دانلود پایان نامه تحلیل قابلیت اطمینان و سود-زیان در سیستم ذخیره انرژی با باتری

1. مقدمه 2. پیشینه نظری BESS 3. روش تحلیل قابلیت اطمینان BESS 4. روش تحلیل هزینه و سود 5. بحث و بررسی و نتایج تحلیل قابلیت اطمینان BESS 6. پیمایش بین قابلیت اطمینان و سودآوری 7. نتیجه گیری و کارهای آینده

چکیده – سیستم ذخیره انرژی با باتری (BESS)، برای تبدیل انرژی و کربن زدایی بخش انرژی، فوق العاده مهم است. با این حال، ارزیابی قابلیت اطمینان و چالش های هزینه سرمایه ای ممکن است از نصب و استفاده گسترده از آن جلوگیری کنند. تحلیل قابلیت اطمینان و سود-زیان می تواند به پرداختن به این چالشها و ارزیابی امکان پذیری و توجیه پذیری بکارگیری BESS کمک کند که این موضوع هدف اصلی این پژوهش است. یک BESS از اجزای مختلفی مانند بسته های باتری، اینورتر، مبدل DC/DC، یک «سیستم مدیریت حرارتی باتری» (BTMS)، ادوات حفاظت الکتریکی، یک ترانسفورماتور و یک «سیستم مدیریت انرژی» (EMS)، تشکیل شده است. همه این اجزای بنیادی برای انجام پیش بینی کامل قابلیت اطمینان باید مورد ملاحظه قرار گیرند. اکثر مطالعات قبلی بر تحلیل قابلیت اطمینان تک تک اجزاء تمرکز کرده اند، اما تعداد اندکی همه اجزاء ذکر شده در بالا را در تحلیل قابلیت اطمینان جمعی مورد ملاحظه قرار داده اند. در این پایان نامه، هر کدام از اجزاء به زبان ریاضیاتی مدل سازی شده اند تا نرخ خرابی ها ارزیابی شوند و سپس برای پیش بینی قابلیت اطمینان سیستم BESS کلی، استفاده شوند. دقت این مدل با مقایسه شاخص های قابلیت اطمینان محاسبه شده با مقادیری از استانداردها/مرجع ها تایید شده است و نشان دهنده این است که روش های پیش بینی قابلیت اطمینان پیشنهاد شده، نتایج معقولی فراهم می کنند. سناریوهای مختلف جهتت بهبود قابلیت اطمینان BESS از طریق افزونگی اجزاء در این پروژه مورد بررسی قرار گرفته اند. ثابت شده است که بکارگیری افزونگی اجزاء می تواند قابلیت اطمینان کلی BESS را به هزینه افزایش هزینه سرمایه ای، تقویت کند. با این حال، بهبود قابلیت اطمینان و عمر مفید بخاطر افزونگی اجزاء نیز می تواند باعث کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری شوند. یک تحلیل سود-زیان، سودآوری هر سناریو را ارزیابی می کند و دیدگاه های تولید کنندگان و مصرف کنندگان را مورد ملاحظه قرار می دهد. این امر به تعیین تعادل بهینه بین قابلیت اطمینان و سودآوری کمک می کند. افزونگی بکار گرفته شده برای اجزای دارای نرخ خرابی بالاتر و هزینه کمتر، قابلیت اطمینان و سودآوری BESS را بهبود می بخشد. این یافته خاطر نشان کننده اهمیت انتخاب استراتژیک اجزاء برای ارتقای قابلیت اطمینان BESS است. تحلیل دقیق قابلیت اطمینان و هزینه باید بطور همزمان انجام شود تا بهینه ترین سناریوی BESS بدست آید.

The battery energy storage system (BESS) is crucial for the energy transition and decarbonisation of the energy sector. However, reliability assessment and capital cost challenges can hinder their widespread deployment. Reliability and cost-benefit analysis help address these challenges and assess BESS adoption’s feasibility and viability, which is the aim of this project. A BESS contains various components such as battery packs, inverters, a DC/DC converter, a Battery Thermal Management System (BTMS), electrical protection devices, a transformer, and an Energy Management System (EMS). All these fundamental components must be considered to obtain a complete reliability prediction. Most previous studies focused on the reliability analysis of individual components, but few consider all the abovementioned components in collective reliability analysis. In this thesis, each component is mathematically modelled to estimate failure rates and then used to predict the reliability of the overall BESS system. The model accuracy is verified by comparing the computed reliability indices with the values from standards/references, showing that the proposed reliability prediction methods provide reasonable outcomes. Different scenarios to enhance BESS reliability through component redundancy are explored in this project. It is proved that applying component redundancy can boost the overall BESS reliability at the price of an increased capital cost. However, the enhancement in reliability and lifespan due to component redundancy can also curtail maintenance costs. A cost-benefit analysis assesses each scenario’s profitability, considering manufacturers’ and owners’ perspectives. It helps determine the optimal balance between reliability and profitability. Redundancy applied to components with higher failure rates and lower costs improves the reliability and profitability of the BESS. The finding highlights the importance of strategic component selection for enhancing BESS reliability. Careful reliability and cost analysis should be performed simultaneously to find the most optimised BESS scenario.