Koje su uobičajene greške koje se pojavljuju tokom rada opreme vezane za industrijsko i trgovinsko skladištenje energije

Kao važan deo novog sistema energije, stabilna operacija komercijalnih i industrijskih sistema za pohranu energije direktno utiče na efikasnost korišćenja energije i ekonomske benefite preduzeća. Sa brzim rastom instalirane snage komercijalnih i industrijskih sistema za pohranu energije, stopa otkaza opreme postala je ključni faktor koji utiče na povrat investicija. Prema podacima Kineskog elektroprivrede, 2023. godine, udio neplaniranih isključivanja elektrana za pohranu energije dosegao je više od 57%, a više od 80% njih bilo je uzrokovano problemima poput defekata opreme, sistemske anomalije i široke integracije. U svojoj dugogodišnjoj praksi na front liniji u oblasti komercijalne i industrijske pohrane energije, susreo sam se sa različitim sistemskim greškama. Sada ću sistematski analizirati uobičajene vrste grešaka, uzroke i rešenja svakog podsistema komercijalne i industrijske opreme za pohranu energije kako bih pružio praktičnu uputstva za održavanje i rad sistema.

1. Uobičajene Greške i Analiza Uzroka Baterijskih Sistema

Baterijski sistem, kao centralna jedinica za pohranu energije, njegove greške direktno utiču na ukupnu performansu sistema.

1.1 Starenje Baterija

Starenje baterija je jedna od najčešćih vrsta grešaka u komercijalnim i industrijskim sistemima za pohranu energije, glavno manifestovano kao smanjenje ciklusne životne dobe, povećanje unutrašnjeg otpora i smanjenje gustoće energije. U mojim terenskim istraživanjima, prema podacima iz 2023. godine, nakon 2,5-godišnjeg perioda korišćenja, kapacitetsko smanjenje li-fosfatnih baterija doseže 28%, a tri-litijskih baterija 41%, što daleko prevazilazi industrijske očekivanja. Ovo smanjenje uglavnom je uzrokovano faktorima poput starenja materijala baterija, promena strukture elektroda i raspad elektrolita, što dovodi do smanjenja kapaciteta pohrane energije baterija i smanjenja ukupne efikasnosti sistema.

1.2 Termalni Runaway

Termalni runaway je najopasnija vrsta grešaka u baterijskom sistemu. Kada se desi, može dovesti do požara ili čak eksplozije. U mom iskustvu u rešavanju hitnih slučajeva, termalni runaway je obično uzrokovan anormalnim temperaturnim gradijentima. Kada unutrašnja temperatura baterije pređe 120°C, može biti pokrenuta lančana reakcija. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije u kojem sam učestvovao, razlika temperature modula baterija premašila je 15°C, što je aktiviralo mehanizam zaštite BMS-a i dovelo do isključivanja sistema. Pokretači termalnog runawaya uključuju preopterećenje, pretjerano ispraznjava, vanjsku kratkou, unutrašnju mikrokratkou i mehaničku oštećenost. Međutim, nesaglasnost unutar baterije predstavlja glavni rizični faktor.

1.3 Oksidacija i Korozija Spajanja Baterija

Oksidacija i korozija spajanja baterija su uobičajene ali lako zanemarene greške u komercijalnim i industrijskim sistemima za pohranu energije. U visokovlažnim okruženjima, sa kojima sam se često suočavao u pobrninskih projektima, spajanja baterija su skloni oksidaciji, što dovodi do povećanja kontaktnog otpora, što zauzvrat dovodi do lokalnog pregrejanja i termalnog runawaya. Na primer, tokom "povratka jugoslovanske vlage" u Guangdongu, unutar nekoliko energetskih ormarija pojavi se velika količina kondenzovane vode, što je dovelo do oksidacije spojeva i česte isključivanja sistema. Takođe, curenje elektrolita i proizvodnja gasova unutar baterija takođe su uobičajene greške, koje mogu dovesti do smanjenja performansi baterija i sigurnosnih rizika.

2. Uobičajene Greške i Analiza Uzroka Sistema za Upravljanje Baterijama (BMS)

BMS je "mozak" sistema za pohranu energije, odgovoran za nadgledanje stanja baterija, zaštitu i upravljanje.

2.1 Greške Komunikacije

Greške komunikacije su najčešći problem BMS-a, čineći 34% BMS-spezifičnih grešaka. U svom svakodnevnog debagovanju, greške komunikacije su glavno manifestovane kao nemoć BMS-a da normalno interaguje sa nadređenim sistemom, bez mogućnosti prenosa podataka o stanju baterija ili primanja komandi za kontrolu. Ovo je obično uzrokovano faktorima poput interferencije CAN busa, lošeg kontakta spojeva i nekompatibilnosti protokola. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije, protokol komunikacije između BMS-a i PLC-a bio je nekompatibilan, što je dovelo do toga da nisu tačno izvršene naloge za punjenje i ispraznjava, a efikasnost sistema je smanjena za preko 20%.

