Vysvetlenie komponentov systému na ukladanie energie batérie: články, BMS, PCS a ďalšie

Technik zariadenia, ktorý hodnotí projekt batériového skladovania energie 500 kW / 1 MWh, zvyčajne porovnáva životnosť cyklu, cenu za kilowatthodinu a záruku. Na týchto číslach záleží, ale nehovoria celý príbeh. Skutočný výkon a systém ukladania energie batérie (BESS) vychádza zo spôsobu, akým spolupracujú jeho komponenty: články, systém riadenia batérií (BMS), systém konverzie energie (PCS), systém riadenia energie (EMS), systém tepelného riadenia a infraštruktúra protipožiarnej ochrany. Vysokokvalitná bunka stále nedosahuje výkon, ak BMS obmedzuje svoju činnosť, ak PCS znižuje výkon alebo ak stratégia chladenia umožňuje posun teploty. Záver je priamy: pred výberom BESS pochopte každý komponent a ako ovplyvňuje bezpečnosť, efektivitu a životnosť.

Systém batérie: články, moduly a sady

Batériový systém je miesto, kde sa chemicky ukladá elektrická energia. Najmenšou funkčnou jednotkou je článok, ktorý obsahuje katódu, anódu, elektrolyt a separátor. V stacionárnych aplikáciách, lítium-železo-fosfát (LFP) je najbežnejšou chémiou kvôli svojej tepelnej stabilite a dlhej životnosti, zatiaľ čo nikel-mangán-kobalt (NMC) ponúka vyššiu hustotu energie za cenu prísnejšieho tepelného manažmentu. Chémia buniek zvolená pre projekt stanovuje základ pre bezpečnostný profil a rýchlosť degradácie celého systému.

Články sú zapojené do série a paralelne, aby vytvorili moduly; moduly sú zostavené do balíkov; a balenia sa inštalujú do stojanov alebo skríň. Táto hierarchia definuje menovité napätie, kapacitu a fyzickú stopu úložného systému. Pre tvorcov balíkov, získavanie zdrojov batériové články z jednej výrobnej šarže výrazne znižuje riziko nerovnováhy buniek a skorého posunu kapacity.

Výrobcovia batériových článkov – Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd je čínsky výrobca batériových článkov a zákazková továreň, predstavenie produktu: Lítium-iónové cesto... Zobraziť produkt →

Pre kupujúcich, ktorí si radšej nezostavujú svoje vlastné balenia pomocou párovaných batériové moduly skracuje čas montáže a odstraňuje veľkú časť interného testovania. Bez ohľadu na to, akou cestou sa vyberiete, skontrolujte nasledujúce body:

Lítium-železo-fosfátové batérie, výrobcovia modulov lítiových batérií Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd je čínsky výrobca lítium-železofosfátových batérií a továreň na moduly lítiových batérií, OEM/... Zobraziť produkt →

• Životnosť cyklu pri predpokladanej hĺbke vybitia, nielen podľa údajového listu nameraného pri 25 °C.
• Zhoda medzi bunkami v napätí a vnútornom odpore pred inštaláciou.
• Konštrukcia prípojnice a pripojenia pre nízky odpor a rovnomernú distribúciu prúdu.
• Trieda IP a trieda vibrácií krytu balenia pre prostredie lokality.

Pomer medzi menovitým výkonom a uloženou energiou tiež riadi výber komponentov. Systém s výkonom 1 MW / 2 MWh poskytuje približne dve hodiny trvania vybíjania; systém s výkonom 1 MW / 4 MWh poskytuje štyri hodiny. Vyššia energetická kapacita na rack znamená viac buniek na modul a viac pozornosti na tepelný dizajn. Ak je špecifikácia projektu uvedená ako špičkový výkon a trvanie, overte, či počet článkov, hodnotenie PCS a chladiaca kapacita zodpovedajú tomuto cieľu.

Systém riadenia batérie: Bezpečnostný mozog

BMS monitoruje napätie, prúd a teplotu na úrovni článku. Odhaduje stav nabitia (SoC) a stav zdravia (SoH), vykonáva vyváženie buniek a spúšťa ochranu vždy, keď parameter prekročí svoj limit. Vo väčších inštaláciách nadriadený BMS komunikuje s PCS a EMS a požaduje zníženie výkonu alebo úplné odpojenie. Jeho základné funkcie sú:

1. Ochrana proti prepätiu a podpätiu, aby sa zabránilo trvalému poškodeniu článkov.
2. Ochrana proti prehriatiu a nadprúdu na zníženie rizika úniku tepla.
3. Pasívne alebo aktívne vyvažovanie, ktoré udržuje všetky bunky v úzkom napäťovom okne.
4. Hlásenie SoC a SoH, ktoré podporuje optimalizáciu EMS a sledovanie záruky.

