อะไรคือข้อผิดพลาดทั่วไปที่เกิดขึ้นระหว่างการดำเนินงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเก็บพลังงานในภาคอุตสาหกรรมและพาณิชยกรรม

ในฐานะส่วนสำคัญของระบบพลังงานใหม่ การทำงานอย่างมั่นคงของระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการได้รับประโยชน์ทางเศรษฐกิจขององค์กร ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของกำลังการผลิตที่ติดตั้งของระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม อัตราการเสียหายของอุปกรณ์ได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อผลตอบแทนจากการลงทุน ตามข้อมูลจากสภาไฟฟ้าแห่งประเทศจีน ในปี 2023 ปริมาณการหยุดชะงักที่ไม่ได้วางแผนไว้ของสถานีเก็บพลังงานได้ถึงมากกว่า 57% และมากกว่า 80% ของเหตุการณ์เหล่านี้เกิดจากปัญหาเช่น ข้อบกพร่องของอุปกรณ์ ความผิดปกติของระบบ และการรวมเข้าด้วยกันอย่างกว้างขวาง ในประสบการณ์การทำงานหน้าดินของผมในระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม ผมได้จัดการกับความผิดพลาดของระบบต่างๆ ตอนนี้ผมจะวิเคราะห์อย่างเป็นระบบประเภทความผิดพลาดทั่วไป สาเหตุ และวิธีแก้ไขของแต่ละย่อยระบบของอุปกรณ์เก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เพื่อให้คำแนะนำปฏิบัติในการดำเนินการและบำรุงรักษาระบบ

1. ความผิดพลาดทั่วไปและการวิเคราะห์สาเหตุของระบบแบตเตอรี่

ระบบแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นหน่วยเก็บพลังงานหลักของระบบเก็บพลังงาน ความผิดพลาดของมันส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

1.1 การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่

การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่เป็นประเภทความผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม โดยแสดงออกเป็นการลดลงของวงจรชีวิต การเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายใน และการลดลงของความหนาแน่นพลังงาน ในการตรวจสอบภาคสนามของผม ตามข้อมูลปี 2023 หลังจากบริการครบ 2.5 ปี ความเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ลิเทียมฟอสเฟตไอออนได้ถึง 28% และของแบตเตอรี่ลิเทียมไตรองค์ได้ถึง 41% ซึ่งสูงเกินกว่าที่คาดหวังในวงการ ความเสื่อมสภาพนี้ส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยเช่น การเสื่อมสภาพของวัสดุแบตเตอรี่ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขั้ว และการสลายตัวของสารละลายไฟฟ้า ทำให้ความจุในการเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ลดลง และประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง

1.2 การควบคุมความร้อนผิดพลาด

การควบคุมความร้อนผิดพลาดเป็นประเภทความผิดพลาดที่อันตรายที่สุดในระบบแบตเตอรี่ หากเกิดขึ้นอาจนำไปสู่การเกิดเพลิงไหม้หรือแม้กระทั่งการระเบิด ในประสบการณ์การจัดการกรณีฉุกเฉินของผม การควบคุมความร้อนผิดพลาดมักเกิดจากความลาดเอียงของอุณหภูมิที่ผิดปกติ เมื่ออุณหภูมิภายในแบตเตอรี่สูงกว่า 120°C อาจกระตุ้นปฏิกิริยาโซ่ ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมที่ผมมีส่วนร่วม ความแตกต่างของอุณหภูมิของโมดูลแบตเตอรี่เกิน 15°C ทำให้กลไกป้องกัน BMS ทำงานและทำให้ระบบปิดตัวลง สาเหตุของการควบคุมความร้อนผิดพลาดรวมถึงการชาร์จเกิน การปล่อยประจุเกิน การลัดวงจรภายนอก การลัดวงจรขนาดเล็กภายใน และความเสียหายทางกล ซึ่งความไม่สม่ำเสมอภายในแบตเตอรี่เป็นปัจจัยความเสี่ยงหลัก