2.2 Odstupanje Procene SOC/SOH

Odstupanje procene SOC/SOH je još jedna uobičajena greška BMS-a. U projektima u kojima sam učestvovao, ako greška procene SOC premaši 8%, doviknut će prekasno ili prekasno prekid punjenja, što utiče na životnu dobu baterija i efikasnost sistema. Odstupanje procene SOC uglavnom je uzrokovano faktorima poput uticaja temperature, nesaglasnosti baterija, nedovoljne preciznosti senzora struje i defekti algoritma. Na primer, u projektu za pohranu energije u visokotemperaturnom okruženju, greška procene SOC BMS-a bila je visoka 12%, što je dovelo do nepotpunog iskoriscenja baterija i ozbiljnog uticaja na prihod.

2.3 Konflikt Verzija Firmware-a i Softverski Defekti

Konflikt verzija firmware-a i softverski defekti takođe su uobičajeni problemi BMS-a. Sa poboljšanjem inteligentnosti sistema za pohranu energije, kompleksnost softvera raste, a ranjivosti softvera i problemi kompatibilnosti postaju sve izraženiji. Na primer, Tesla Model 3 je imao situaciju u kojoj je verzija firmware-a BMS-a V12.7.1 bila nekompatibilna sa kontrolnim sistemom, što je dovelo do abnormalnog punjenja za 12% vlasnika automobila. Takođe, degeneracija preciznosti senzora BMS-a i abnormalna prikupljanja podataka takođe su uobičajene greške, koje mogu biti uzrokovane faktorima poput starenja senzora, elektromagnetske interferencije i problema prijenosa signala.

3. Uobičajene Greške i Analiza Uzroka Sistema za Pretvaranje Struje (PCS)

PCS je ključna oprema za pretvaranje električne energije u sistemu za pohranu energije, odgovorna za pretvaranje jednosmjerne struje u izmeničnu struju i obrnuto.

3.1 Smanjenje Efikasnosti

Smanjenje efikasnosti je najčešći problem PCS-a, glavno manifestovan kao pad konverzijske efikasnosti punjenja i ispraznjava. U stvarnim merenjima koja sam izvršio, prema testnim podacima, prosečna konverzijska efikasnost punjenja tradicionalnog dvostepenog PCS-a iznosi 95% (iznad 30% opterećenja), a konverzijska efikasnost ispraznjava 96% (iznad 30% opterećenja); dok PCS koji koristi T-tip trostepene inverter ima prosečnu konverzijsku efikasnost punjenja od 95,5% (iznad 30% opterećenja) i konverzijsku efikasnost ispraznjava od 96,5% (iznad 30% opterećenja). Smanjenje efikasnosti obično je uzrokovano faktorima poput starenja IGBT/MOSFET modula, lošeg hlađenja i nerazumljivih strategija kontrole. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije, PCS je dugi niz godina radio na visokoj temperaturi, što je dovelo do starenja IGBT modula, efikasnost je pala ispod 93%, a prihod sistema je smanjen za 15%.

3.2 Neuspeh Zaštite od Preopterećenja

Neuspeh zaštite od preopterećenja je još jedna uobičajena greška PCS-a, koja može dovesti do oštećenja opreme ili čak požara. U slučajevima rešavanja grešaka sa kojima sam se suočavao, neuspeh zaštite od preopterećenja obično je uzrokovan faktorima poput nerazumljivog dizajna zaštitnog kruga, degeneracije preciznosti senzora i grešaka u logici kontrole. Na primer, u projektu za pohranu energije, PCS nije uspeo da na vreme aktivira zaštitu od preopterećenja kada je opterećenje naglo poraslo, što je dovelo do sagorevanja kondenzatora, sistema je bilo potrebno isključiti na dva dana, a gubitci su premašili 100.000 juana. Takođe, greške invertora, prekomerna harmonika i nestabilna izlazna naponska i strujna vrednost takođe su uobičajeni problemi PCS-a, koji mogu biti uzrokovani faktorima poput starenja komponenti, lošeg hlađenja i defekata algoritama kontrole.

3.3 Nedovoljna Anti-korozijska Klase

Nedovoljna anti-korozijska klasa je posebna greška PCS-a u komercijalnim i industrijskim sistemima za pohranu energije, posebno u pobrninskim ili visokovlažnim regionima. U projektima u kojima sam bio u Guangdongu, nedovoljna anti-korozijska klasa dovodi do korozije PCB table, oksidacije terminala veziva i smanjenja performansi komponenti. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije u Guangdongu, zbog nedovoljne anti-korozijske klase PCS-a, tokom "povratka jugoslovanske vlage", PCB tabela je bila oksidirana, što je dovelo do anomalnih višekanalnih signala i neispravnog rada sistema.

4. Uobičajene Greške i Analiza Uzroka Sistema za Kontrolu Temperature

Sistem za kontrolu temperature je ključan za osiguranje bezbednog rada sistema za pohranu energije, glavno podeljen na vazdušno-hlađenje i tečno-hlađenje.

