Vizuri vya kawaida vinavyotokea wakati wa uendeshaji vifaa vilivyoshiriki katika uzalishaji na usimamizi wa nishati ya kiuchumi na kidumu ni vipi?

Kama muhimu wa mfumo mpya wa umeme, uendeshaji wa utaratibu wa kusakinisha nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi unahusiana moja kwa moja na ufanisi wa matumizi ya nishati na faida ya kibiashara. Kwa idadi ya eneo lisilo linalotengenezwa la nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi kujifunza haraka, ukosefu wa vifaa unakuwa msingi muhimu unaofanya athari kwenye mapato ya ushauri. Kulingana na data kutoka China Electricity Council, mwaka 2023, asilimia zaidi ya 57 ya vifaa vya nyuzi vya umeme vilikuwa vinavyopungua kwa mpango ghafla, na zaidi ya asilimia 80 yake ilikuwa ni kutokana na matatizo kama ubovu wa vifaa, magonjwa ya mfumo, na integretsi kamili. Katika miaka mingi yangu ya kufanya kazi katika mstari wa mbele wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, nimekutana na magonjwa mengi ya mfumo. Sasa, nitahusu analiza ya msingi ya aina za magonjwa yanayohusiana, sababu, na suluhisho kwa kila subsystem ya vifaa vya nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi ili kupatikana mafanikio ya ustawi wa mfumo na huduma.

1. Magonjwa Yanayomarufu na Tathmini ya Sababu za Mfumo wa Batte

Mfumo wa batte, kama chanzo cha kusakinisha chenye umuhimu wa mfumo wa nyuzi, magonjwa yake huathiri mchakato mzima wa mfumo.

1.1 Ubora wa Batte

Ubora wa batte ni aina ya magonjwa yanayomarufu katika mfumo wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, inachukuliwa kama upungufu wa muda wa mzunguko, ongezeko la upinzani ndani, na upungufu wa ubora wa nishati. Katika utafiti wangu wa mahali pa kawaida, kulingana na data ya 2023, baada ya muda wa huduma wa 2.5 mwaka, upungufu wa uwezo wa batte za lithium iron phosphate ulipataka 28%, na kwa batte za lithium ternary ulipataka 41%, kubwa sana kuliko matarajio ya sekta. Upungufu huu unatumika kutokana na sababu kama ubora wa vitambulisho vya batte, mabadiliko ya struktura ya electrode, na ukuaji wa electrolyte, ambayo hutofautisha uwezo wa batte wa kusakinisha nishati na kuongeza muda wa mzunguko wa mfumo.

1.2 Magonjwa ya Joto

Magonjwa ya joto ni aina ya magonjwa yenye hatari zaidi katika mfumo wa batte. Mara tu itafanyika, inaweza kuleta moto au kusababisha mshangao. Katika tajriba yangu ya kusimamia matukio ya dharura, magonjwa ya joto mara nyingi husababishwa na mizizi ya joto isiyofanana. Waktu joto ndani ya batte linapofika juu ya 120°C, mzunguko wa mazoezi unaweza kuanza. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi niliyokuwa naye, tofauti ya joto ya moduli ya batte ilifika zaidi ya 15°C, kilifunga mekanizmo wa BMS na kusababisha mfumo kukosa. Sababu za magonjwa ya joto ni pamoja na over-charging, over-discharging, short-circuit nje, micro-short-circuit ndani, na uzalishaji wa mshindano. Kati yake, tofauti ndani ya batte ni msingi mkubwa wa hatari.