1.3 การออกซิเดชันและการกัดกร่อนของตัวเชื่อมต่อแบตเตอรี่

การออกซิเดชันและการกัดกร่อนของตัวเชื่อมต่อแบตเตอรี่เป็นความผิดพลาดที่พบบ่อยแต่ละเลยในระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง ซึ่งผมได้พบหลายครั้งในโครงการชายฝั่ง ตัวเชื่อมต่อแบตเตอรี่มักจะออกซิเดชัน ทำให้ความต้านทานการสัมผัสเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดความร้อนสูงในท้องถิ่นและการควบคุมความร้อนผิดพลาด ตัวอย่างเช่น ในช่วง "ความชื้นกลับมา" ในกวางตุ้ง มีน้ำค้างจำนวนมากปรากฏขึ้นภายในตู้เก็บพลังงานบางตู้ ทำให้ตัวเชื่อมต่อออกซิเดชันและระบบปิดตัวลงบ่อย นอกจากนี้ การรั่วไหลของสารละลายไฟฟ้าและก๊าซภายในแบตเตอรี่ก็เป็นความผิดพลาดที่พบบ่อย ซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลงและความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

2. ความผิดพลาดทั่วไปและการวิเคราะห์สาเหตุของระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

BMS เป็น "สมอง" ของระบบเก็บพลังงาน รับผิดชอบในการตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่ การป้องกัน และการจัดการ

2.1 ความผิดพลาดในการสื่อสาร

ความผิดพลาดในการสื่อสารเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดของ BMS คิดเป็น 34% ของความผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับ BMS ในการทำงานทดสอบประจำวันของผม ความผิดพลาดในการสื่อสารแสดงออกเป็นการที่ BMS ไม่สามารถสื่อสารกับระบบระดับบนได้ตามปกติ ไม่สามารถส่งข้อมูลสถานะแบตเตอรี่หรือรับคำสั่งควบคุม ปัญหานี้มักเกิดจากปัจจัยเช่น การรบกวน CAN bus การติดต่อที่ไม่ดีของตัวเชื่อมต่อ และความไม่เข้ากันของโปรโตคอล ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม โปรโตคอลการสื่อสารระหว่าง BMS และ PLC ไม่เข้ากัน ทำให้ไม่สามารถดำเนินการคำสั่งชาร์จและปล่อยประจุได้อย่างถูกต้อง ทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงมากกว่า 20%

2.2 ความคลาดเคลื่อนในการประมาณ SOC/SOH

ความคลาดเคลื่อนในการประมาณ SOC/SOH เป็นความผิดพลาดที่พบบ่อยอีกประการหนึ่งของ BMS ในโครงการที่ผมเคยมีส่วนร่วม หากความคลาดเคลื่อนในการประมาณ SOC เกิน 8% จะทำให้การชาร์จสิ้นสุดเร็วเกินไปหรือช้าเกินไป ส่งผลต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่และประสิทธิภาพของระบบ ความคลาดเคลื่อนในการประมาณ SOC ส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยเช่น การส่งผลของอุณหภูมิ ความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ ความแม่นยำของเซ็นเซอร์กระแสไม่เพียงพอ และข้อบกพร่องของอัลกอริทึม ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความคลาดเคลื่อนในการประมาณ SOC ของ BMS ได้ถึง 12% ทำให้แบตเตอรี่ไม่ได้ใช้งานอย่างเต็มที่และส่งผลกระทบต่อรายได้อย่างร้ายแรง