4.1 Loše Hlađenje

Loše hlađenje je najčešći problem sistema za kontrolu temperature, koji može dovesti do povećanja temperature baterija, smanjenja efikasnosti i skraćenja životne dobe. U projektima termalnog menadžmenta u kojima sam učestvovao, prema istraživanjima, za svaki povećanje temperature baterija za 10°C, ciklusna životna doba će se skratiti oko 50%. Loše hlađenje obično je uzrokovano faktorima poput zaklanjanja hladilaca, grešaka ventilatora, nerazumljivog dizajna vazdušnih kanala i visoke ambijentalne temperature. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije, zbog zaklanjanja hladilaca, temperatura baterija je premašila 45°C, što je aktiviralo zaštitu BMS-a, efikasnost sistema je smanjena za 18%, a prihod je smanjen za oko 80.000 juana/godinu.

4.2 Curenje Tečnog-Hlađenja Sistema

Curenje tečnog-hlađenja sistema je jedna od najopasnijih grešaka sistema za kontrolu temperature. Curenje ne samo da dovodi do nedostatka hladila i utiče na efikasnost hlađenja, već može dovesti i do kraćenja baterija i električnih grešaka. U održavanju tečnog-hlađenja sistema u kojima sam radio, curenje tečnog-hlađenja sistema obično je uzrokovano faktorima poput starenja sigurnosnih prozornica, ruptura cevi od vibracije i otkrivanja spojeva. Na primer, u ormaru za pohranu energije LNG terminala, zbog starenja sigurnosnih prozornica tečnog-hlađenja sistema, došlo je do curenja hladila, pojavio se veliki količina kondenzovane vode unutar ormara, i sistem je često bio isključen. Prema testnim podacima, tvrdota PTFE sigurnosnih prozornica porasta od 65 Shore D na sobnoj temperaturi do 85 Shore D na -70°C, a stopa povratka kompresije pada za 40%, što je glavni uzrok curenja.

4.3 Neredjivo Kontrolisanje Temperature

Neredjivo kontrolisanje temperature je uobičajeni problem tečnog-hlađenja sistema, koji može dovesti do ubrzane interne nesaglasnosti paketa baterija. U projektima dizajna tečnog-hlađenja sistema u kojima sam učestvovao, neredjivo kontrolisanje temperature obično je uzrokovano faktorima poput nerazumljivog dizajna cevi tečnog-hlađenja, neravnomernog rasporeda protoka i defekata algoritama kontrole. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije, nerazumljivi dizajn cevi tečnog-hlađenja doveo je do temperature razlike preko 10°C u paketu baterija, ubrzavajući starenje baterija i skraćujući životnu dobu sistema za 30%.

5. Uobičajene Greške i Analiza Uzroka Sistema za Upravljanje Energijom (EMS)

EMS je "komandant" sistema za pohranu energije, odgovoran za optimizaciju strategije rada sistema i raspoređivanje energije.

5.1 Defekti Algoritama

Defekti algoritama su najčešći problem EMS-a, koji mogu dovesti do neredjivih strategija punjenja i ispraznjava i smanjenja prihoda. U projektima optimizacije upravljanja energijom u kojima sam učestvovao, na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije, defekti algoritama EMS-a doveo su do nesposobnosti tačnog predviđanja optimalnog vremena punjenja i ispraznjava kada su cene električne energije često fluktuirale, a godišnji prihod je smanjen za oko 15%. Defekti algoritama obično su uzrokovani faktorima poput netačnih modela, nedostatka istorijskih podataka i nerazumljive postavke parametara.

5.2 Prekid Komunikacije

Prekid komunikacije je još jedna uobičajena greška EMS-a, koja može dovesti do toga da sistem ne može da prima naredbe sa nadređenog nivoa ili da šalje podatke o radu. U radu na debugovanju komunikacije, prekid komunikacije obično je uzrokovan faktorima poput nekompatibilnosti protokola, mrežne interferencije i grešaka hardvera. Na primer, u komercijalnom i industrijskom projektu za pohranu energije, protokol komunikacije između EMS-a i sistema za raspoređivanje mreže bio je nekompatibilan. Kada su se cene električne energije menjale u realnom vremenu, strategije punjenja i ispraznjava nisu bile pravo vreme podešene, što je dovelo do smanjenja prihoda od arbitraža za preko 20%. Takođe, ranjivosti u odnosu na sigurnost podataka takođe su uobičajeni problemi EMS-a, koji mogu dovesti do napada na sistem ili curenja podataka. Prema podacima iz 2023. godine, tri incidenta curenja podataka povezana sa napadima MOVEit bili su među deset najvećih incidenta curenja podataka, utičući na preko milion ljudi.

U stvarnom održavanju i radu komercijalnih i industrijskih sistema za pohranu energije, mi na front liniji moramo tačno identifikovati ove vrste grešaka, duboko shvatiti njihove uzroke, a zatim poduzeti ciljana rešenja. Samo na taj način možemo osigurati stabilan rad sistema, poboljšati efikasnost korišćenja energije i pomoci preduzećima da dostignu bolje ekonomske benefite, doprinoseći time izgradnji novog sistema energije.