1.3 Ukuaji na Ukoga wa Viungo vya Batte

Ukuaji na ukoga wa viungo vya batte ni magonjwa yanayomarufu lakini yanayopitwa kichwa katika mfumo wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi. Katika mazingira ya maji mengi, ambayo nimekutana mara nyingi katika majukumu ya pwani, viungo vya batte vya watu wanaweza kupata ukoga, kutoa upinzani wa mtazamo, ambao kwa mianyoni anaweza kusababisha moto wa eneo chache na magonjwa ya joto. Kwa mfano, wakati wa "kurudi" ya maji ya kusini katika Guangdong, kuna idadi kubwa ya maji ya kusonga kwenye baadhi ya sanduku za nyuzi, kusababisha ukoga wa viungo na kusimamia mfumo mara nyingi. Pia, kutolea electrolyte na kutokoka nje ndani ya batte ni magonjwa yanayomarufu, ambayo yanaweza kusababisha upungufu wa uwezo wa batte na hatari za afya.

2. Magonjwa Yanayomarufu na Tathmini ya Sababu za Mfumo wa Huduma wa Batte (BMS)

BMS ni "akili" ya mfumo wa nyuzi, anayehusika kwa uwasilishaji, usalama, na huduma ya batte.

2.1 Matatizo ya Mawasiliano

Matatizo ya mawasiliano ni tatizo la BMS linayomarufu, linaloweka asilimia 34 ya matatizo yanayohusiana na BMS. Katika kazi yangu ya kudhibiti, matatizo ya mawasiliano yanachukuliwa kama ukosefu wa BMS kushiriki taarifa za hali ya batte au kupokea amri za kudhibiti kutoka kwa mfumo wa juu. Hii ni kwa sababu kama kanuni ya CAN bus, mtazamo wazi wa viungo, na ushindani wa protokoli. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, protokoli ya mawasiliano kati ya BMS na PLC haikuwa sawa, kusababisha kutosalia kufanya amri za charging na discharging sahihi, na ufano wa mfumo kukosea zaidi ya 20%.

2.2 Tofauti ya SOC/SOH Estimation

Tofauti ya SOC/SOH estimation ni tatizo lingine la BMS linayomarufu. Katika majukumu yangu, ikiwa tofauti ya SOC inakuwa zaidi ya 8%, itasababisha charging kutokomesha mapema au mapema, kusababisha upungufu wa muda wa batte na ufano wa mfumo. Tofauti ya SOC/SOH estimation ni kwa sababu kama athari ya joto, tofauti ndani ya batte, ukosefu wa uwazi wa sensor ya current, na ugomvi wa algorithm. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi wa mazingira ya joto kubwa, tofauti ya SOC ya BMS ilikuwa 12%, kusababisha batte isipate kutumiwa kwa kutosha na kusababisha upungufu wa mapato.

2.3 Mapigano ya Firmware Version na Defects za Software

Mapigano ya firmware version na defects za software ni matatizo yanayomarufu ya BMS. Kwa kuongezeka kwa kiwango cha akili cha mfumo wa nyuzi, umbo wa software linakuwa lengo, na vulnerabilities na ushindani wa software kunakuwa zaidi ya maana. Kwa mfano, Tesla Model 3 mara moja ikawa na hali ya firmware version V12.7.1 ya BMS isiyosawa na mfumo wa kudhibiti, kusababisha charging isiyosawa kwa asilimia 12 ya wamiliki. Pia, ukosefu wa uwazi wa sensor ya BMS na ukosefu wa kusanya data ni matatizo yanayomarufu, ambayo yanaweza kusababishwa na sababu kama aging ya sensor, electromagnetic interference, na matatizo ya kutuma ishara.

3. Magonjwa Yanayomarufu na Tathmini ya Sababu za Mfumo wa Kutumia Nishati (PCS)

PCS ni vifaa vyenye umuhimu wa kutumia nishati katika mfumo wa nyuzi, anayehusika kwa kutumia DC kwenye AC au kinyume chake.

