כרייה פתרונות אחסון אנרגיה|מכולות סולאריות ומובייל BESS

ככל שהחשמול מואץ, תשתיות הכוח מתקשות לעמוד בקצב. זה עושה כרייהפתרונות אחסון אנרגיההמשלבים ייצור סולארי עם BESS נייד יותר ויותר קריטי עבור פעולות מרוחקות.

האתגר אינו רק ייצור חשמל. הוא מספק מספיק כוח לנקודות טעינה מרוחקות, אזורי עבודה זמניים והעברת פני עבודה. קיבולת רשת מוגבלת, תשתית קבועה, תפוקה סולארית משתנה ותלות בסולר עלולים לשבש את לוחות הזמנים של הטעינה ולהגדיל את עלויות התפעול.

מאמר זה בוחן חמישה אתגרי כוח מרכזיים ומסביר כיצדמכולות סולאריותונייד BESSיכולים לעבוד יחד כדי לספק כוח גמיש וניתן להרחבה עבור פרויקטי כרייה שונים.

חמישה אתגרי כוח העומדים בפני פעולות כרייה מחושמלת

לפני תכנון אכְּרִיָה פתרון אחסון אנרגיה, חיוני להבין את אילוצי הכוח הייחודיים שנוצרו על ידי חשמול האתר:

1. תנאי אתר קשים מאיצים את הזדקנות הסוללה וזמני השבתה

בורות פתוחים-אתרים תת קרקעיים חושפים סוללות,יחידות Power Conversion System (PCS)., מחברים ומערכות ניהול תרמיות לטמפרטורות קיצוניות, אבק כבד, לחות, קורוזיה, גובה רב ורטט מכני קבוע. ללא מארזי הגנה-תעשייתיים וויסות תרמי מדויק, ביצועי הסוללה עלולים להתדרדר מהר יותר, ביצועי הטעינה יורדים וזמני השבתה לא צפויים של תחזוקה גדלים.

2. שיאי טעינה פתאומיים עולים על קיבולת הרשת הזמינה

בעוד שרשתות כרייה מרוחקות מתמודדות לעיתים קרובות עם עומסי בסיס מתמשכים, רק לעתים נדירות יש להן את מרווח הראש הנדרש לטעינה מהירה-בו זמנית בעוצמה גבוהה. התקנת שנאים חדשים, כבלים במתח גבוה- או חיבורי רשת כרוכים בזמני אספקה ​​ארוכים ובעלות עלות גבוהה. כתוצאה מכך, שיאי טעינה פתאומיים מעמיסים בקלות יתר על הקיבולת המקומית ומתחרים ישירות עם מכונות ייצור חיוניות.

3. חלונות טעינה הדוקים יוצרים צווארי בקבוק של צי

מעבר ליכולת הרשת העצומה, התזמון התפעולי יוצר חיכוך משמעותי. רכבים חשמליים כבדים מרובים חוזרים לעתים קרובות להיטען בו זמנית במהלך החלפת משמרות או הפסקות ארוחות. מרחקי נסיעה ארוכים למטענים קבועים, בשילוב עם תורים לנקודות טעינה זמינות, חותכים לשעות פעילות פרודוקטיביות ועשויים לעכב את המשמרות הבאות.

4. פיגור בתשתית קשיחה מאחורי משטחי עבודה נעים

ככל שהכרייה מתקדמת, פני העבודה מתקדמים ללא הרף. שנאים נייחים סטנדרטיים, כבלים עם חוט קשיח ותחנות טעינה קבועות אינם יכולים להסתגל באופן דינמי לתנועות האתר. העברה חוזרת והרחבת כבלים צורכת עבודה וזמן רב, בעוד שנכסי חשמל נייחים מסתכנים בחוסר ניצול זמן רב לפני שהשלב נמכר במלואו.

קריאה קשורה:BESS נייד לעומת BESS קבוע: כיצד לבחור את מערכת האחסון הנכונה

5. Microgrids משולבות בצורה גרועה מפחיתות את יעילות האנרגיה

פעולות כרייה רבות משלבות PV סולארי, גנרטורים דיזל, כוח רשת ו-BESS. עם זאת, ללא Microgrid משולבתמערכת ניהול אנרגיה (EMS), מקורות אלו פועלים בממגורות. ניהול לא מתואם מותיר את הספק המתחדש מצטמצם, מאלץ גנרטורים דיזל יקרים לכסות עליות טעינה קצרות, ומונע מה-BESS להיטען במלואו לפני תקופות שיא הביקוש-מה שמגדיל את עלויות התפעול.

כיצד Mobile Solar ו-BESS מתמודדות עם האתגרים הללו

התגברות על אילוצי חשמול מכרות דורשת התרחקות מתשתית קשיחה וקשיחה. על ידי איחודסולארי מכול, BESS נייד ו-EMS אינטליגנטי, מפעילים יכולים להפוך נכסי כוח סטטיים לארכיטקטורת מיקרו-רשת דינאמית הניתנת לפריסה מהירה.

מערכת אקולוגית משולבת זו מתוכננת כדי לצמצם צווארי בקבוק באנרגיה הליבה באתר באמצעות ארבע יכולות מפתח:

ארכיטקטורה ניתנת להזזה המותאמת לפרצופי עבודה מתקדמים

שׁוֹנֶהBESS קבוע, Containerized Solar ו-BESS Mobile משתמשים במודל פריסה מנותק-המאפשר למקם נכסי ייצור חשמל ואחסון אנרגיה באופן עצמאי בהתבסס על פריסת האתר:

• מכולות סולאריותבית מערכים סולאריים מתקפלים להובלה קומפקטית ופריסה מהירה בשטח, המאפשרים למקם אותם בשטחים פתוחים כדי למקסם את קרינת השמש וטביעת רגל לא מוצלת.
• נייד BESSיחידות (החלקה-מותקנת אונגרר-רכוב, תומך בהנפת מנוף) יכול להיות מוצב קרוב יותר אל משטחי עבודה פעילים, נתיבי הובלה כבדים או אזורי טעינה זמניים שבהם דרישת החשמל המיידית היא הגבוהה ביותר.