Systém konverzie energie: Rozhranie siete

PCS je obojsmerný invertor, ktorý premieňa jednosmerný prúd z batérie na striedavý prúd pre sieť a obracia tok počas nabíjania. Riadi rýchlosť nabíjania a vybíjania, udržiava napätie a frekvenciu v rámci limitov sieťového kódu a poskytuje rýchlu odozvu potrebnú pre sieťové služby. Efektivita moderného hardvéru PCS tam a späť presahuje 97 percent , ale hodnota skutočne viditeľná na mieste závisí od prevádzkového bodu, veľkosti kábla a strát transformátora.

Rýchlosť odozvy je ďalším rozlišovacím znakom. Regulácia frekvencie vyžaduje reakciu PCS v priebehu milisekúnd a plynulé prepínanie z nabíjania na vybíjanie zabraňuje prúdovým špičkám, ktoré by zaťažovali batériu. Topológia PCS sa tiež riadi architektúrou projektu: centrálne invertory zvládajú veľké bloky napájania a sú nákladovo efektívne pre závody v energetickom meradle, zatiaľ čo reťazcové invertory rozdeľujú systém na menšie jednotky pre ľahšiu údržbu a vyššiu dostupnosť v komerčných a priemyselných inštaláciách. Samotný PCS generuje teplo, takže jeho kryt musí byť primerane chladený a DC prepojenie medzi batériou a meničom musí byť istené a chránené podľa menovitého chybového prúdu batérie.

Systém energetického manažmentu: rozhodovacia vrstva

EMS rozhoduje, kedy sa systém nabíja, kedy sa vybíja a na akej úrovni výkonu. Pracuje so vstupnými údajmi, ako sú:

• Sadzby taríf za elektrinu pre špičkové oholenie a energetickú arbitráž.
• Predpovede zaťaženia a obnoviteľnej výroby pre optimálne odoslanie.
• Signály siete alebo priame riadiace príkazy pre programy odozvy na dopyt.
• Prevádzkové limity batérie hlásené BMS.

Zvážte komerčného používateľa s tarifou podľa času používania: nabíjanie zo solárnej energie uprostred dňa a vybíjanie počas večernej špičky by mohlo každý mesiac znížiť poplatky za dopyt o významné percento. Táto hodnota sa prejaví až vtedy, keď EMS dostane presné údaje o zaťažení a BMS umožní požadovanú hĺbku vybitia. Bez správnej koordinácie môže byť batéria stále čiastočne nabitá, keď príde špička. V obytnom systéme EMS zvyčajne beží ako firmvér vo vnútri hybridného meniča; v komerčných a úžitkových projektoch je to často samostatný kontrolér alebo cloudová platforma pripojená k SCADA.

Tepelný manažment a HVAC

Teplota je najsilnejším faktorom životnosti batérie. Vysoké teploty urýchľujú vyblednutie kapacity; nízke teploty znižujú využiteľnú kapacitu a zvyšujú riziko pokovovania lítiom počas rýchleho nabíjania. Systém riadenia teploty zvyčajne udržuje bunky v odporúčanom okne 15 °C až 35 °C pre chémiu LFP . Voľba medzi vzduchovým a kvapalinovým chladením má priamy vplyv na výkon a rozpočet.

Kvapalinové chladenie sa stáva štandardom pre veľké komerčné a komunálne inštalácie, pretože udržuje malé rozpätie teploty buniek a umožňuje vyššiu hustotu energie vo vnútri krytu. Rozhodnutie, či použiť vzduchom alebo kvapalinou chladené systémy skladovania energie závisí od veľkosti projektu, okolitej teploty a spôsobu zaťaženia. V horúcom podnebí môže vzduchom chladený kontajner vyžadovať dodatočné vetranie, ktoré do krytu prináša viac prachu a vlhkosti; kvapalinové chladenie udržuje batériový priestor utesnený a znižuje zaťaženie zásobníka HVAC za cenu dodatočnej údržby čerpadla a potrubia. Pre kupujúcich, ktorí chcú vopred pripravené riešenie, a kvapalinou chladený akumulátorový akumulátor energie kombinuje články, BMS a tepelný hardvér v jednej testovanej jednotke.