2.3 ความขัดแย้งของเวอร์ชันเฟิร์มแวร์และการบกพร่องของซอฟต์แวร์

ความขัดแย้งของเวอร์ชันเฟิร์มแวร์และการบกพร่องของซอฟต์แวร์เป็นปัญหาที่พบบ่อยของ BMS เมื่อระดับความฉลาดของระบบเก็บพลังงานเพิ่มขึ้น ความซับซ้อนของซอฟต์แวร์ก็เพิ่มขึ้น และความบกพร่องของซอฟต์แวร์และความเข้ากันได้ก็กลายเป็นปัญหาที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น Tesla Model 3 เคยมีสถานการณ์ที่เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ V12.7.1 ของ BMS ไม่เข้ากันกับระบบควบคุม ทำให้การชาร์จผิดปกติสำหรับเจ้าของรถ 12% นอกจากนี้ การลดลงของความแม่นยำของเซ็นเซอร์ BMS และการรวบรวมข้อมูลผิดปกติ ก็เป็นความผิดพลาดที่พบบ่อย ซึ่งอาจเกิดจากปัจจัยเช่น การเสื่อมสภาพของเซ็นเซอร์ การรบกวนจากแม่เหล็กไฟฟ้า และปัญหาการส่งสัญญาณ

3. ความผิดพลาดทั่วไปและการวิเคราะห์สาเหตุของระบบแปลงพลังงาน (PCS)

PCS เป็นอุปกรณ์หลักในการแปลงพลังงานไฟฟ้าในระบบเก็บพลังงาน รับผิดชอบในการแปลงกระแสไฟฟ้าตรงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับหรือกลับกัน

3.1 ประสิทธิภาพลดลง

ประสิทธิภาพลดลงเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดของ PCS แสดงออกเป็นการลดลงของประสิทธิภาพการแปลงระหว่างการชาร์จและปล่อยประจุ จากงานวัดจริงที่ผมทำ ตามข้อมูลทดสอบ ประสิทธิภาพการแปลงชาร์จของ PCS แบบสองระดับแบบดั้งเดิมคือ 95% (ที่โหลดมากกว่า 30%) และประสิทธิภาพการแปลงปล่อยประจุคือ 96% (ที่โหลดมากกว่า 30%) ในขณะที่ PCS ที่ใช้ตัวแปลงสามระดับแบบ T-type มีประสิทธิภาพการแปลงชาร์จเฉลี่ย 95.5% (ที่โหลดมากกว่า 30%) และประสิทธิภาพการแปลงปล่อยประจุคือ 96.5% (ที่โหลดมากกว่า 30%) ประสิทธิภาพลดลงมักเกิดจากปัจจัยเช่น การเสื่อมสภาพของโมดูล IGBT/MOSFET การระบายความร้อนไม่ดี และกลยุทธ์ควบคุมที่ไม่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม PCS ทำงานที่อุณหภูมิสูงเป็นระยะเวลานาน ทำให้โมดูล IGBT เสื่อมสภาพ ประสิทธิภาพลดลงต่ำกว่า 93% และรายได้ของระบบลดลง 15%

3.2 การป้องกันโอเวอร์โหลดล้มเหลว

การป้องกันโอเวอร์โหลดล้มเหลวเป็นความผิดพลาดที่พบบ่อยอีกประการหนึ่งของ PCS ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายหรือแม้กระทั่งเกิดเพลิงไหม้ ในกรณีการจัดการความผิดพลาดที่ผมเคยประสบ การป้องกันโอเวอร์โหลดล้มเหลวมักเกิดจากปัจจัยเช่น การออกแบบวงจรป้องกันที่ไม่เหมาะสม การลดลงของความแม่นยำของเซ็นเซอร์ และข้อผิดพลาดของลอจิกควบคุม ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงาน PCS ไม่สามารถทริกเกอร์การป้องกันโอเวอร์โหลดได้ทันท่วงทีเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ทำให้คอนเดนเซอร์ไหม้ ระบบหยุดทำงานเป็นเวลา 2 วัน และความเสียหายเกิน 100,000 หยวน นอกจากนี้ ความผิดพลาดของอินเวอร์เตอร์ การเกิดฮาร์โมนิกส์มากเกินไป และแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้าที่ไม่คงที่ก็เป็นปัญหาที่พบบ่อยของ PCS ซึ่งอาจเกิดจากปัจจัยเช่น การเสื่อมสภาพของชิ้นส่วน การระบายความร้อนไม่ดี และข้อบกพร่องของอัลกอริทึมควบคุม

