Wat zijn de veelvoorkomende fouten die optreden tijdens het gebruik van apparatuur die verband houdt met industriële en commerciële energieopslag?

Als een belangrijk onderdeel van het nieuwe energie-systeem is de stabiele werking van commerciële en industriële energie-opslagsystemen direct gerelateerd aan de efficiëntie van energiegebruik en de economische voordelen voor bedrijven. Met de snelle groei van de geïnstalleerde capaciteit van commerciële en industriële energie-opslag, is de foutfrequentie van apparatuur een cruciale factor geworden die de investeringsrendementen beïnvloedt. Volgens gegevens van de Chinese Elektriciteitsraad, bereikte in 2023 de verhouding van ongeplande uitval van energieopslagstations meer dan 57%, waarvan meer dan 80% veroorzaakt werd door problemen zoals apparaatdefecten, systeemafwijkingen en uitgebreide integratie. In mijn jarenlange praktijkervaring met commerciële en industriële energieopslag heb ik te maken gehad met diverse systeemfouten. Nu zal ik systematisch de meest voorkomende type fouten, oorzaken en oplossingen van elk subsystem van commerciële en industriële energieopslagapparatuur analyseren om praktische richtlijnen te bieden voor systeembedrijf en -onderhoud.

1. Algemene Fouten en Oorzaakanalyse van Batterijsystemen

Het batterij-systeem, als het kernenergieopslagelement van het energieopslagsysteem, heeft fouten die direct de algemene prestaties van het systeem beïnvloeden.

1.1 Batterijveroudering

Batterijveroudering is een van de meest voorkomende fouttypes in commerciële en industriële energieopslagsystemen, voornamelijk zichtbaar als cyclische levensduurvermindering, interne weerstandstoename en energiedichtheidvermindering. Tijdens mijn ter plaatse onderzoeken, volgens 2023-gegevens, na een dienstcyclus van 2,5 jaar, bereikt de capaciteitsvermindering van lithium-ijzer-fosfaatbatterijen 28%, en die van ternair lithiumbatterijen 41%, wat ver boven de industrieexpectaties ligt. Deze afname wordt vooral veroorzaakt door factoren zoals batterijmateriaalveroudering, elektrodestructuurveranderingen en elektrolytontbinding, wat resulteert in een verminderd energieopslagvermogen van de batterij en een afname van de algehele systeemefficiëntie.

1.2 Thermisch Doorlopen

Thermisch doorlopen is het meest gevaarlijke fouttype in het batterij-systeem. Zodra het optreedt, kan het leiden tot brand of zelfs explosie. Uit mijn ervaring bij het afhandelen van noodsituaties blijkt dat thermisch doorlopen meestal wordt veroorzaakt door abnormale temperatuurgradiënten. Wanneer de interne temperatuur van de batterij 120°C overschrijdt, kan er een kettingreactie worden getriggerd. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject waar ik aan deelnam, was het temperatuurverschil van het batterijmodule meer dan 15°C, waardoor het BMS beschermingsmechanisme werd geactiveerd en het systeem werd afgesloten. De oorzaken van thermisch doorlopen zijn overladen, overontladen, externe kortsluiting, interne micro-kortsluiting en mechanische schade. Daaronder is de inconsistentie binnen de batterij het hoofdrisicofactor.

1.3 Oxidatie en Corrosie van Batterijconnectoren

Oxidatie en corrosie van batterijconnectoren zijn veelvoorkomende maar gemakkelijk over het hoofd gezien fouten in commerciële en industriële energieopslagsystemen. In hoog-humide omgevingen, die ik vaak tegenkom in kustprojecten, zijn batterijconnectoren vatbaar voor oxidatie, wat leidt tot toegenomen contactweerstand, wat op zijn beurt lokale oververhitting en thermisch doorlopen veroorzaakt. Bijvoorbeeld, tijdens de "terugkeer van zuidelijke vochtigheid" in Guangdong, verscheen er een grote hoeveelheid condenswater in sommige energieopslagkasten, wat leidde tot oxidatie van connectoren en frequente systeemafsluitingen. Daarnaast is het uitlekken van elektrolyten en gasvorming binnen de batterij ook een veelvoorkomende fout, die kan leiden tot een afname van de batterijprestaties en veiligheidsrisico's.

