Ano ang mga karaniwang pagkakamali na nangyayari sa pag-operate ng mga kagamitan na may kaugnayan sa imbakan ng enerhiya para sa industriya at komersyo?

Bilang isang mahalagang bahagi ng bagong sistema ng enerhiya, ang matatag na operasyon ng mga sistema ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal ay direktang may kaugnayan sa epektibidad ng paggamit ng enerhiya at ekonomiko ng benepisyo ng mga kumpanya. Sa mabilis na paglago ng kapasidad ng nai-install na sistema ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, ang rate ng pagkasira ng kagamitan ay naging isang pangunahing factor na nakakaapekto sa balik ng investment. Ayon sa datos mula sa China Electricity Council, noong 2023, ang proporsyon ng hindi inaasahang pagpapatigil ng mga power station ng imbakan ng enerhiya ay umabot sa higit sa 57%, at higit sa 80% dito ay dulot ng mga problema tulad ng pagkakamali ng kagamitan, anomalous na sistema, at malawak na integrasyon. Sa aking mga taon ng praktikal na gawain sa unang linya ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, nakapaglaban ako sa iba't ibang uri ng pagkasira ng sistema. Ngayon, aking sisistemang analisin ang mga karaniwang uri ng pagkasira, sanhi, at solusyon ng bawat subsystem ng kagamitan ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal upang magbigay ng praktikal na gabay para sa operasyon at maintenance ng sistema.

1. Karaniwang Mga Pagkasira at Analisis ng Sanhi ng Battery Systems

Ang battery system, bilang ang core energy storage unit ng sistema ng imbakan ng enerhiya, ang mga pagkasira nito ay direkta na nakakaapekto sa pangkalahatang performance ng sistema.

1.1 Pagtanda ng Bateria

Ang pagtanda ng bateria ay isa sa pinakakaraniwang uri ng pagkasira sa mga sistema ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, na pangunahing ipinapakita bilang pagbawas ng cycle life, pagtaas ng internal resistance, at pagbaba ng energy density. Sa aking mga pagsisiyasat sa lugar, ayon sa datos ng 2023, pagkatapos ng 2.5 - taong serbisyo, ang pagbawas ng kapasidad ng lithium iron phosphate batteries ay umabot sa 28%, at ang ternary lithium batteries ay umabot sa 41%, lubhang lumampas sa inaasahan ng industriya. Ang pagbawas na ito ay pangunahing dulot ng mga factor tulad ng pagtanda ng materyales ng bateria, pagbabago ng struktura ng electrode, at pagkakawatak-watak ng electrolyte, na nagresulta sa pagbaba ng kakayahan ng bateria sa imbakan ng enerhiya at pagbaba ng pangkalahatang epektibidad ng sistema.

1.2 Thermal Runaway

Ang thermal runaway ay ang pinakamapanganib na uri ng pagkasira sa battery system. Kapag nangyari ito, maaaring humantong sa sunog o kahit na pagsabog. Sa aking karanasan sa paghahandling ng mga emergency cases, ang thermal runaway ay karaniwang dulot ng abnormal na temperature gradients. Kapag ang internal temperature ng bateria ay lumampas sa 120°C, maaaring maitala ang chain reaction. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal kung saan akong kasama, ang temperatura difference ng battery module ay lumampas sa 15°C, na nagtrigger ng BMS protection mechanism at nagresulta sa pagpapatigil ng sistema. Ang mga dahilan ng thermal runaway ay kinabibilangan ng over-charging, over-discharging, external short-circuit, internal micro-short-circuit, at mechanical damage. Kaya, ang inconsistency sa loob ng bateria ang pangunahing risk factor.