3.3 ระดับการป้องกันการกัดกร่อนไม่เพียงพอ

ระดับการป้องกันการกัดกร่อนไม่เพียงพอนั้นเป็นความผิดพลาดพิเศษของ PCS ในระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่งหรือพื้นที่ที่มีความชื้นสูง ในโครงการที่ผมเคยไปในกวางตุ้ง ระดับการป้องกันการกัดกร่อนไม่เพียงพอจะทำให้แผงวงจร PCB ถูกกัดกร่อน ตัวเชื่อมต่อสายไฟถูกออกซิเดชัน และประสิทธิภาพของชิ้นส่วนลดลง ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมในกวางตุ้ง เนื่องจากระดับการป้องกันการกัดกร่อนของ PCS ไม่เพียงพอ ในช่วง "ความชื้นกลับมา" แผงวงจร PCB ถูกกัดกร่อน ทำให้สัญญาณหลายช่องผิดปกติและระบบไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ

4. ความผิดพลาดทั่วไปและการวิเคราะห์สาเหตุของระบบควบคุมอุณหภูมิ

ระบบควบคุมอุณหภูมิเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันการทำงานอย่างปลอดภัยของระบบเก็บพลังงาน แบ่งออกเป็นแผนการระบายความร้อนด้วยอากาศและของเหลว

4.1 การระบายความร้อนไม่ดี

การระบายความร้อนไม่ดีเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดของระบบควบคุมอุณหภูมิ ซึ่งอาจทำให้อุณหภูมิแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพลดลง และอายุการใช้งานสั้นลง จากโครงการจัดการความร้อนที่ผมเคยมีส่วนร่วม ตามการวิจัย สำหรับทุกๆ 10°C ที่อุณหภูมิแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น วงจรชีวิตของมันจะสั้นลงประมาณ 50% การระบายความร้อนไม่ดีมักเกิดจากปัจจัยเช่น การอุดตันของรังสีความร้อน การเสียหายของพัดลม การออกแบบท่ออากาศไม่เหมาะสม และอุณหภูมิแวดล้อมสูง ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เนื่องจากการอุดตันของรังสีความร้อน อุณหภูมิแบตเตอรี่เกิน 45°C ทำให้ระบบ BMS ทำงานป้องกัน ประสิทธิภาพของระบบลดลง 18% และรายได้ลดลงประมาณ 80,000 หยวน/ปี

4.2 การรั่วไหลของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

การรั่วไหลของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นความผิดพลาดที่อันตรายที่สุดในระบบควบคุมอุณหภูมิ การรั่วไหลไม่เพียงแค่ทำให้น้ำยาทำความเย็นไม่เพียงพอและส่งผลต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อน แต่ยังอาจทำให้เกิดการลัดวงจรแบตเตอรี่และปัญหาไฟฟ้า ในงานบำรุงรักษาระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวที่ผมเคยทำ การรั่วไหลของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวมักเกิดจากปัจจัยเช่น การเสื่อมสภาพของซีล การแตกของท่อเนื่องจากการสั่นสะเทือน และการคลายตัวของตัวเชื่อมต่อ ตัวอย่างเช่น ในตู้เก็บพลังงานของสถานีรับ LNG เนื่องจากการเสื่อมสภาพของซีลท่อทำความเย็นเกิดการรั่วไหลของน้ำยาทำความเย็น มีน้ำค้างจำนวนมากปรากฏขึ้นภายในตู้และระบบปิดตัวลงบ่อย ตามข้อมูลทดสอบ ความแข็งของซีล PTFE เพิ่มขึ้นจาก 65 Shore D ที่อุณหภูมิห้องเป็น 85 Shore D ที่ -70°C และอัตราการคืนรูปจากการบีบอัดลดลง 40% ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการรั่วไหล