2. Algemene Fouten en Oorzaakanalyse van het Batterijbeheersysteem (BMS)

Het BMS is de "brein" van het energieopslagsysteem, verantwoordelijk voor batterijstatusmonitoring, bescherming en beheer.

2.1 Communicatiefouten

Communicatiefouten zijn het meest voorkomende probleem van BMS, goed voor 34% van BMS-gerelateerde fouten. In mijn dagelijkse debugwerk, manifesteren communicatiefouten zich voornamelijk als de onmogelijkheid voor BMS om normaal te communiceren met het bovenliggende systeem, niet in staat om batterijstatusgegevens door te sturen of controlecommando's te ontvangen. Dit wordt meestal veroorzaakt door factoren zoals CAN-businterferentie, slechte connectorcontacten en protocolcompatibiliteitsproblemen. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject, was het communicatieprotocol tussen BMS en PLC niet compatibel, wat resulteerde in het niet correct uitvoeren van laad- en ontladcommando's, en de systeemefficiëntie daalde met meer dan 20%.

2.2 SOC/SOH Schattingsafwijking

De SOC/SOH schattingsafwijking is een ander veelvoorkomend fouttype van BMS. In projecten waar ik aan heb deelgenomen, als de SOC-schattingsfout 8% overschrijdt, zal dit leiden tot te vroeg of te laat stoppen met laden, wat de batterijlevenstijd en de systeemefficiëntie beïnvloedt. De SOC-schattingsafwijking wordt voornamelijk veroorzaakt door factoren zoals temperatuurinvloed, batterijinconsistentie, onvoldoende stroomsensoraccurate, en algorithme-defecten. Bijvoorbeeld, in een energieopslagproject in een hoge-temperatuuromgeving, was de SOC-schattingsfout van BMS zo hoog als 12%, wat resulteerde in de batterij die niet volledig benut werd en ernstig de inkomsten beïnvloedde.

2.3 Firmware Versieconflicten en Software Defecten

Firmware versieconflicten en software defecten zijn ook veelvoorkomende problemen van BMS. Met de verbetering van het intelligentieniveau van energieopslagsystemen neemt de complexiteit van software toe, en software kwetsbaarheden en compatibiliteitsproblemen worden steeds prominenter. Bijvoorbeeld, Tesla Model 3 had ooit een situatie waarbij de BMS firmware versie V12.7.1 niet compatibel was met het besturingssysteem, wat resulteerde in abnormale laadprocedures voor 12% van de eigenaren. Daarnaast is de afname van de BMS sensoraccurate en abnormale gegevensverzameling ook veelvoorkomende fouten, die kunnen worden veroorzaakt door factoren zoals sensoren veroudering, elektromagnetische interferentie en signaaloverdrachtsproblemen.

3. Algemene Fouten en Oorzaakanalyse van het Energieconversiesysteem (PCS)

PCS is de kernapparatuur voor elektrische energieconversie in het energieopslagsysteem, verantwoordelijk voor het omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom of vice versa.

3.1 Efficiëntie Daling

Efficiëntie daling is het meest voorkomende probleem van PCS, voornamelijk zichtbaar als een afname in laad- en ontladconversie-efficiëntie. In het daadwerkelijke meetwerk dat ik heb gedaan, volgens testgegevens, is de gemiddelde laadconversie-efficiëntie van traditionele twee-niveaus PCS 95% (boven 30% belasting), en de ontladconversie-efficiëntie is 96% (boven 30% belasting); terwijl de PCS die gebruik maakt van T-type drie-niveaus omvormers een gemiddelde laadconversie-efficiëntie heeft van 95,5% (boven 30% belasting) en een ontladconversie-efficiëntie van 96,5% (boven 30% belasting). De efficiëntie daling wordt meestal veroorzaakt door factoren zoals veroudering van IGBT/MOSFET-modules, slechte warmteafvoer, en onredelijke controlestrategieën. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject, werd PCS langdurig op hoge temperaturen geopereerd, wat resulteerde in veroudering van IGBT-modules, de efficiëntie daalde tot onder 93%, en de systeemincomsten daalden met 15%.