1.3 Oxidation at Corrosion ng Battery Connectors

Ang oxidation at corrosion ng battery connectors ay karaniwan pero madaling mapagkamalan na mga pagkasira sa mga sistema ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal. Sa mataas na humidity na environment, na kung saan aking naparating maraming beses sa coastal projects, ang battery connectors ay madaling makakamit ng oxidation, na nagresulta sa pagtaas ng contact resistance, na kaya naman nagresulta sa local overheating at thermal runaway. Halimbawa, sa panahon ng "return of southern humidity" sa Guangdong, ang malaking dami ng condensed water ay lumitaw sa loob ng ilang mga energy storage cabinets, na nagresulta sa connector oxidation at madalas na pagpapatigil ng sistema. Bukod dito, ang leakage ng electrolyte at gas evolution sa loob ng bateria ay din karaniwang mga pagkasira, na maaaring magresulta sa pagbaba ng performance ng bateria at safety hazards.

2. Karaniwang Mga Pagkasira at Analisis ng Sanhi ng Battery Management System (BMS)

Ang BMS ay ang "brain" ng sistema ng imbakan ng enerhiya, na may responsibilidad sa pag-monitor, proteksyon, at pag-manage ng estado ng bateria.

2.1 Communication Failures

Ang communication failures ay ang pinakakaraniwang problema ng BMS, na sumasakop sa 34% ng mga pagkasira na may kaugnayan sa BMS. Sa aking araw-araw na debugging work, ang communication failures ay pangunahing ipinapakita bilang hindi normal na interaksiyon ng BMS sa upper-level system, hindi makapagpapadala ng battery state data o tumatanggap ng control commands. Ito ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng CAN bus interference, mahina na contact ng connector, at protocol incompatibility. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, ang communication protocol sa pagitan ng BMS at PLC ay hindi compatible, na nagresulta sa hindi tamang pag-eexecute ng charging at discharging commands, at ang epektibidad ng sistema ay bumaba ng higit sa 20%.

2.2 SOC/SOH Estimation Deviation

Ang SOC/SOH estimation deviation ay isa pa sa karaniwang pagkasira ng BMS. Sa mga proyekto kung saan aking kasama, kung ang SOC estimation error ay lumampas sa 8%, ito ay magdudulot ng masyadong maaga o masyadong huli na pagtapos ng charging, na nakakaapekto sa lifetime ng bateria at epektibidad ng sistema. Ang SOC estimation deviation ay pangunahing dulot ng mga factor tulad ng epekto ng temperatura, inconsistency ng bateria, hindi sapat na accuracy ng current sensor, at algorithm defects. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya sa mataas na temperatura, ang SOC estimation error ng BMS ay umabot sa 12%, na nagresulta sa hindi full utilization ng bateria at malubhang naapektuhan ang kita.

2.3 Firmware Version Conflicts at Software Defects

Ang firmware version conflicts at software defects ay din karaniwang problema ng BMS. Habang tumaas ang intelligence level ng mga sistema ng imbakan ng enerhiya, ang complexity ng software ay lumalaki, at ang mga vulnerability at compatibility issues ng software ay naging mas prominent. Halimbawa, ang Tesla Model 3 ay may isang sitwasyon kung saan ang BMS firmware version V12.7.1 ay hindi compatible sa control system, na nagresulta sa abnormal charging para sa 12% ng mga may-ari ng kotse. Bukod dito, ang degradation ng accuracy ng BMS sensor at abnormal na data collection ay din karaniwang mga pagkasira, na maaaring dulot ng mga factor tulad ng aging ng sensor, electromagnetic interference, at signal transmission problems.

3. Karaniwang Mga Pagkasira at Analisis ng Sanhi ng Power Conversion System (PCS)

Ang PCS ay ang core equipment para sa conversion ng electric energy sa sistema ng imbakan ng enerhiya, na may responsibilidad sa pagconvert ng direct current to alternating current o vice versa.

