همکاری مولدهای دائمی مغناطیسی (PMG) با دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی در پروژه‌های ریزشبکه‌های صنعتی مستقل

shaft‌های معدنی دورافتاده در معدن طلا شاندونگ، ایستگاه‌های پتروشیمی دریایی و ساحلی در سینوپک، و خطوط فرآوری لاستیک با بار بالا در تایر لینگلونگ اغلب به معماری‌های تأمین انرژی مستقل وابسته‌اند که در آن پشتیبانی از شبکه برق عمومی وجود ندارد. در پروژه‌های ریزشبکه صنعتی مستقل، اجبار ژنراتوری بدون هماهنگی برای پیگیری نوسانات سریع بار یا تخلیه باتری‌ها در دوره‌های طولانی کمبود تولید، خطرات پنهان جدی ایجاد می‌کند: فروپاشی ولتاژ باس DC/AC، کاهش عمر باتری‌ها به دلیل تخلیه عمیق، گرمایش بیش از حد میدان مغناطیسی روتور، و خرابی گیربکس‌های میانی.

ENNENG این موانع پایداری ریزشبکه را از طریق راه‌حل‌های تولید و حرکت مبتنی بر مغناطیس دائمی با بازده بالا حل می‌کند در eNNENG با جاسازی مستقیم آهنرباهای قوی نئودیمیوم-آهن-بور (NdFeB) در روتور، ENNENG ژنراتور مغناطیس دائم PMG کاملاً سیم‌پیچ‌های میدان مغناطیسی و تلفات مسی روتور را حذف می‌کند. در بازهٔ توان یکسان‌شدهٔ ژنراتور از ۵ کیلووات تا ۵ مگاوات و بازهٔ ولتاژ یکسان‌شده از ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت — همراه با کاربردهای تخصصی توربین‌های بادی محور عمودی با رتبه‌بندی ۱ کیلووات تا ۱۰ کیلووات (با تمرکز اصلی مهندسی بر واحدهای ۳ کیلووات، ۵ کیلووات و ۱۰ کیلووات) — سیستم ENNENG به ادغام‌کنندگان ریزشبکه اجازه می‌دهد تا تبدیل پایدار توان مکانیکی را با سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری با واکنش سریع (BESS) ترکیب کنند.

ویژگی‌های فنی: نقش‌های مکمل ژنراتور مغناطیس دائمی (PMG) و ذخیره‌سازی انرژی

در یک ریزشبکهٔ صنعتی منزوی، یک ژنراتور مغناطیس دائم PMG و یک واحد ذخیره‌سازی باتری باید در سلسله‌مراتب واحدی از نظر تخصیص توان عمل کنند، نه اینکه بر اساس رتبه‌بندی‌های اسمی جداگانه با یکدیگر رقابت کنند.

۱. تبدیل هماهنگ توان و حذف تلفات میدان مغناطیسی

یک هم‌زمان ژنراتور مغناطیس دائم PMG گشتاور مکانیکی را از توربین‌های بادی، توربین‌های آبی یا شفت‌های گازی به خروجی الکتریکی تبدیل می‌کند که مستقیماً به سرعت روتور بدون لغزش قفل شده است. برخلاف ژنراتورهای سنکرون میدان سیم‌پیچی یا القایی که جریان تحریک راکتیو را می‌کشند و از گرمای زیاد مس روتور رنج می‌برند، یک ENNENG ژنراتور آهنربای دائم کم‌سرعت به‌صورت غیرفعال یک میدان مغناطیسی پایدار در شکاف هوایی تولید می‌کند. این طراحی معیارهای کارایی IE5 استاندارد IEC 60034-30-1 را در محدوده 25% تا 120% بار نامی به دست می‌آورد، که کارایی تبدیل را 2% تا 5% بهبود می‌بخشد و ضریب توان را در محدوده 0.95 تا 1.0 حفظ می‌کند. در همین حال، اینورتر ذخیره‌ساز دوطرفه در میلی‌ثانیه‌ها واکنش نشان می‌دهد تا گام‌های بار را جذب کند در حالی که ژنراتور به‌صورت نرم به‌تدریج برای پوشش تقاضای انرژی پایدار افزایش می‌یابد.

2. توالی اعزام پنج‌مرحله‌ای ریزشبکه و حفاظت از شینه

هماهنگ‌سازی یک ژنراتور ریزشبکه صنعتی با بسته‌های باتری نیازمند تله‌متری در زمان واقعی در سراسر ولتاژ باس DC/AC، وضعیت شارژ باتری (SoC) و در دسترس‌بودن محرک اولیه است:

• مرحلهٔ ۱ – حفظ محدوده‌های ذخیرهٔ سطح شارژ (SoC): تعیین مرزهای بالا و پایین سطح شارژ (SoC) به‌گونه‌ای که باتری ظرفیت کافی برای جذب نوسان‌های ناگهانی تولید بادی یا آبی داشته باشد، ژنراتور مغناطیس دائم PMG در عین حفظ ظرفیت عبور اضطراری.

