Objašnjenje komponenti sustava za pohranu energije baterije: ćelije, BMS, PCS i više

Inženjer postrojenja koji ocjenjuje projekt pohrane energije baterije od 500 kW / 1 MWh obično uspoređuje vijek trajanja, cijenu po kilovatsatu i jamstvo. Te brojke su važne, ali ne govore cijelu priču. Prava izvedba a baterijski sustav za pohranu energije (BESS) dolazi od toga kako njegove komponente rade zajedno: ćelije, sustav upravljanja baterijom (BMS), sustav pretvorbe energije (PCS), sustav upravljanja energijom (EMS), sustav upravljanja toplinom i infrastruktura za zaštitu od požara. Ćelija visoke kvalitete još uvijek ne radi ako BMS ograničava njen rad, ako PCS isključi svoju snagu ili ako strategija hlađenja dopušta pomicanje temperature. Zaključak je izravan: prije nego što odaberete BESS, razumite svaku komponentu i kako ona utječe na sigurnost, učinkovitost i vijek trajanja.

Sustav baterija: ćelije, moduli i paketi

Baterijski sustav je mjesto gdje se električna energija kemijski skladišti. Najmanja funkcionalna jedinica je ćelija koja sadrži katodu, anodu, elektrolit i separator. U stacionarnim aplikacijama, litij-željezo-fosfat (LFP) je najčešća kemija zbog svoje toplinske stabilnosti i dugog životnog ciklusa, dok nikal-mangan-kobalt (NMC) nudi veću gustoću energije po cijenu strožeg upravljanja toplinom. Kemija stanica odabrana za projekt postavlja osnovu za sigurnosni profil cijelog sustava i stopu degradacije.

Ćelije su spojene u seriju i paralelno kako bi formirale module; moduli se sklapaju u pakete; a paketi se postavljaju u police ili ormare. Ova hijerarhija definira nazivni napon, kapacitet i fizički otisak sustava za pohranu. Za proizvođače paketa, nabava baterijske ćelije iz jedne proizvodne serije značajno smanjuje rizik od stanične neravnoteže i ranog pomaka kapaciteta.

Proizvođači baterijskih ćelija - Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd je kineski proizvođač baterijskih ćelija i prilagođena tvornica, predstavljanje proizvoda: litij-ionsko tijesto... Pogledajte proizvod →

Za kupce koji ne žele sami sastavljati svoje pakete, koristeći podudaranje baterijski moduli skraćuje vrijeme montaže i uklanja velik dio internog testiranja. Kojim god putem krenuli, provjerite sljedeće točke:

Litij željezo fosfatne baterije, proizvođači modula litijskih baterija Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd je kineski proizvođač litij željezo fosfatnih baterija i tvornica modula litijskih baterija, OEM/... Pogledajte proizvod →

• Životni vijek na očekivanoj dubini pražnjenja, a ne samo na vrijednosti iz podatkovne tablice izmjerenoj na 25 °C.
• Usklađivanje između ćelija u naponu i unutarnjem otporu prije instalacije.
• Dizajn sabirnica i spojeva za mali otpor i ravnomjernu raspodjelu struje.
• IP ocjena i razina vibracija kućišta paketa za okolinu gradilišta.

Omjer između nazivne snage i pohranjene energije također pokreće odabir komponenti. Sustav od 1 MW / 2 MWh osigurava otprilike dva sata trajanja pražnjenja; sustav od 1 MW / 4 MWh osigurava četiri sata. Veći energetski kapacitet po stalku znači više ćelija po modulu i više pozornosti na toplinski dizajn. Ako je specifikacija projekta navedena kao vršna snaga i trajanje, provjerite odgovaraju li broj ćelija, PCS ocjena i kapacitet hlađenja tom cilju.

Sustav upravljanja baterijom: Sigurnosni mozak

BMS prati napon, struju i temperaturu na razini ćelije. Procjenjuje stanje napunjenosti (SoC) i zdravstveno stanje (SoH), provodi balansiranje ćelija i aktivira zaštitu kad god parametar prijeđe svoju granicu. U većim instalacijama, glavni BMS komunicira s PCS-om i EMS-om kako bi zatražio smanjenje snage ili potpuno isključivanje. Njegove osnovne funkcije su:

1. Zaštita od prenapona i podnapona za sprječavanje trajnog oštećenja ćelija.
2. Zaštita od previsoke temperature i prekostrujne zaštite za smanjenje rizika od toplinskog odlaska.
3. Pasivno ili aktivno balansiranje koje drži sve ćelije unutar uskog prozora napona.
4. SoC i SoH izvješćivanje koje hrani EMS optimizaciju i praćenje jamstva.