3.1 Efficiency Decline

Ang efficiency decline ay ang pinakakaraniwang problema ng PCS, na pangunahing ipinapakita bilang pagbaba ng charging at discharging conversion efficiency. Sa aking actual measurement work, ayon sa test data, ang average charging conversion efficiency ng traditional two-level PCS ay 95% (above 30% load), at ang discharge conversion efficiency ay 96% (above 30% load); samantalang ang PCS na gumagamit ng T-type three-level inverters ay may average charging conversion efficiency ng 95.5% (above 30% load) at discharge conversion efficiency ng 96.5% (above 30% load). Ang efficiency decline ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng aging ng IGBT/MOSFET modules, mahina na heat dissipation, at hindi maaring control strategies. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, ang PCS ay pinag-operate sa mataas na temperatura para sa matagal na panahon, na nagresulta sa aging ng IGBT modules, ang efficiency ay bumaba sa below 93%, at ang kita ng sistema ay bumaba ng 15%.

3.2 Overload Protection Failure

Ang overload protection failure ay isa pa sa karaniwang pagkasira ng PCS, na maaaring humantong sa pagkasira ng kagamitan o kahit na pagsabog. Sa aking mga karanasan sa fault handling, ang overload protection failure ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng hindi maaring disenyo ng protection circuit, degradation ng accuracy ng sensor, at control logic errors. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya, ang PCS ay hindi nag-trigger ng overload protection sa oras na ang load ay biglaang tumaas, na nagresulta sa pagburnout ng capacitor, ang sistema ay out of service sa 2 days, at ang loss ay lumampas sa 100,000 yuan. Bukod dito, ang inverter faults, excessive harmonics, at unstable output voltage/current ay din karaniwang mga problema ng PCS, na maaaring dulot ng mga factor tulad ng aging ng components, mahina na heat dissipation, at control algorithm defects.

3.3 Insufficient Anti-corrosion Grade

Ang insufficient anti-corrosion grade ay isang espesyal na pagkasira ng PCS sa mga sistema ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, lalo na sa coastal o high-humidity areas. Sa mga proyekto kung saan aking naparating sa Guangdong, ang insufficient anti-corrosion grade ay magdudulot sa PCB board corrosion, oxidation ng wiring terminals, at performance degradation ng components. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal sa Guangdong, dahil sa insufficient anti-corrosion grade ng PCS, sa panahon ng "return of southern humidity", ang PCB board ay nasira, na nagresulta sa abnormal multi-channel signals at ang sistema ay hindi maaaring mag-operate nang normal.

4. Karaniwang Mga Pagkasira at Analisis ng Sanhi ng Temperature Control Systems

Ang temperature control system ay ang key para sa seguridad ng operasyon ng sistema ng imbakan ng enerhiya, na pangunahing nahahati sa air-cooling at liquid-cooling schemes.

4.1 Mahina na Heat Dissipation

Ang mahina na heat dissipation ay ang pinakakaraniwang problema ng temperature control system, na maaaring humantong sa pagtaas ng temperatura ng bateria, pagbaba ng epektibidad, at pagbaba ng lifetime. Sa aking mga proyekto sa thermal management, ayon sa pagsasaliksik, para sa bawat 10°C na pagtaas ng temperatura ng bateria, ang cycle life nito ay bubuo ng halos 50%. Ang mahina na heat dissipation ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng radiator fouling, fan failures, hindi maaring disenyo ng air duct, at mataas na ambient temperature. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, dahil sa radiator fouling, ang temperatura ng bateria ay lumampas sa 45°C, na nagtrigger ng BMS protection, ang epektibidad ng sistema ay bumaba ng 18%, at ang kita ay bumaba ng halos 80,000 yuan/year.

