturan parameter yang tidak rasional.

5.2 Pemutusan Komunikasi

Pemutusan komunikasi adalah kesalahan lain yang umum pada EMS, yang mungkin menyebabkan sistem tidak dapat menerima arahan peringkat atas atau mengunggah data operasi. Dalam kerja debugging komunikasi yang telah saya lakukan, pemutusan komunikasi biasanya disebabkan oleh faktor-faktor seperti ketidaksesuaian protokol, gangguan rangkaian, dan kegagalan hardware. Sebagai contoh, dalam projek penyimpanan tenaga komersial dan industri, protokol komunikasi antara EMS dan sistem pengaturan grid tenaga tidak sesuai. Apabila harga tenaga berubah secara real-time, strategi pengisian dan pengosongan tidak dapat disesuaikan dengan tepat, mengakibatkan pengurangan lebih daripada 20% pendapatan arbitrase. Selain itu, kerentanan keselamatan data juga merupakan masalah umum EMS, yang mungkin menyebabkan serangan sistem atau kebocoran data. Berdasarkan data 2023, tiga insiden kebocoran data berkaitan serangan MOVEit berada di antara sepuluh insiden kebocoran data teratas, mempengaruhi lebih daripada satu juta orang.

Dalam operasi dan pemeliharaan sebenar sistem penyimpanan tenaga komersial dan industri, kami para pelaku garis depan perlu mengenal pasti dengan tepat jenis-jenis kesalahan ini, memahami sebab-sebabnya dengan mendalam, dan kemudian mengambil penyelesaian yang ditargetkan. Hanya dengan cara ini, kita dapat memastikan operasi sistem yang stabil, meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga, dan membantu perusahaan mencapai faedah ekonomi yang lebih baik sambil menyumbang kepada pembinaan sistem tenaga baru.