Sustav za pretvorbu energije: sučelje mreže

PCS je dvosmjerni pretvarač koji pretvara istosmjernu struju iz baterije u izmjeničnu struju za mrežu i obrće tok tijekom punjenja. Kontrolira brzinu punjenja i pražnjenja, održava napon i frekvenciju unutar ograničenja mrežnog koda i pruža brz odgovor potreban za mrežne usluge. Učinkovitost povratnog putovanja modernog PCS hardvera prelazi 97 posto , ali vrijednost koja se stvarno vidi na licu mjesta ovisi o radnoj točki, veličini kabela i gubicima transformatora.

Brzina odziva još je jedna razlika. Regulacija frekvencije zahtijeva PCS reakciju unutar milisekundi, a neprimjetno prebacivanje s punjenja na pražnjenje izbjegava skokove struje koji bi opteretili bateriju. PCS topologija također slijedi projektnu arhitekturu: središnji inverteri rukuju velikim energetskim blokovima i isplativi su za pogone na razini komunalnih usluga, dok string inverteri dijele sustav na manje jedinice radi lakšeg održavanja i veće dostupnosti u komercijalnim i industrijskim instalacijama. Sam PCS stvara toplinu, stoga njegovo kućište mora biti odgovarajuće ohlađeno, a istosmjerni međusklop između baterije i pretvarača mora biti osiguran i zaštićen prema nazivnoj struji kvara baterije.

Sustav upravljanja energijom: sloj odlučivanja

EMS odlučuje kada se sustav puni, kada prazni i na kojoj razini snage. Radi s ulaznim podacima kao što su:

• Tarifni rasporedi električne energije za vršno brijanje i energetska arbitraža.
• Predviđanja opterećenja i obnovljive proizvodnje za optimalno dispečiranje.
• Mrežni signali ili izravne upravljačke naredbe za programe odgovora na potražnju.
• Ograničenja rada baterije izvijestio je BMS.

Razmotrite komercijalnog korisnika na tarifi prema vremenu korištenja: punjenje iz solarne proizvodnje sredinom dana i pražnjenje tijekom večernjeg vršnog opterećenja moglo bi smanjiti troškove potražnje za značajan postotak svakog mjeseca. Ta se vrijednost ostvaruje samo kada EMS primi točne podatke o opterećenju i BMS omogući potrebnu dubinu pražnjenja. Bez odgovarajuće koordinacije, baterija bi još uvijek mogla biti djelomično napunjena kada dođe vrhunac. U stambenom sustavu, EMS obično radi kao firmware unutar hibridnog pretvarača; u komercijalnim i komunalnim projektima, to je često zasebni kontroler ili platforma u oblaku povezana sa SCADA-om.

Upravljanje toplinom i HVAC

Temperatura je najjači pojedinačni čimbenik u trajanju baterije. Visoke temperature ubrzavaju gubitak kapaciteta; niske temperature smanjuju iskoristivi kapacitet i povećavaju rizik od litijskog presvlačenja tijekom brzog punjenja. Sustav upravljanja toplinom obično drži ćelije unutar preporučenog prozora 15 °C do 35 °C za LFP kemiju . Izbor između zračnog i tekućeg hlađenja ima izravan utjecaj na performanse i proračun.

Hlađenje tekućinom postaje zadano za velike komercijalne i komunalne instalacije jer održava malu temperaturu ćelije i omogućuje veću gustoću energije unutar kućišta. Odluka da li koristiti sustavi za pohranu energije hlađeni zrakom ili tekućinom ovisi o veličini projekta, temperaturi okoline i uzorcima opterećenja. U vrućim klimatskim uvjetima, zrakom hlađeni spremnik može zahtijevati dodatni protok zraka za ventilaciju, što dovodi više prašine i vlage u kućište; hlađenje tekućinom drži pretinac za baterije zatvorenim i smanjuje opterećenje HVAC spremnika, po cijeni dodatnog održavanja pumpe i cjevovoda. Za kupce koji žele unaprijed projektirano rješenje, a baterija hlađena tekućinom za pohranu energije kombinira ćelije, BMS i toplinski hardver u jednoj testiranoj jedinici.

