Dự án lưu trữ và truyền tải năng lượng mặt trời và gió tại Zhangbei (Trung Quốc)

Một hệ thống giám sát cung cấp khả năng mở rộng và độ ổn định cao được thiết lập để giám sát việc phát điện gió, sản xuất điện mặt trời và lưu trữ năng lượng bằng cách sử dụng bộ tập trung thông tin về pin (VP-25W1) và nền tảng quản lý tủ pin (XP-8341) trong một giải pháp do ICP DAS cung cấp, cùng với đơn vị quản lý pin (BMU) do khách hàng phát triển, hoạt động dựa trên giao thức CAN Bus có khả năng chịu lỗi và phát hiện lỗi cao.

Giới thiệu

Là trạm lưu trữ pin năng lượng lớn nhất thế giới hiện tại, Dự án Truyền tải và Lưu trữ Năng lượng Mặt trời và Gió Quốc gia Zhangbei – một dự án ở Zhangbei, tỉnh Hà Bắc, Trung Quốc, đã thực hiện ý tưởng xây dựng kỹ thuật đầu tiên trên thế giới cho năng lượng gió và mặt trời lưu trữ và truyền tải. Mô hình là một dự án trình diễn năng lượng toàn diện mới tích hợp năng lượng gió, tế bào quang điện, thiết bị lưu trữ năng lượng và truyền tải điện thông minh.

Bằng cách xem xét tính không ổn định của việc phát điện từ gió và năng lượng mặt trời cũng như thời gian cao điểm nhất cho tiêu thụ điện từ lưới điện, mọi nguồn điện dự phòng có thể được lưu trữ khi công suất phát điện lớn nhất hoặc trong thời gian cao điểm thấp nhất từ 7:00 chiều đến 7:00 sáng. Bất kỳ năng lượng điện nào trước đây được lưu trữ trong trạm lưu trữ sau đó có thể được cung cấp trở lại lưới điện để bổ sung khoảng cách về nhu cầu điện năng và giải quyết mọi vấn đề liên quan đến nhu cầu điện năng có thể phát sinh khi sản xuất điện năng thấp hoặc tiêu thụ điện năng cao điểm xảy ra trong quá trình sử dụng cao điểm 9:00 sáng đến 3:00 chiều.

Việc bảo trì hệ thống còn khó khăn hơn do môi trường khắc nghiệt và công nghệ truyền thông phức tạp

• Môi trường khắc nghiệt

Vì nhiệt độ trung bình hàng ngày ở tỉnh Hà Bắc, Trung Quốc thấp hơn 0 °C trong hơn nửa năm, nên điều đặc biệt quan trọng là hệ thống quản lý pin (BMS) có thể hoạt động mạnh mẽ và duy trì ổn định dưới nhiệt độ cao và điều kiện nhiệt độ thấp, bất kể nó có bị sốc nhiệt độ -30 ° C đến 85 ° C hay được lắp đặt ở độ cao hơn 4000 mét.

• Công nghệ truyền thông phức hợp

Đơn vị quản lý pin (BMU), do khách hàng phát triển, giám sát trạng thái sạc (SOC), tình trạng sức khỏe (SOH), dung lượng lưu trữ, nhiệt độ pin, dòng sạc và các thông tin khác từ nhiều gói pin với quan điểm đạt được việc quản lý từng tủ pin, việc cung cấp dữ liệu từ nhiều tủ pin cho các hoạt động cấp nguồn và lưu trữ năng lượng tiếp theo, đồng thời truyền trạng thái pin và trạng thái lưu trữ năng lượng từ mỗi gói pin đến trung tâm giám sát từ xa.

Giải pháp ICP DAS

Mỗi nhóm hệ thống bao gồm một nền tảng quản lý tủ pin, trong đó có thể kết nối tối đa 12 bộ tập trung thông tin về pin. Mỗi bộ tập trung thông tin pin có thể được kết nối với tối đa 18 BMU. Kiến trúc hệ thống được hiển thị bên dưới:

Kiến trúc của Hệ thống giám sát pin ICP DAS

BMU ở lớp dưới cùng chịu trách nhiệm thu thập thông tin liên quan về bộ pin, chẳng hạn như nguồn pin, nhiệt độ, SOC, SOH, dòng sạc và điện áp sạc, cũng như cung cấp thông tin này cho bộ tập trung thông tin pin thông qua giao diện CAN Bus.

Sau khi thu thập thông tin từ các bộ pin, bộ tập trung thông tin pin thường xuyên tải thông tin lên nền tảng quản lý pin XP-8341 thông qua giao diện CAN Bus. Hai thiết bị I-8120W được sử dụng làm hệ thống mở rộng giao diện truyền thông CAN Bus trong mỗi bộ tập trung thông tin pin, trong đó một trong các mô-đun I-8120W chịu trách nhiệm giao tiếp với BMU, trong khi mô-đun kia chịu trách nhiệm giao tiếp với nền tảng quản lý pin, theo đó, ngoài việc đạt được sự cô lập giữa hai giao diện CAN Bus, thông tin từ thiết bị cũng được tách biệt để giảm tải bus từ các miền CAN Bus tương ứng.