3.2 Overbelastingsbeschermingsfout

Overbelastingsbeschermingsfout is een ander veelvoorkomend fouttype van PCS, wat kan leiden tot apparatuurschade of zelfs brand. In de foutafhandelcases die ik heb meegemaakt, wordt overbelastingsbeschermingsfout meestal veroorzaakt door factoren zoals onredelijke ontwerp van het beschermingsschakeling, afname van sensoraccurate, en controlelogica-fouten. Bijvoorbeeld, in een energieopslagproject, slaagde PCS er niet in om tijdig overbelastingsbescherming te activeren toen de belasting plotseling toenam, wat resulteerde in condensatorbrand, het systeem was 2 dagen buiten dienst, en de schade overstijgt 100.000 yuan. Daarnaast, omvormerfouten, excessieve harmonischen, en instabiele uitgangsspanning/stroom zijn ook veelvoorkomende problemen van PCS, die kunnen worden veroorzaakt door factoren zoals componenten veroudering, slechte warmteafvoer, en controlealgorithme defecten.

3.3 Onvoldoende Anti-corrosiegraad

Onvoldoende anti-corrosiegraad is een specifieke fout van PCS in commerciële en industriële energieopslagsystemen, vooral in kustgebieden of gebieden met hoge luchtvochtigheid. In de projecten die ik in Guangdong heb bezocht, zal onvoldoende anti-corrosiegraad leiden tot PCB-plaat corrosie, oxidatie van draadverbindingen, en prestatiedaling van componenten. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject in Guangdong, door onvoldoende anti-corrosiegraad van PCS, tijdens de "terugkeer van zuidelijke vochtigheid", was de PCB-plaat verroest, wat resulteerde in abnormale meerkanaalsignalen en het systeem kon niet normaal werken.

4. Algemene Fouten en Oorzaakanalyse van Temperatuurcontrolesystemen

Het temperatuurcontrolesysteem is de sleutel voor de veilige werking van het energieopslagsysteem, voornamelijk verdeeld in lucht-koeling en vloeistof-koeling oplossingen.

4.1 Slechte Warmteafvoer

Slechte warmteafvoer is het meest voorkomende probleem van het temperatuurcontrolesysteem, wat kan leiden tot een toename van de batterijtemperatuur, een afname van de efficiëntie, en een verkorting van de levensduur. In de thermische beheerprojecten waar ik aan heb deelgenomen, volgens onderzoek, neemt de cycluslevenstijd van de batterij ongeveer 50% af bij elke 10°C stijging in de batterijtemperatuur. Slechte warmteafvoer wordt meestal veroorzaakt door factoren zoals radiatorvervuiling, ventilatorfouten, onredelijke luchtkanaalontwerp, en hoge omgevingstemperatuur. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject, door radiatorvervuiling, overschreed de batterijtemperatuur 45°C, wat BMS-bescherming activeerde, de systeemefficiëntie daalde met 18%, en de inkomsten daalden met ongeveer 80.000 yuan per jaar.

4.2 Leidingafkoelingsysteem Lekkage

Leidingafkoelingsysteem lekkage is een van de meest gevaarlijke fouten in het temperatuurcontrolesysteem. Lekkage zal niet alleen leiden tot onvoldoende koelmiddel en beïnvloeden de warmteafvoereffectiviteit, maar kan ook leiden tot batterijkortsluiting en elektrische fouten. In het onderhoudswerk van leidingafkoelingsystemen dat ik heb gedaan, wordt leidingafkoelingsysteem lekkage meestal veroorzaakt door factoren zoals verzegeling veroudering, buis trilling scheuren, en losse aansluitingen. Bijvoorbeeld, in een energieopslagkast van een LNG-ontvangststation, door de veroudering van leidingafkoelingsysteem verzegelingen, trad koelmiddellekkage op, een grote hoeveelheid condenswater verscheen in de kast, en het systeem sloot frequent af. Volgens testgegevens, neemt de hardheid van PTFE-verzegelingen toe van 65 Shore D bij kamertemperatuur tot 85 Shore D bij -70°C, en de compressiereboundpercentage daalt met 40%, wat de hoofdoorzaak van lekkage is.