• مرحلهٔ ۲ – جذب نوسان‌های سریع با استفاده از ذخیره‌سازی: هنگام راه‌اندازی موتور صنعتی سنگین، اینورتر دوطرفهٔ باتری ابتدا توان راکتیو و فعال لحظه‌ای را تزریق می‌کند تا افت فرکانس شین و نوسان ژنراتور جلوگیری شود.

• مرحلهٔ ۳ – تخصیص بار پایدار به ژنراتور مغناطیس دائمی (PMG): پس از پایدار شدن تقاضای گذرا، کنترل‌کنندهٔ ریزشبکه بار پایهٔ مداوم را به ژنراتور مغناطیس دائمی (PMG) منتقل می‌کند، ژنراتور مغناطیس دائم PMG و خروجی اضافی را جهت شارژ مجدد ذخیره‌سازی هدایت می‌کند.

مدیریت تجهیزات موتور مغناطیس دائمی طرف بار

اندازه‌گیری ریزشبکهٔ مستقل نیز باید نحوهٔ تعامل تجهیزات طرف بار را در نظر بگیرد موتور مغناطیس دائمی (PMSM) با اینورترهای جزیره‌ای و فیدرهای ژنراتور.

۱. کاهش جریان استارت و تنش هارمونیکی بر روی اتوبوس‌های جزیره‌ای

جایگزینی موتورهای ناهمزمان قدیمی طرف بار با موتور ENNENG موتور مغناطیس دائمی (PMSM) مستقیماً محدودیت‌های ظرفیت ریزشبکه را تسهیل می‌کند. زیرا این موتور موتور مغناطیس دائمی (PMSM) با ضریب توان ۰٫۹۵ تا ۱٫۰ کار می‌کند و تلفات مس روتور را حذف می‌نماید؛ بنابراین جریان خط بیش از ۱۰٪ کاهش می‌یابد و افزایش دمای عملیاتی ۲۰ کلوین کمتر می‌شود (و زیر ۶۰ کلوین باقی می‌ماند)، که امکان استفاده از بدنه‌هایی با یک تا دو اندازهٔ کوچک‌تر را فراهم می‌سازد. در خطوط اختلاط لاستیک لاستیکی، به‌کارگیری واحدهای PMSM با حرکت مستقیم و سرعت پایین، مصرف برق را کاهش می‌دهد ۷ تا ۴۰ درصد ، در حالی که نصب کمپرسورهای هوا با فرکانس متغیر، صرفه‌جویی تا 50%انرژی — کاهش قابل توجه ذخیرهٔ کیلووات‌ساعت باتری مستقل.

معماری الکتریکی، اتصال مستقیم به محرک و استانداردهای ایمنی

آیا ژنراتور مغناطیس دائم PMG به یک اتوبوس مستقیم‌جریان مشترک از طریق یک بازتبدیل‌کنندهٔ فعال یا به یک اتوبوس جریان متناوب از طریق یک تبدیل‌کنندهٔ هماهنگ با شبکه تغذیه می‌کند؛ در نتیجه باید حفاظت سیستم با قوانین ایمنی تبدیل‌کنندهٔ آی‌ئی‌سی ۶۲۱۰۹-۲، کدهای زمین‌کردن ان‌اف‌پی‌ای ۷۰ و محدودیت‌های عایق‌بندی کاربرد اینورتر استاندارد آنسی/نِما ام‌جی ۱ بخش ۳۱ رعایت شود. افزایش تعداد قطب‌های روتور امکان اتصال مستقیم ژنراتورها و موتورهای اِن‌ان‌انگ به توربین‌های کم‌سرعت یا محورهای محرک را بدون نیاز به گیربکس‌های میانی فراهم می‌کند و این امر نشت روغن را حذف می‌کند، پیچیدگی محافظت طبق استاندارد اوشا ۱۹۱۰٫۲۱۹ را کاهش می‌دهد و ارتعاش را در محدودهٔ آستانه‌های آی‌اس‌او ۱۰۸۱۶ و آی‌اس‌او ۲۰۸۱۶ نگه می‌دارد. eNNENG برای اتصال مستقیم به توربین‌های کم‌سرعت یا محورهای محرک بدون گیربکس‌های میانی، حذف نشت روغن، کاهش پیچیدگی محافظت طبق استاندارد اوشا ۱۹۱۰٫۲۱۹ و حفظ ارتعاش در محدودهٔ آستانه‌های آی‌اس‌او ۱۰۸۱۶ و آی‌اس‌او ۲۰۸۱۶.