Proizvođači paketa za pohranu energije s baterijskim hlađenjem - Ningbo Nxten Energy Te Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd je kineski proizvođač paketa za pohranu energije s tekućinskim hlađenjem i prilagođena tvornica, opis proizvoda... Pogledajte proizvod →

Infrastruktura za suzbijanje požara i sigurnost

Zaštita od požara nije dodatna oprema. Kompletan BESS trebao bi uključivati ​​detekciju plina za vodik i pare elektrolita, detekciju dima, toplinske senzore i sustav za suzbijanje. Uobičajeni pristupi suzbijanju uključuju:

• Čisti sustavi sredstava koja gase bez ostavljanja ostataka na elektronici.
• Sustavi vodene magle za zaštitu pune posude u velikim instalacijama.
• Aerosol i sredstva za kruto gorivo za kompaktnu zaštitu na razini ormara.

Dizajn kućišta je jednako važan: otvori za rasterećenje tlaka, zatvoreni pretinci za baterije i materijali koji usporavaju vatru. Usklađenost sa standardima kao što su UL 9540A i NFPA 855 sada je osnovno očekivanje za većinu projekata. Raspored spremnika također igra ulogu u sigurnosti: police za baterije trebaju biti razmaknute za pristup održavanju i ograničavanje nakupljanja topline između susjednih polica. Detekcija plina trebala bi kontinuirano uzorkovati odjeljak, a sustav za suzbijanje trebao bi se aktivirati automatski prije nego što temperature dosegnu kritične razine. Operateri bi trebali zakazati periodično testiranje lanca detekcije, budući da se ne može pouzdati u sustav za suzbijanje koji nikada ne bude pregledan.

Pomoćno napajanje, sklopni uređaji i nadzor

Osim glavnih funkcionalnih blokova, svaki BESS treba pomoćnu električnu opremu: istosmjernu sklopku i osigurače, izmjenične prekidače, transformator za pojačavanje, mjerenje prihoda, sustave uzemljenja i pristupnik za nadzor lokacije koji napaja SCADA platformu. Ispravno uzemljenje sprječava eskalaciju kvarova, a točno mjerenje mjeri stvarnu isporučenu energiju. Dobar nadzor također otkriva abnormalno širenje temperature između ćelija tako da operateri mogu intervenirati prije nego dođe do kvara.

Komunikacijska arhitektura važna je jednako kao i ožičenje napajanja. BMS obično razgovara s PCS-om preko CAN-a, dok kontroler lokacije komunicira s EMS-om i SCADA-om preko Modbus TCP-a ili IEC 61850. Provjerite pruža li dobavljač potpunu podršku za protokole koje koristi vaša platforma za nadzor te da se ažuriranja firmvera mogu primijeniti bez isključivanja sustava na dulja razdoblja. Za komercijalne i industrijske vlasnike, daljinski nadzor smanjuje troškove održavanja i pruža operativne podatke potrebne za izvješća o učinku i zahtjeve za jamstvo.

Zašto dizajn integriranih komponenti pobjeđuje

Svaka komponenta u BESS-u ima određeni zadatak, ali sustav radi dobro samo kada sve one rade kao jedna. BMS definira ograničenja, PCS pretvara snagu, EMS donosi odluke, a toplinski i protupožarni sustavi održavaju sve sigurnim. Neusklađene komponente stvaraju neučinkovitost, bržu degradaciju i sigurnosni rizik koji se može izbjeći.

Zbog toga je važan pristup integriranoj proizvodnji. Dobavljač kao što je NXTEN, koji kontrolira proizvodnja ćelija, sastavljanje modula, konstrukcija paketa i integracija sustava , može uskladiti sve komponente u fazi projektiranja, testirati kompletan sustav zajedno i ponuditi jednu točku jamstva. Kada izdate zahtjev za ponudu, uključite profil opterećenja, ciljnu vlastitu potrošnju ili cilj otpornosti, raspon temperature okoline, raspoloživi otisak i potrebno vrijeme odgovora. Zatražite od proizvođača da navede raspon projektirane temperature, zajamčenu povratnu učinkovitost i uvjete vezane uz životno jamstvo ciklusa. Ovi detalji otkrivaju je li sustav projektiran kao cjelina ili je jednostavno sastavljen od dijelova.