4.3 Ongelijke Temperatuurcontrole

Ongelijke temperatuurcontrole is een veelvoorkomend probleem in leidingafkoelsystemen, wat kan leiden tot de versterking van de interne inconsistente van de batterijpakket. In de leidingafkoelsysteem ontwerpprojecten waar ik aan heb deelgenomen, wordt ongelijke temperatuurcontrole meestal veroorzaakt door factoren zoals onredelijke ontwerp van leidingafkoelpijpleidingen, ongelijke stroomverdeling, en controlealgorithme defecten. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject, door onredelijke ontwerp van leidingafkoelpijpleidingen, was het temperatuurverschil in de batterijpakket meer dan 10°C, wat de batterijveroudering versnelde en de systeemlevenstijd verkleinde met 30%.

5. Algemene Fouten en Oorzaakanalyse van Energiebeheersysteem (EMS)

EMS is de "commandant" van het energieopslagsysteem, verantwoordelijk voor systeemoperatiestrategie optimalisatie en energieverdeling.

5.1 Algoritme Defecten

Algoritme defecten zijn het meest voorkomende probleem van EMS, wat kan leiden tot onredelijke laad- en ontladstrategieën en verminderde inkomsten. In de energiebeheeroptimalisatieprojecten waar ik aan heb deelgenomen, bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject, leidden EMS-algoritme defecten tot het niet kunnen accuraat voorspellen van de optimale laad- en ontladtijden wanneer elektriciteitsprijzen frequent fluctueren, en de jaarlijkse inkomsten daalden met ongeveer 15%. Algoritme defecten worden meestal veroorzaakt door factoren zoals onnauwkeurige modellen, onvoldoende historische gegevens, en onredelijke parameterinstellingen.

5.2 Communicatieonderbreking

Communicatieonderbreking is een ander veelvoorkomend fouttype van EMS, wat kan leiden tot het systeem dat geen bovenliggende commando's kan ontvangen of operatiegegevens uploaden. In het communicatie-debugwerk dat ik heb gedaan, wordt communicatieonderbreking meestal veroorzaakt door factoren zoals protocolcompatibiliteitsproblemen, netwerkinterferentie, en hardwarefouten. Bijvoorbeeld, in een commercieel en industrieel energieopslagproject, was het communicatieprotocol tussen EMS en het elektriciteitsnetbeheersysteem niet compatibel. Wanneer elektriciteitsprijzen in real-time veranderden, konden de laad- en ontladstrategieën niet tijdig worden aangepast, wat resulteerde in een vermindering van meer dan 20% in arbitrage-inkomsten. Daarnaast zijn gegevensveiligheidskwetsbaarheden ook veelvoorkomende problemen van EMS, die kunnen leiden tot systeemaanvallen of gegevenslekken. Volgens 2023-gegevens, behoorden drie gegevenslekincidenten gerelateerd aan MOVEit-aanvallen tot de top tien gegevenslekincidenten, die meer dan een miljoen mensen beïnvloedden.

In de daadwerkelijke exploitatie en onderhoud van commerciële en industriële energieopslagsystemen, moeten wij frontliniepraktitioners deze fouttypen nauwkeurig identificeren, hun oorzaken diepgaand begrijpen, en vervolgens gerichte oplossingen nemen. Alleen op deze manier kunnen we de stabiele werking van het systeem garanderen, de energiegebruiksefficiëntie verbeteren, en helpen bedrijven betere economische voordelen te behalen terwijl we bijdragen aan de bouw van een nieuw energie-systeem.