4.3 การควบคุมอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ

การควบคุมอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอเป็นปัญหาที่พบบ่อยในระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ซึ่งอาจทำให้ความไม่สม่ำเสมอภายในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น ในโครงการออกแบบระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวที่ผมเคยมีส่วนร่วม การควบคุมอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอมักเกิดจากปัจจัยเช่น การออกแบบท่อทำความเย็นไม่เหมาะสม การกระจายการไหลไม่สม่ำเสมอ และข้อบกพร่องของอัลกอริทึมควบคุม ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม การออกแบบท่อทำความเย็นไม่เหมาะสมทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่เกิน 10°C ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วขึ้นและอายุการใช้งานของระบบลดลง 30%

5. ความผิดพลาดทั่วไปและการวิเคราะห์สาเหตุของระบบจัดการพลังงาน (EMS)

EMS เป็น "ผู้บัญชาการ" ของระบบเก็บพลังงาน รับผิดชอบในการปรับปรุงกลยุทธ์การดำเนินงานและการจัดสรรพลังงาน

5.1 ข้อบกพร่องของอัลกอริทึม

ข้อบกพร่องของอัลกอริทึมเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดของ EMS ซึ่งอาจทำให้กลยุทธ์การชาร์จและปล่อยประจุไม่เหมาะสมและลดรายได้ ในโครงการปรับปรุงการจัดการพลังงานที่ผมเคยมีส่วนร่วม ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม ข้อบกพร่องของอัลกอริทึมของ EMS ทำให้ไม่สามารถคาดการณ์เวลาชาร์จและปล่อยประจุที่เหมาะสมได้เมื่อราคาไฟฟ้าผันผวน และรายได้ประจำปีลดลงประมาณ 15% ข้อบกพร่องของอัลกอริทึมมักเกิดจากปัจจัยเช่น แบบจำลองที่ไม่แม่นยำ ข้อมูลประวัติไม่เพียงพอ และการตั้งค่าพารามิเตอร์ไม่เหมาะสม

5.2 การหยุดการสื่อสาร

การหยุดการสื่อสารเป็นความผิดพลาดที่พบบ่อยอีกประการหนึ่งของ EMS ซึ่งอาจทำให้ระบบไม่สามารถรับคำสั่งจากระดับบนหรืออัปโหลดข้อมูลการดำเนินงานได้ ในงานทดสอบการสื่อสารที่ผมเคยทำ การหยุดการสื่อสารมักเกิดจากปัจจัยเช่น ความไม่เข้ากันของโปรโตคอล การรบกวนทางเครือข่าย และความเสียหายของฮาร์ดแวร์ ตัวอย่างเช่น ในโครงการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม โปรโตคอลการสื่อสารระหว่าง EMS และระบบจัดการไฟฟ้าไม่เข้ากัน เมื่อราคาไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงในเวลาจริง กลยุทธ์การชาร์จและปล่อยประจุไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้ทันท่วงที ทำให้รายได้จากการเก็งกำไรลดลงมากกว่า 20% นอกจากนี้ ช่องโหว่ด้านความปลอดภัยของข้อมูลก็เป็นปัญหาที่พบบ่อยของ EMS ซึ่งอาจทำให้เกิดการโจมตีระบบหรือการรั่วไหลของข้อมูล ตามข้อมูลปี 2023 มีเหตุการณ์รั่วไหลของข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการโจมตี MOVEit สามเหตุการณ์ที่อยู่ในอันดับสิบเหตุการณ์รั่วไหลของข้อมูล ซึ่งส่งผลกระทบต่อคนมากกว่าหนึ่งล้านคน

ในการดำเนินการและบำรุงรักษาระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมจริง เราผู้ปฏิบัติงานหน้าดินต้องระบุประเภทความผิดพลาดเหล่านี้ได้อย่างถูกต้อง ทำความเข้าใจสาเหตุอย่างลึกซึ้ง และแล้วจึงใช้แนวทางแก้ไขที่มุ่งเป้าหมาย ด้วยวิธีนี้เราจึงสามารถรับประกันการทำงานอย่างมั่นคงของระบบ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และช่วยให้องค์กรได้รับประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดีขึ้น ขณะเดียวกันก็สนับสนุนการสร้างระบบพลังงานใหม่