Zayıf Şebekeler ve Sık Kesintiler: Afrika Baz İstasyonları için Deşarj Derinliğini Ayarlama

Madde

22 Ağustos 2017

Şebeke kullanılabilirliği %99'dan %60'a düştüğünde, akü yüzer beklemede olmayı bırakır ve günlük olarak döngüye başlar. UPS varsayımlarında belirtilen piller Nijerya, Güney Afrika, Gana ve Tanzanya'da on sekiz ay içinde arızalanıyor; sorun üründe değil görev varsayımındadır. Bu makale, çevrim ömrüne göre deşarj derinliğini ölçmekte ve şebeke kullanılabilirliğine göre bir kapasite faktörü tablosu vermektedir.

Bir Pil, Tamamen Farklı İki Görev

Lagos'un ticari bölgeleri, yük atma sırasında Güney Afrika'nın dört bir yanındaki eyaletler, 'dumsor' yük yönetimi dönemi boyunca Gana, Tanzanya ve Uganda'nın kentsel kenarları ve Batı Kenya'daki kasabaların hepsi aynı şebeke gerçeğiyle karşı karşıyadır: elektrik ara sıra kesintiye uğramaz, aynı anda birkaç saat boyunca günde birkaç kez kesintiye uğrar. Bu bir frekans sorunu gibi görünüyor ancak pilin tüm çalışma modunun yerini alıyor. Kullanılabilirliğin %99 olduğu durumlarda, pil yılda on defadan daha az deşarj olur ve yüzer durumda kalır; hayat ızgara korozyonu tarafından yönetilir ve on iki yıllık bir tasarım ömrü gerçekte on iki yıldır. Kullanılabilirliğin %60 olduğu durumlarda, pil her gün bir veya iki tam döngüyü (yılda 500'ün üzerinde) tamamlar ve ömrü döngü sayısına göre yönetilir. Aynı ürünün hizmet ömrü iki görev arasında beş kattan fazla farklılık gösterebilir. Ancak satın alma spesifikasyonlarında genellikle döngülerden bahsedilmeden yalnızca 'dört saatlik yedekleme' belirtiliyor ve pillerin on sekiz ayda ölmesinin nedeni de tam olarak bu eksiklik.

Savunma Bakanlığı ve Yaşam Arasındaki Niceliksel İlişki

Deşarj derinliğinin çevrim ömrü üzerindeki etkisi kesinlikle doğrusal değildir ve yalnızca daha uzun süre dayanmak için daha az kullanma meselesi değildir. Geleneksel AGM için, %30 DOD yaklaşık 1.200 döngü, %50 yaklaşık 600, %80 yalnızca 300 civarında ve %100 200'den az döngü verebilir. Başka bir deyişle, DOD'u %50'den %80'e yükseltmek deşarj başına enerjiyi %60 artırır ancak döngü sayısını yarıya indirir, dolayısıyla toplam yaşam boyu verim (döngü çarpı döngü başına enerji) aslında düşer. Bu eğri, 'daha derinlemesine kullanmanın' neden bir yanılsama olduğunu açıklıyor: sadece daha çabuk yenilerini satın alıyor. Doğru yaklaşım, önemli bir kısıtlamaya tabi olarak, genellikle %50 ile %70 arasında, ömür boyu verimi en üst düzeye çıkaran DOD'u bulmaktır: derin deşarjdan sonra yeniden şarj süresi. Şebekenin günde yalnızca birkaç saat mevcut olduğu, %80'lik bir deşarjın tam olarak yeniden şarj olması için on saatten fazla süreye ihtiyaç duyulduğu, ertesi gün şarjın tamamlanamayabileceği ve pilin, hızlanan sülfatlama nedeniyle kronik olarak yetersiz şarj edilmiş halde kaldığı durumlarda, bu da asıl öldürücüdür.

Afrika'da 'Dört Saatlik Yedekleme' Neden Başarısız?

Dört saatlik yedekleme, bir yaşam rakamı değil, bir kapasite rakamıdır ve zayıf şebeke görevinde üç yol boyunca başarısız olur. İlk olarak, döngü sayısı tamamen göz ardı edilir: dört saatlik yedekleme, kabaca %50 ila %60 DOD anlamına gelir; bu nedenle, günde bir döngüde ve yılda 365 döngüde, 600 döngü dereceli geleneksel bir AGM, yaklaşık yirmi ayda, yani sahada görülen neredeyse tam olarak on sekiz ayda tükenir. İkincisi, şarj aralığı yetersizdir: Dört saatlik yük için boyutlandırılmış bir dizi tipik olarak yalnızca 0,1°C'de şarj olur, dolayısıyla %50'den %100'e geçiş on saatten fazla zaman alırken, şebeke günde yalnızca dört ila altı saat kullanılabilir; pil hiçbir zaman tam şarja ulaşmaz ve kalıcı olarak PSoC'de yaşar. Üçüncüsü, ısı bunu birleştiriyor: Afrika'daki birçok tesis 35°C ile 45°C arasında çalışıyor ve çevrim ömrü bu sıcaklıklarda tekrar kısalıyor. Üçünü üst üste koyarsanız on sekiz ay kazanırsınız. Bu nedenle bir spesifikasyonun üç şeyi birlikte belirtmesi gerekir: hedef döngü sayısı, mevcut şarj aralığı ve saha ortam sıcaklığı.