Bộ tập trung thông tin về pin không chỉ thu thập thông tin từ BMU mà còn liên tục phát hiện tín hiệu dòng điện và điện áp được cấp từ các đầu dò cách điện trong tủ pin thông qua các mô-đun I-7012F và I-87017W, cũng như thường xuyên báo cáo dữ liệu trở lại sang nền tảng quản lý tủ ắc quy. Do điện áp tối đa của tủ ắc quy có thể đạt 700 VDC trong quá trình nạp năng lượng cho trạm lưu trữ năng lượng, cần phát hiện kịp thời tình trạng cách điện để tránh hư hỏng thiết bị hoặc thậm chí xảy ra tai nạn an toàn lao động do hỏng cách điện.

Nền tảng quản lý tủ ắc quy không chỉ quản lý trạng thái của bộ ắc quy trong mỗi tủ ắc quy mà còn gửi thông tin liên quan đến máy phát thông qua giao diện RS-232 và RS-485. Ngoài ra, nền tảng quản lý tủ ắc quy thường xuyên thăm dò các thiết bị phát hiện cách điện để xác định xem có bất kỳ cảnh báo nào đã được bắt đầu hay không và thực hiện điều khiển Bật và Tắt các rơ le ắc quy.

Để ngăn chặn bất kỳ nguy hiểm nào gây ra bởi việc rơ le ắc quy ‘không thể kiểm soát được do lỗi nền tảng quản lý tủ ắc quy, mô-đun I-87068W đã được đặc biệt chọn làm mô-đun DO để điều khiển các rơ-le ắc quy, vì nó chứa MCU và một bộ đếm thời gian giám sát. Nếu nền tảng quản lý tủ pin không thể giao tiếp với mô-đun I-87068W trong một khoảng thời gian cụ thể, thì mô-đun sẽ xuất ra giá trị an toàn dựa trên trạng thái đầu ra đặt trước được định cấu hình cho mỗi DO để ngăn chặn bất kỳ nguy hiểm nào gây ra không kiểm soát được nền tảng quản lý tủ ắc quy.

Nền tảng quản lý tủ ắc quy bao gồm một giao diện truyền thông Ethernet bên ngoài, qua đó thông tin từ các tủ ắc quy trong toàn bộ trạm lưu trữ năng lượng có thể được truyền đến trung tâm giám sát từ xa để theo dõi và điều khiển.

Để hiểu trạng thái của từng tủ ắc quy tại vị trí của trạm lưu trữ năng lượng, tất cả thông tin liên quan từ mỗi tủ ắc quy có thể truy cập thông qua màn hình hiển thị cho nền tảng quản lý tủ ắc quy hoặc thông qua màn hình cho bộ tập trung thông tin về ắc quy được nhúng trong cửa của mỗi tủ ắc quy.

Điều này có thể đạt được bằng cách chuyển các trang trên màn hình cảm ứng điện trở để hiển thị thông tin chi tiết từ tất cả các bộ pin trong mỗi tủ pin, cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì định kỳ hàng ngày.

Các lợi ích mang lại cho Dự án này bằng cách Thực hiện Giải pháp ICP DAS

• BMS vẫn có thể hoạt động bình thường cho dù nó có bị sốc nhiệt độ từ – 30 °C đến 85 °C hay được lắp đặt ở độ cao hơn 4000 mét.
• Nhờ khả năng chịu lỗi cao và có thể phát hiện lỗi của CAN Bus, ngay cả trong môi trường nhiễu điện từ, toàn bộ hệ thống trực tuyến hoạt động đáng tin cậy, tiết kiệm nhiều không gian và đảm bảo thuận tiện cho việc bảo trì.
• Dịch vụ thử nghiệm EMI và thử nghiệm nhiệt độ cao và thấp cũng được cung cấp để đảm bảo rằng khách hàng cảm thấy hài lòng.

Kết luận

Dự án trình diễn lưu trữ và truyền tải năng lượng mặt trời và gió quốc gia Zhangbei (Trung Quốc) đã hoạt động trong điều kiện an toàn và ổn định trong nhiều năm kể từ khi đi vào hoạt động vào ngày 25 tháng 12 năm 2011. Dựa trên số liệu thống kê thu được trong năm 2016, sản lượng tích lũy của năng lượng xanh chất lượng cao và an toàn đã lớn hơn 1,65 tỷ kilowatt giờ. Với thành công của dự án này, nó chắc chắn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong Thế vận hội Olympic mùa đông 2022 được tổ chức tại Trương Gia Khẩu, Bắc Kinh, cũng như trong sự phát triển của ngành công nghiệp xe điện Bắc Kinh.

“An toàn và ổn định” là giá trị cốt lõi mà ICP DAS theo đuổi, chúng tôi đã tận tâm nghiên cứu và phát triển các sản phẩm của mình trong nhiều năm, trong khi “Tính độc đáo” là cách tiếp cận nhất quán của chúng tôi để phục vụ khách hàng. Chúng tôi có đội ngũ R&D mạnh mẽ và nhân viên dịch vụ chuyên nghiệp để cung cấp cho khách hàng các giải pháp đầy đủ nhất.