3.1 Upungufu wa Ufanisi

Upungufu wa ufanisi ni tatizo la PCS linayomarufu, linachukuliwa kama upungufu wa ufanisi wa charging na discharging. Katika kazi yangu ya kutathmini, kulingana na data, ufanisi wa average charging conversion wa PCS wa vipindi viwili vilivyovunjika ni 95% (zaidi ya 30% load), na ufanisi wa discharge conversion ni 96% (zaidi ya 30% load); na PCS inayotumia inverters za T-type three-level ina ufanisi wa average charging conversion wa 95.5% (zaidi ya 30% load) na ufanisi wa discharge conversion wa 96.5% (zaidi ya 30% load). Upungufu wa ufanisi unaweza kusababishwa na sababu kama aging ya IGBT/MOSFET modules, heat dissipation isiyofanana, na strategies za kudhibiti isiyofanana. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, PCS ilikuwa inafanya kazi kwa joto kubwa kwa muda mrefu, kusababisha aging ya modules za IGBT, ufanisi kukosea chini ya 93%, na mapato ya mfumo kukosea 15%.

3.2 Kusababisha Overload Protection Failure

Overload protection failure ni tatizo lingine la PCS linayomarufu, ambalo linaweza kusababisha upungufu wa vifaa au kusababisha moto. Katika majukumu yangu ya kusimamia matatizo, overload protection failure ni kwa sababu kama design isiyofanana wa circuit ya protection, upungufu wa uwazi wa sensor, na matatizo ya logic ya kudhibiti. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi, PCS haikutumii overload protection kwa wakati alipokuwa na ongezeko la load, kusababisha capacitor kuvunjika, mfumo kukosa kwa siku 2, na upungufu wa pesa zaidi ya 100,000 yuan. Pia, inverter faults, harmonics zaidi, na voltage/current output isiyostabilini ni matatizo yanayomarufu ya PCS, ambayo yanaweza kusababishwa na sababu kama aging ya components, heat dissipation isiyofanana, na matatizo ya algorithm ya kudhibiti.

3.3 Kiwango cha Anti-corrosion Chini

Kiwango cha anti-corrosion chini ni tatizo la PCS linayomarufu katika mfumo wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, hasa katika maeneo ya pwani au ya maji mengi. Katika majukumu yangu katika Guangdong, kiwango cha anti-corrosion chini litasababisha PCB board kuganda, viungo vya wiring kutogea, na performance ya components kupungua. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi katika Guangdong, kwa sababu ya kiwango cha anti-corrosion chini cha PCS, wakati wa "kurudi" ya maji ya kusini, PCB board iliganda, kusababisha ishara zaidi za mitandao kunywesha na mfumo kukosa kufanya kazi.

4. Magonjwa Yanayomarufu na Tathmini ya Sababu za Mfumo wa Kuendeleza Joto

Mfumo wa kuendeleza joto ni muhimu kwa kuhakikisha kuwa mfumo wa nyuzi unafanya kazi vizuri, unaelekea kwa air-cooling na liquid-cooling schemes.

4.1 Heat Dissipation Isiyofanana

Heat dissipation isiyofanana ni tatizo la temperature control system linayomarufu, ambalo linaweza kusababisha ongezeko la joto la batte, upungufu wa ufanisi, na upungufu wa muda wa huduma. Katika majukumu yangu ya thermal management, kulingana na utafiti, kila 10°C inayoungwa kwa joto la batte, muda wake wa mzunguko unapungua kwa asilimia 50%. Heat dissipation isiyofanana ni kwa sababu kama fouling ya radiator, failures ya fan, design isiyofanana ya duct, na joto la mazingira kubwa. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, kwa sababu ya fouling ya radiator, joto la batte lilifika zaidi ya 45°C, kusababisha BMS protection, ufanisi wa mfumo kukosea 18%, na mapato kukosea asilimia 80,000 yuan/mwaka.