4.2 Liquid-Cooling System Leakage

Ang liquid-cooling system leakage ay isa sa pinakamapanganib na mga pagkasira sa temperature control system. Ang leakage ay hindi lamang magdudulot ng insufficient coolant at epekto sa heat dissipation, kundi maaari rin itong magresulta sa battery short-circuit at electrical faults. Sa aking mga gawain sa maintenance ng liquid-cooling systems, ang liquid-cooling system leakage ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng seal aging, pipeline vibration rupture, at connector loosening. Halimbawa, sa isang energy storage cabinet ng LNG receiving station, dahil sa aging ng seals ng liquid-cooling pipeline, ang coolant leakage ay nangyari, ang malaking dami ng condensed water ay lumitaw sa loob ng cabinet, at ang sistema ay madalas na nagpapatigil. Ayon sa test data, ang hardness ng PTFE seals ay lumaki mula 65 Shore D sa room temperature hanggang 85 Shore D sa -70°C, at ang compression rebound rate ay bumaba ng 40%, na ito ang pangunahing dahilan ng leakage.

4.3 Uneven Temperature Control

Ang uneven temperature control ay isang karaniwang problema sa liquid-cooling systems, na maaaring humantong sa paglala ng internal inconsistency ng battery pack. Sa mga proyekto sa disenyo ng liquid-cooling system kung saan aking kasama, ang uneven temperature control ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng hindi maaring disenyo ng liquid-cooling pipelines, uneven flow distribution, at control algorithm defects. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, ang hindi maaring disenyo ng liquid-cooling pipelines ay nagresulta sa temperature difference ng higit sa 10°C sa battery pack, na nag-accelerate ng pagtanda ng bateria at pagbaba ng lifetime ng sistema ng 30%.

5. Karaniwang Mga Pagkasira at Analisis ng Sanhi ng Energy Management System (EMS)

Ang EMS ay ang "commander" ng sistema ng imbakan ng enerhiya, na may responsibilidad sa optimization ng operasyon strategy at dispatching ng enerhiya.

5.1 Algorithm Defects

Ang algorithm defects ay ang pinakakaraniwang problema ng EMS, na maaaring humantong sa hindi maaring charging at discharging strategies at pagbaba ng kita. Sa aking mga proyekto sa optimization ng energy management, halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, ang algorithm defects ng EMS ay nagresulta sa hindi maaring pagpredict ng optimal na oras ng charging at discharging kapag ang presyo ng kuryente ay madalas na nagbabago, at ang annual income ay bumaba ng halos 15%. Ang algorithm defects ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng inaccurate models, insufficient historical data, at unreasonable parameter settings.

5.2 Communication Interruption

Ang communication interruption ay isa pa sa karaniwang pagkasira ng EMS, na maaaring humantong sa hindi maaring tanggapin ng sistema ng upper-level commands o i-upload ang operation data. Sa aking mga gawain sa communication debugging, ang communication interruption ay karaniwang dulot ng mga factor tulad ng protocol incompatibility, network interference, at hardware failures. Halimbawa, sa isang proyekto ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, ang communication protocol sa pagitan ng EMS at power grid dispatching system ay hindi compatible. Kapag ang presyo ng kuryente ay nagbabago sa real-time, ang charging at discharging strategies ay hindi maaring adjust sa oras, na nagresulta sa pagbaba ng higit sa 20% sa arbitrage income. Bukod dito, ang data security vulnerabilities ay din karaniwang mga problema ng EMS, na maaaring humantong sa sistema attacks o data leakage. Ayon sa 2023 data, ang tatlong data leakage incidents na may kaugnayan sa MOVEit attacks ay nasa top ten data leakage incidents, na nakakaapekto sa higit sa isang milyon na tao.

Sa aktwal na operasyon at maintenance ng mga sistema ng imbakan ng enerhiya para sa komersyal at industriyal, kami front-line practitioners ay kailangang ma-identify nang tama ang mga uri ng pagkasira, malalim na maintindihan ang kanilang mga sanhi, at pagkatapos ay kumuha ng targeted solutions. Tanging sa ganitong paraan, maaari nating siguruhin ang matatag na operasyon ng sistema, i-improve ang epektibidad ng paggamit ng enerhiya, at tumulong sa mga kumpanya na makamit ang mas mahusay na ekonomiko ng benepisyo habang nakakatulong sa pagbuo ng bagong sistema ng enerhiya.