中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：錯(cuò)過(guò)商業(yè)運(yùn)營(yíng)日期 (COD) 會(huì)給儲(chǔ)能項(xiàng)目帶來(lái)數(shù)百萬(wàn)美元的損失，而且這種情況發(fā)生的頻率比DJI_0682[21][74]預(yù)期的要高。根據(jù) ERCOT 儲(chǔ)能互連隊(duì)列數(shù)據(jù)，項(xiàng)目錯(cuò)過(guò) COD 的時(shí)間平均為七個(gè)月，從通電到 COD 平均需要五個(gè)月。每次延遲都意味著成本不斷增加，包括部署的團(tuán)隊(duì)、閑置的設(shè)備和累積的貸款利息，而沒(méi)有收入來(lái)抵消開(kāi)支。在時(shí)間就是金錢的市場(chǎng)中，Energy Vault 的 VaultOS? 能源管理系統(tǒng) (EMS) 和實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生提供了一個(gè)引人注目的選擇，可以大幅降低調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)在調(diào)試開(kāi)始之前識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)并消除風(fēng)險(xiǎn)，我們的軟件可以加速部署、最大限度地減少停機(jī)時(shí)間并確保項(xiàng)目按時(shí)并在預(yù)算范圍內(nèi)上線。
儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資通常超過(guò) 1 億美元。電池、逆變器和 EPC（工程、采購(gòu)和施工）成本迅速累積，每停工一天就意味著收入損失。由于許可延遲、施工受挫、設(shè)備故障、控制和集成問(wèn)題，項(xiàng)目可能會(huì)錯(cuò)過(guò) COD。雖然許多因素都會(huì)造成調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)，但本文重點(diǎn)介紹如何利用 VaultOS? EMS（將所有設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)連接在一起的系統(tǒng)）來(lái)降低執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)。
挑戰(zhàn)：集成復(fù)雜性和后期發(fā)現(xiàn)
在大多數(shù)項(xiàng)目中，第一次測(cè)試所有設(shè)備作為一個(gè)完整系統(tǒng)是在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試期間，此時(shí) COD 時(shí)鐘正在滴答作響。發(fā)電廠控制中的復(fù)雜相互作用通常在調(diào)試開(kāi)始前才被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致意外延遲。
傳統(tǒng)的電站驗(yàn)收測(cè)試 (FAT) 會(huì)在單個(gè)硬件組件出廠前對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，但并未考慮電池、逆變器、變壓器和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的全系統(tǒng)集成。許多關(guān)鍵問(wèn)題僅在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試期間才會(huì)出現(xiàn)，因此修復(fù)成本高昂且耗時(shí)。
PSS/E 和 PSCAD 等電力系統(tǒng)建模工具可模擬功率響應(yīng)和逆變器行為，對(duì)于開(kāi)發(fā)強(qiáng)大的發(fā)電廠控制器 (PPC) 至關(guān)重要。它們主要關(guān)注逆變器和 PPC 對(duì)電網(wǎng)的響應(yīng)，但它們無(wú)法輕松地在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試完整硬件和軟件系統(tǒng)的實(shí)施。它們無(wú)法捕捉電池行為、冷卻系統(tǒng)、安全機(jī)制和真實(shí)電站動(dòng)態(tài)。如果項(xiàng)目的預(yù)調(diào)試測(cè)試不完整，則會(huì)導(dǎo)致方法分散，出現(xiàn)無(wú)法預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)時(shí)，這些問(wèn)題會(huì)增加成本并延遲項(xiàng)目時(shí)間表。PSS/E 和 PSCAD 中建模的 PPC 控制通常不會(huì)與生產(chǎn)軟件或設(shè)備進(jìn)行交叉驗(yàn)證，從而導(dǎo)致模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制之間存在差異。這些是關(guān)鍵工具，但無(wú)法實(shí)時(shí)全面測(cè)試控制系統(tǒng)。
Energy Vault 方法：VaultOS? 和通過(guò)模擬加速
VaultOS? 是 Energy Vault 的發(fā)電廠控制器和能源管理系統(tǒng)，為儲(chǔ)能和發(fā)電資產(chǎn)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行控制和優(yōu)化調(diào)度。VaultOS? 控制儲(chǔ)能電站的一切，從監(jiān)控單個(gè)電池到全面電力調(diào)度。作為與硬件無(wú)關(guān)的解決方案，它可與任何逆變器、電池或電廠輔助設(shè)備（傳感器、暖通空調(diào)、冷卻器、消防系統(tǒng)）集成。管理大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要精確到電池單元級(jí)別的高分辨率數(shù)據(jù)。在擁有數(shù)十萬(wàn)個(gè)電池的項(xiàng)目中，這可能涉及每秒處理數(shù)百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，我們將在即將發(fā)布的博客文章中探討這個(gè)主題。