چک‌لیست راه‌اندازی و مزیت سفارشی‌سازی اِن‌ان‌نگ

با پشتیبانی متخصصان مرکز ملی مهندسی آهنرباهای دائمی عناصر کمیاب و ده‌ها اختراع ثبت‌شده، اِن‌ان‌نگ هر ژنراتور مغناطیس دائم PMG و موتور مغناطیس دائمی (PMSM) برای ریزشبکه‌های سخت‌گیرانه جزیره‌ای، بیابانی، نفتی و معدنی. پیش از تحویل، مهندسان میدانی باید سه بررسی راه‌اندازی را انجام دهند:

• آزمون انتقال چندین سطح شارژ باتری (Multi-SoC Transition Testing): تأیید انتقال بی‌درز تقسیم بار و کاهش تولید بین ژنراتور هم‌زمان و اینورتر باتری در سطوح پایین، متوسط و بالای شارژ باتری (SoC).

• بررسی‌های گام‌به‌گام بار و ایمنی در برابر خرابی (Staged Load-Step & Fail-Safe Checks): اعمال روشن‌شدن گام‌به‌گام موتورها برای تأیید بازیابی ولتاژ اتوبوس، فیلتر کردن هارمونیک‌ها و انتقال ایمن به حالت اضطراری در صورت قطع ارتباط کنترلر.

• مراقبت پیشگیرانه حرارتی و از بلبرینگ‌ها (Preventative Thermal & Bearing Care): بازرسی بلبرینگ‌های عایق‌شده، تأیید درزهای پوشش‌های IP55/IP65 و پاک‌سازی کانال‌های خنک‌کننده به‌منظور حفظ افزایش دما در حداقل از ۶۰ کلوین.

امروز با اننِنگ تماس بگیرید

با تیم مهندسی فنی از طریق eNNENG تماس بگیرید تا ژنراتور مغناطیس دائم PMG پیشنهاد ریزشبکه سفارشی دریافت کنید:

• واتس‌آپ: +۸۶ ۱۸۵۶۲۷۸۰۲۲۸

• ایمیل:  [email protected]

• تلفن: +۸۶ ۵۳۲ ۶۶۰۰۰۵۵۹

پرسش‌های متداول

پرسش: ژنراتور مغناطیس دائمی (PMG) چگونه در شرایط ناگهانی افزایش بار ریزشبکه با ذخیره‌سازی باتری هماهنگ می‌شود؟

پاسخ: در صورت افزایش ناگهانی بار صنعتی، اینورتر ذخیره‌سازی انرژی باتری در عرض چند میلی‌ثانیه پاسخ داده و ولتاژ و فرکانس اتصال را پایدار می‌کند، در حالی که ژنراتور مغناطیس دائمی (PMG) خروجی خود را به‌صورت نرم و تدریجی افزایش می‌دهد تا تأمین توان پایدار را بر عهده بگیرد. این تقسیم هماهنگ‌شدهٔ وظایف از ضربه‌های مکانیکی به محور جلوگیری می‌کند، از قطع‌شدن اینورتر به دلیل جریان اضافی جلوگیری می‌کند و سطح شارژ باتری را در عملیات ریزشبکهٔ مستقل حفظ می‌نماید.

پرسش: ENNENG چه مشخصات توان و ولتاژی را برای ژنراتورهای ریزشبکهٔ مستقل ارائه می‌دهد؟

آ: شرکت اِنِنگ سیستم‌های مولدهای مغناطیس دائمی (پی‌ام‌جی) را در بازهٔ توان یکسان ۵ کیلووات تا ۵ مگاوات و بازهٔ ولتاژ کاری ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت تولید می‌کند؛ همچنین مولدهای توربین بادی محور عمودی را با رتبه‌بندی ۱ کیلووات تا ۱۰ کیلووات عرضه می‌کند که تمرکز اصلی آن بر واحدهای ۳ کیلووات، ۵ کیلووات و ۱۰ کیلووات است. همچنین پیکربندی‌های سفارشی با ولتاژ بالا (۶ کیلوولت/۱۰ کیلوولت) و ولتاژ پایین (۳۸۰ ولت/۶۶۰ ولت/۱۱۴۰ ولت) نیز طراحی می‌شوند تا دقیقاً با ابعاد فضای نصب هماهنگ باشند.

پ: چگونه استفاده از موتور مغناطیس دائمی (پی‌ام‌اس‌ام) بر بارهای ریزشبکه، نیاز به ظرفیت ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد؟

آ: جایگزینی موتورهای بار غیرهمزمان استاندارد با موتور مغناطیس دائمی (پی‌ام‌اس‌ام) اِنِنگ، ضریب توان سیستم را به ۰٫۹۵ تا ۱٫۰ افزایش داده و جریان خط را بیش از ۱۰ درصد کاهش می‌دهد. این امر منجر به صرفه‌جویی تأییدشدهٔ ۷ تا ۴۰ درصدی در مصرف برق ماشین‌آلات سنگین و تا ۵۰ درصد در کمپرسورهای هوا با سرعت متغیر می‌شود؛ که در نتیجه تقاضای اوج ریزشبکه را کاهش داده و ظرفیت مورد نیاز باتری‌های ذخیره‌سازی را کم می‌کند.