Şebeke Kullanılabilirliğine Göre Kapasite Faktörleri

İşte doğrudan kullanabileceğiniz bir tablo. Prensip, kapasitenin yedekleme saatlerine göre değil, günlük enerji açığına göre boyutlandırılmasıdır. %95'in üzerinde kullanılabilirlik, görev değişken beklemedir: en uzun tek kesinti süresine kadar boyut, DOD'u %50 dahilinde tutun ve standart ön terminal serisi yeterlidir. %80 ila %95 arasında, günde yaklaşık iki ila dört saatlik bir kesintiyle, yedekleme saatlerine ek olarak 1,2'lik bir döngü faktörü uygulayın ve derin döngü serisini tercih edin (FTC, 100–170Ah, 1.500 döngü veya daha fazla olarak derecelendirilmiştir). %50 ila %80 arasında, pil günlük döngünün ana taşıyıcısıdır: 1,5 ila 1,8 faktör uygulayın ve kurşun-karbona (LLC, 300–1.000Ah, PSoC'de dört ila beş döngü ömrü) veya LiFePO4'e (SDA10, sürekli 1C deşarjı) geçin. %50'nin altında olan tesis, fiilen şebekeden bağımsızdır: günde bir tam döngü için boyut artı bulutlu havalarda üç günlük özerklik, bu da doğrudan güneş hibrit tasarımına geçmek anlamına gelir; tek başına pil eklemek ekonomik değildir.

Seçim Karar Ağacı

Analizi bir saha mühendisinin takip edebileceği dört adıma yoğunlaştırın. Birinci adım, şebeke kullanılabilirliği: %95'in üzerinde, en düşük maliyetle standart 12V ön terminal serisini (6-FMX, 50–200Ah, on iki yıllık tasarım ömrü) alın; %80 ila %95, derin döngü (FTC) veya jel alın (6-XFMJ, on beş yıllık tasarım ömrü, ısıya dayanıklı ve düşük su kaybı); %50 ila %80, kurşun-karbon alın (LLC, yirmi yıllık tasarım ömrü, %30 daha iyi şarj kabulü, dolayısıyla sınırlı şarj aralığı gerçekten kullanılıyor); %50'nin altındaysa güneş enerjisi hibritine geçin ve aküyü günlük kullanım için boyutlandırın. İkinci adım, şarj penceresi: Şebeke varlığının günde altı saatin altında olduğu, şarj kabulünün hakim olduğu ve kurşun-karbon veya lityumun geleneksel AGM'yi geride bıraktığı durumlarda. Üçüncü adım, ortam sıcaklığı: sürekli olarak 45°C'nin üzerinde, kurşun-karbon veya yüksek sıcaklık serisini tercih edin; sıcaklığın kontrol edildiği yerlerde lityumun hacim avantajından yararlanılabilir. Dördüncü adım, kalan ömür: Beş yıldan az kira süresi kalan bir sitenin yirmi yıllık bir teknolojiye ihtiyacı yoktur; kalan süre için en ucuz uyumlu seçeneği kullanın. Dört adımdan sonra tartışmaya çok az yer kalır.

Şartnamedeki Beş Zorunlu Madde

Zayıf şebeke çalışmasında spesifikasyonda sadece kapasite değil, görev de belirtilmelidir. Beş öğe zorunludur ve herhangi birinin atlanması sizi on sekiz aylık başarısızlık döngüsüne döndürür. Birincisi, raporlama döneminin belirtilmesiyle birlikte yüzde olarak şebeke kullanılabilirliği (aylık veya yıllık, çünkü ikisi çok farklı rakamlar üretiyor) ve bu öğe tek başına pilin yüzer mi yoksa döngüde mi olacağına karar verir. İkincisi, en uzun tek kesinti süresi ve günlük ortalama kesintiler, ayrı ayrı belirtilir: Birincisi kapasiteyi belirler, ikincisi döngü ömrünü belirler ve çoğu spesifikasyon yalnızca ilkini kapsar. Üçüncüsü, ücret kabul gerekliliğini belirleyen, günlük mevcut ücretlendirme aralığı; altı saatin altında hızlı şarj teknolojisi zorunludur veya pil hiçbir zaman tam şarja ulaşmaz. Dördüncüsü, yazın en yüksek noktasına ulaşan, dış mekan yerine kabin içi olarak belirtilen saha sıcaklık aralığı, çünkü kabin içleri genellikle ortam sıcaklığının 10°C üzerinde çalışır. Beşincisi, hizmet ömrünü ve kalan saha kirasını hedefleyin, yani üç yıllık kira süresi kalmış bir sahaya yirmi yıllık bir batarya takılmaz; bu ihtiyatlılık değil, israftır. Belirtilen bu beş maddeyle, teklif verenler artık yaklaşık dört saatlik bir yedeklemenin tek bir cümlesinin arkasına saklanamazlar ve değerlendirmenin karşılaştırılabilir bir temeli vardır. Pek çok proje, yanlış ürünün seçilmesinden değil, görevin hiçbir zaman belirtilmemesinden dolayı başarısız oluyor; dolayısıyla tedarikçiler en olumlu varsayıma göre teklif verirken, operatörler tesisi en az elverişli gerçeklik altında yönetiyordu. View Telecom Backup Power Selection