后期發(fā)現(xiàn)的成本令人震驚。延誤可能意味著數(shù)百萬(wàn)美元的收入損失和罰款。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)并構(gòu)建了 VaultOS? 來(lái)降低項(xiàng)目執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)。我們的解決方案：VaultOS? 實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生，這是一個(gè)基于軟件的專利平臺(tái)，可創(chuàng)建儲(chǔ)能電站的完整虛擬副本，以便在部署前數(shù)月甚至數(shù)年使用模擬電站設(shè)備對(duì) PPC 和 EMS 軟件進(jìn)行完整的端到端測(cè)試。在我們的模擬中測(cè)試的軟件與現(xiàn)場(chǎng)軟件“逐字節(jié)”相同。該軟件實(shí)時(shí)運(yùn)行，就像在模擬過(guò)程中與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)話一樣。
VaultOS? 不僅僅是一個(gè)概念——它已經(jīng)在大型項(xiàng)目中證明了自己的價(jià)值。我們首次大規(guī)模部署的是Stanton 電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (SBES)，這是一個(gè)與 Wellhead Electric 在加州Stanton 合作的 68.8 MW / 275.2 MWh 項(xiàng)目。Wellhead首席執(zhí)行官 Hal Dittmer 強(qiáng)調(diào)了我們的速度：
Wellhead 首席執(zhí)行官 Hal Dittmer 表示：“Energy Vault 團(tuán)隊(duì)為我們的 Stanton 電站設(shè)計(jì)并部署了最佳的儲(chǔ)能解決方案。機(jī)械完工后僅幾天，系統(tǒng)就向電網(wǎng)輸送了全部電力，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)和執(zhí)行的質(zhì)量。Energy Vault 出色地提供了既滿足具有挑戰(zhàn)性的能量密度要求又滿足設(shè)備交付時(shí)間框架的解決方案，使項(xiàng)目得以推進(jìn)。我們是一個(gè)滿意的客戶，我們感謝 Energy Vault 的專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)造性思維和合作伙伴關(guān)系，使這個(gè)項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)?！?/span>
對(duì)于我們的第一個(gè)項(xiàng)目，我們僅用了幾天就實(shí)現(xiàn)了全功率并網(wǎng)
并在幾周內(nèi)達(dá)到 COD，而大多數(shù)項(xiàng)目需要更長(zhǎng)的時(shí)間。我們是如何行動(dòng)得如此之快的？我們很早就開(kāi)始了！在設(shè)備首次通電之前，我們就確定并解決了發(fā)電廠的控制風(fēng)險(xiǎn)。在我們踏入現(xiàn)場(chǎng)之前，一切都在實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生中進(jìn)行了測(cè)試，這使我們能夠排除故障并解決潛在問(wèn)題，以免延遲 COD。性能測(cè)試提前數(shù)月開(kāi)始，為主動(dòng)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)提供了充足的時(shí)間。當(dāng)我們?cè)赟tanton 進(jìn)行每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)性能測(cè)試時(shí)，我們確切地知道該電站將如何響應(yīng)，并且知道一旦我們進(jìn)入市場(chǎng)，我們將可靠地運(yùn)行。該項(xiàng)目最終被要求提前進(jìn)入市場(chǎng)，并在 2023 年夏天南加州熱浪期間提供關(guān)鍵援助。
從航空航天到儲(chǔ)能的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
Energy Vault 的軟件團(tuán)隊(duì)由多位工程師組成，他們精通多個(gè)行業(yè)，包括儲(chǔ)能、軟件開(kāi)發(fā)、航空航天和國(guó)防、網(wǎng)絡(luò)安全、物聯(lián)網(wǎng)和電信。我們吸取了多個(gè)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為下一代多 GWh 系統(tǒng)構(gòu)建了新的儲(chǔ)能軟件控制平臺(tái)。
目前，我負(fù)責(zé) VaultOS 能源管理系統(tǒng)的軟件工程和開(kāi)發(fā)，但我在航空航天和國(guó)防領(lǐng)域的背景涉及為船舶、飛機(jī)和無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)和部署系統(tǒng)，這些系統(tǒng)必須在關(guān)鍵任務(wù)環(huán)境中完美運(yùn)行。我之前的團(tuán)隊(duì)無(wú)法在需要時(shí)隨時(shí)試用我們的平臺(tái)來(lái)測(cè)試我們的設(shè)備。數(shù)字模擬技術(shù)至關(guān)重要，因?yàn)閷?shí)際測(cè)試通常不是一種選擇。由于我們無(wú)法在系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)環(huán)境之前對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，因此我們開(kāi)發(fā)了嚴(yán)格的測(cè)試工具和模擬，以在高保真模擬環(huán)境中評(píng)估設(shè)備和軟件。
在 Energy Vault，我們將這些方法應(yīng)用于儲(chǔ)能，應(yīng)用先進(jìn)的建模和實(shí)時(shí)模擬來(lái)提高效率、降低風(fēng)險(xiǎn)并確保從建設(shè)到運(yùn)營(yíng)的無(wú)縫過(guò)渡。
什么是實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生？