Výrobcovia kvapalinou chladených batérií na skladovanie energie – Ningbo Nxten Energy Te Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd je čínsky výrobca kvapalinou chladených batérií na ukladanie energie a zákazková továreň, popis produktu... Zobraziť produkt →

Protipožiarna a bezpečnostná infraštruktúra

Protipožiarna ochrana nie je voliteľná výbava. Kompletný BESS by mal zahŕňať detekciu plynov pre vodík a výpary elektrolytu, detekciu dymu, tepelné senzory a systém potlačenia. Bežné spôsoby potlačenia zahŕňajú:

• Systémy čistých činidiel, ktoré zhasnú bez zanechania zvyškov na elektronike.
• Systémy vodnej hmly na ochranu celej nádoby vo veľkých inštaláciách.
• Aerosól a látky na tuhé pohonné látky pre kompaktnú ochranu na úrovni skrine.

Dizajn krytu je rovnako dôležitý: ventily na uvoľnenie tlaku, utesnené priehradky na batérie a materiály spomaľujúce horenie. Súlad s normami ako UL 9540A a NFPA 855 je teraz základným očakávaním pre väčšinu projektov. Usporiadanie kontajnerov tiež zohráva úlohu z hľadiska bezpečnosti: stojany na batérie by mali byť rozmiestnené tak, aby bol prístup k údržbe a aby sa obmedzila akumulácia tepla medzi susednými stojanmi. Detekcia plynu by mala vzorkovať priestor nepretržite a systém potlačenia by sa mal aktivovať automaticky predtým, ako teploty dosiahnu kritickú úroveň. Operátori by mali naplánovať pravidelné testovanie detekčného reťazca, pretože sa nemožno spoľahnúť na systém potlačenia, ktorý sa nikdy nekontroluje.

Pomocné napájanie, spínacie zariadenie a monitorovanie

Okrem hlavných funkčných blokov potrebuje každý BESS pomocné elektrické vybavenie: DC rozvádzač a poistky, AC ističe, zvyšovací transformátor, meranie príjmov, uzemňovacie systémy a bránu na monitorovanie lokality, ktorá napája platformu SCADA. Správne uzemnenie zabraňuje eskalácii porúch a presné meranie meria skutočnú dodanú energiu. Dobré monitorovanie tiež deteguje abnormálne šírenie teploty medzi bunkami, takže operátori môžu zasiahnuť skôr, ako dôjde k poruche.

Komunikačná architektúra je dôležitá rovnako ako elektrické vedenie. BMS zvyčajne komunikuje s PCS cez CAN, zatiaľ čo kontrolér lokality komunikuje s EMS a SCADA cez Modbus TCP alebo IEC 61850. Uistite sa, že dodávateľ poskytuje plnú podporu pre protokoly používané vašou monitorovacou platformou a že aktualizácie firmvéru je možné použiť bez toho, aby bol systém dlhší čas offline. Pre komerčných a priemyselných vlastníkov diaľkové monitorovanie znižuje náklady na údržbu a poskytuje prevádzkové údaje potrebné pre správy o výkone a záručné reklamácie.

Prečo vyhráva integrovaný dizajn komponentov

Každý komponent v BESS má špecifickú úlohu, ale systém funguje dobre len vtedy, keď všetky fungujú ako jeden. BMS definuje limity, PCS prevádza výkon, EMS robí rozhodnutia a tepelné a protipožiarne systémy udržujú všetko v bezpečí. Nezhodné komponenty spôsobujú neefektívnosť, rýchlejšiu degradáciu a bezpečnostné riziko, ktorému sa dá vyhnúť.

Preto je dôležitý integrovaný výrobný prístup. Dodávateľ ako NXTEN, ktorý ovláda výroba buniek, montáž modulov, konštrukcia balenia a systémová integrácia , dokáže zladiť všetky komponenty vo fáze návrhu, otestovať spolu celý systém a ponúknuť jediné záručné miesto. Keď zadáte žiadosť o cenovú ponuku, uveďte profil zaťaženia, cieľovú vlastnú spotrebu alebo cieľ odolnosti, rozsah teplôt okolia, dostupnú stopu a požadovaný čas odozvy. Požiadajte výrobcu, aby uviedol návrhové teplotné rozpätie, garantovanú spiatočnú účinnosť a podmienky spojené so zárukou životnosti cyklu. Tieto detaily odhaľujú, či bol systém navrhnutý ako celok alebo jednoducho zostavený z častí.