4.2 Liquid-Cooling System Leakage

Liquid-cooling system leakage ni tatizo la temperature control system linayomarufu. Uleveo unaweza kusababisha coolant chache na kuongeza heat dissipation, na pia kusababisha short-circuit na matatizo ya umeme. Katika majukumu yangu ya kusimamia liquid-cooling systems, leakage ni kwa sababu kama aging ya seals, rupture ya pipeline kutokana na vibrations, na ukosefu wa tightness ya viungo. Kwa mfano, katika cabinet ya nyuzi za LNG receiving station, kwa sababu ya aging ya seals za liquid-cooling pipeline, coolant ililevuka, kusababisha idadi kubwa ya condensed water kwenye cabinet, na mfumo kukosa kufanya kazi mara nyingi. Kulingana na data za test, hardness ya PTFE seals inongezeka kutoka 65 Shore D kwenye room temperature hadi 85 Shore D kwenye -70°C, na compression rebound rate inapungua kwa asilimia 40%, ambayo ni sababu kuu ya leakage.

4.3 Temperature Control Isiyofanana

Temperature control isiyofanana ni tatizo la liquid-cooling systems linayomarufu, ambalo linaweza kusababisha kuongezeka kwa tofauti ndani ya battery pack. Katika majukumu yangu ya kuunda liquid-cooling systems, temperature control isiyofanana ni kwa sababu kama design isiyofanana ya liquid-cooling pipelines, distribution isiyofanana ya flow, na matatizo ya algorithm. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, design isiyofanana ya liquid-cooling pipelines ilisababisha tofauti ya joto zaidi ya 10°C katika battery pack, kusababisha batte kuganda haraka na kuongeza muda wa mfumo kwa asilimia 30%.

5. Magonjwa Yanayomarufu na Tathmini ya Sababu za Mfumo wa Kuendeleza Nishati (EMS)

EMS ni "commander" wa mfumo wa nyuzi, anayehusika kwa kuboresha strategy ya kudhibiti mfumo na kusimamia nishati.

5.1 Algorithm Defects

Algorithm defects ni tatizo la EMS linayomarufu, ambalo linaweza kusababisha strategies isiyofanana za charging na discharging na upungufu wa mapato. Katika majukumu yangu ya kuboresha energy management, kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, algorithm defects za EMS zilitosababisha kutosalia kufanulia kwa kutosha wakati wa charging na discharging optimal wakati bei za umeme zinavyobadilika, na mapato ya mwaka kukosea asilimia 15%. Algorithm defects zinaweza kusababishwa na sababu kama models isiyofanana, historical data chache, na settings za parameter isiyofanana.

5.2 Communication Interruption

Communication interruption ni tatizo lingine la EMS linayomarufu, ambalo linaweza kusababisha mfumo kukosa kupokea amri za juu au kurusha data za kudhibiti. Katika kazi yangu ya kudhibiti mawasiliano, communication interruption ni kwa sababu kama protocol isiyofanana, network interference, na hardware failures. Kwa mfano, katika mradi wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, protocol ya mawasiliano kati ya EMS na power grid dispatching system haikuwa sawa. Wakati bei za umeme zinabadilika kwa muda, strategies za charging na discharging hazikuweza kubadilishwa kwa wakati, kusababisha upungufu wa mapato za arbitrage zaidi ya 20%. Pia, vulnerabilities za data security ni matatizo yanayomarufu ya EMS, ambayo yanaweza kusababisha madhara ya mfumo au leakage ya data. Kulingana na data ya 2023, tatu ya incidents za data leakage zinazohusiana na MOVEit attacks zilikua kati ya top ten ya incidents za data leakage, yanayohusiana na watu zaidi ya million.

Katika kudhibiti na kusimamia mfumo wa nyuzi za umeme ya biashara na kiuchumi, sisi wakurugenzi tunapaswa kuhakikisha kuwa tunaelewa vizuri aina za magonjwa, sababu zao, na kisha kutumia suluhisho yanayofanana. Ni njia pekee ya kuhakikisha kuwa mfumo unafanya kazi vizuri, kuboresha ufanisi wa matumizi ya nishati, na kusaidia mashirika kupeleka faida bora na kushiriki katika kuunda mfumo mpya wa umeme.