Energy Vault 的實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生是一種高保真虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型，它集成了真實(shí)數(shù)據(jù)、高級(jí)模擬算法和預(yù)測(cè)分析。該模型復(fù)制了電池、逆變器和電網(wǎng)組件的性能和相互作用，使我們能夠在部署之前就發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。
VaultOS? 實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生的主要優(yōu)勢(shì)
-加速調(diào)試并降低風(fēng)險(xiǎn)：通過(guò)在軟件中模擬系統(tǒng)性能，我們縮短了調(diào)試時(shí)間并確保準(zhǔn)時(shí)交付。現(xiàn)場(chǎng)通常出現(xiàn)的常見(jiàn)集成問(wèn)題在部署之前得到解決。
-保護(hù)高資本支出投資：儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及從變壓器到電池的許多設(shè)備。我們監(jiān)控和控制所有電站設(shè)備。即使是中型電站也可能涉及數(shù)十萬(wàn)個(gè)電池，每個(gè)電池都有關(guān)鍵的電壓和溫度參數(shù)。我們的解決方案確保所有資產(chǎn)都受到監(jiān)控和安全控制，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠性和優(yōu)化的投資回報(bào)。
-創(chuàng)建高保真電站模型：我們構(gòu)建整個(gè)電站的數(shù)字化表示，捕捉電池、逆變器、變壓器和電網(wǎng)連接在實(shí)際運(yùn)行條件下的相互作用。通過(guò)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，我們改進(jìn)了模型并確保未來(lái)的項(xiàng)目從經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中受益。這也是一個(gè)非?？岬难菔?！
-最大限度地減少部署中斷：通過(guò)預(yù)測(cè)模擬，我們可以在性能和控制問(wèn)題發(fā)生之前解決它們，確保順利、不間斷的調(diào)試和運(yùn)行。我們創(chuàng)建實(shí)時(shí)故障場(chǎng)景，觀察系統(tǒng)響應(yīng)，并將其與實(shí)際電站行為進(jìn)行比較，使我們能夠根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)快速改進(jìn)模型和控制。
-調(diào)試、運(yùn)營(yíng)和增強(qiáng)的測(cè)試模型：數(shù)字孿生提供了一個(gè)環(huán)境，允許在調(diào)試和運(yùn)營(yíng)期間復(fù)制問(wèn)題并測(cè)試更改。這減少了診斷問(wèn)題的時(shí)間，并為我們的客戶提供了更好的運(yùn)營(yíng)和維護(hù) (O&M) 體驗(yàn)。此外，這些模型可以協(xié)助增強(qiáng)過(guò)程，并在增強(qiáng)發(fā)生之前測(cè)試電站的控制，從而限制任何潛在的沖突或停機(jī)時(shí)間。
已證實(shí)的影響
VaultOS? EMS 和實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生對(duì)我們?cè)诘谝慌д淄邥r(shí)項(xiàng)目中取得早期成功至關(guān)重要。通過(guò)在集成和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題成為現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題之前解決它們，我們縮短了調(diào)試時(shí)間、降低了成本并提高了系統(tǒng)可靠性。我們的客戶受益于更快的上市時(shí)間、更少的意外延遲，以及對(duì)他們的儲(chǔ)能系統(tǒng)從第一天起就能按設(shè)計(jì)運(yùn)行的信心。
隨著儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模和復(fù)雜性的不斷增長(zhǎng)，VaultOS? EMS 和實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生將成為降低執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)和確保無(wú)縫部署的重要工具。隨著分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成的不斷進(jìn)步，我們正在為速度和可靠性設(shè)定新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
我們已經(jīng)在最新的項(xiàng)目卡利斯托加微電網(wǎng)（世界上最大的綠色氫能微電網(wǎng)）中對(duì)此進(jìn)行了測(cè)試。該系統(tǒng)集成了先進(jìn)的儲(chǔ)能和氫燃料電池，可提供彈性備用電源。雖然物理電站的機(jī)械安裝即將完成，但我們的虛擬模擬已經(jīng)運(yùn)行了一年多。通過(guò)利用我們的實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生，我們?cè)诘谝淮螝錃廨斔椭熬蛯?duì)微電網(wǎng)控制進(jìn)行了嚴(yán)格測(cè)試，確保在調(diào)試前實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成、優(yōu)化性能和降低風(fēng)險(xiǎn)。
在 Energy Vault，我們不僅構(gòu)建儲(chǔ)能系統(tǒng)，還改變其部署方式。我們的技術(shù)可確保項(xiàng)目實(shí)現(xiàn) COD 目標(biāo)、最大限度提高投資回報(bào)并從第一天起可靠運(yùn)行。VaultOS ? EMS 和實(shí)時(shí)電站數(shù)字孿生不僅僅是一個(gè)電池控制器，更是儲(chǔ)能項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。
COD 延遲會(huì)造成數(shù)百萬(wàn)美元的損失。VaultOS? 可消除風(fēng)險(xiǎn)并確保您的項(xiàng)目按時(shí)、按預(yù)算上線。