ככל שהחילוץ מתקדם, המפעילים יכולים להתאים את פריסת המערכת באמצעות שתי תצורות ראשוניות:

• פריסה מאוחדת: העברת שני הנכסים יחד באמצעות הובלת נגרר או עגורן ליצירת צומת כוח עצמאי וזמני.
• פריסה מפוצלת: מיקום ייצור ואחסון בנפרד כדי לאזן לכידה סולארית אופטימלית עם דרישת עומס משתנה.

תיאום אחסון חכם- סולארי תומך בהמשכיות הטעינה

בהנחיית EMS מרכזית, המערכת עוברת אוטומטית בין מצבי תפעול מרכזיים כדי לשמור על כוח מתמשך באתר:

• שמש בשעות היום-תעדוף ראשון

בשעות השיא של אור השמש, מיכל השמש מספק עומסים תפעוליים פעילים ישירות. כאשר ייצור סולארי עולה על דרישת העומס הפעיל, ניתן להפנות עודפי אנרגיית PV לטעינת ה-BESS המובייל, ולסייע בהפחתת צמצום האנרגיה המתחדשת.

• חציצה לטעינה שיא (שיא גילוח)

כאשר מספר מכונות חשמליות חוזרות לטעון בו-זמנית במהלך חילופי משמרות, ה-BESS פועל כמאגר אנרגטי- גבוה. הוא מתפרק לצד הרשת או גנרטורים של דיזל כדי לספוג-עליות מתח קצרות, ולמנוע מכל מקור בודד מעומס יתר.

• כבוי-תמיכה בעומס שיא ולילה

במהלך-תנאי שמש נמוכים או משמרות לילה, אנרגיה מאוחסנת מפעילה ציוד קריטי באתר וטעינת רכב שגרתית. במהלך חלונות-לא שיא,

מזהה התעריף המקומי או המחולל יכולים להטעין את ה-BESS בקצב מבוקר.

תיאום אנרגיה היברידי מפחית את התלות בדלק ואת עלויות התפעול

מעבר להמשכיות הטעינה, תיאום אנרגיה היברידי עוזר למפעילי כרייה לעבור לכיוון אסטרטגיית כוח פחמן- נמוכה יותר על ידי הגדלת ניצול האנרגיה המתחדשת והפחתת התלות בייצור מבוסס-דלק.

• ניצול גבוה יותר של אנרגיה מתחדשת

ניתן לתעדף ייצור סולארי בכל עת זמין, בעוד שניתן לאחסן עודפי אנרגיה מתחדשת לשימוש מאוחר יותר במקום לבזבז, ולשפר את ניצול האנרגיה המתחדשת בכל פעולות הכרייה.

• תלות מופחתת בדיזל

ה-BESS הנייד מתפקד כמאגר אנרגיה, מגשר על תקופות בהן ייצור סולארי אינו זמין או אינו מספיק. זה עוזר להפחית את פעולת הגנרטור התכופה ותומך באספקת כוח פחמן יציבה יותר ופחות{1}}.

• עוד פעולות כרייה בת קיימא

על ידי אופטימיזציה של שליחת-מקורות מרובים, ה-EMS יכול להפחית התנעות מיותרות של גנרטור דיזל ופעולת עומס-נמוך, ולסייע בהפחתת צריכת הדלק, הפליטות ועוצמת הפחמן הכוללת.

הגנה תעשייתית-תומכת בסביבות כרייה קשות

• הגנה חיצונית:בהתאם לדגם הספציפי,פולינובלמערכות מיועדות לסביבות חיצוניות תובעניות עם רמות שונות של מתחם והגנה מפני קורוזיה, כוללהגנה IP54–IP65 (אבק-אטום ועמיד בפני סילוני מים בלחץ גבוה- והגנה מפני קורוזיה C4–C5 (מתאים לסביבות חוף ולסביבות לחות-גבוהה)על פתרונות נבחרים.
• ניהול תרמי:בהתאם לתכנון ולקיבולת המערכת, משתמשים בפתרונות Polinovelקירור אוויר או קירור נוזליכדי לשמור על עקביות הטמפרטורה ולתמוך בפעולה יציבה. דגמי מיכלים סולארים נבחרים תומכים בפעולה מ-20 מעלות עד +50 מעלות, בעוד שדגמי BESS ניידים מסוימים תומכים בפריקת סוללה עד ל-30 מעלות.
• בטיחות ומעקב: מערכת ניהול סוללות (BMS)בקרה, הגנה חשמלית, כיבוי אש,-ניטור מצב הפעלה והתראות תקלות עוזרים לזהות מצבים חריגים במהלך הפעלה מרחוק.

ניתן לשלב את ארבע היכולות הללו בדרכים שונות. כיוון המערכת הסופי תלוי במשך הפרויקט, דרישת הטעינה, מקורות הכוח הזמינים, תנאי השמש, ותדירות ההחלפה של הציוד.

דוגמה לתצורות אחסון אנרגיה עבור דרישות פרויקט שונות

יתר-ציון מיקרו-רשת מוביל להון תקוע; תחת-ציון גורם לצווארי בקבוק בטעינה המעכבים את פעולות הצי. פתרונות אפקטיביים לאחסון אנרגיה בכרייה אינם סטטיים. הם חייבים להתפתח לצד שלב החילוץ של האתר, גודל הצי והפריסה המרחבית של האתר.

התצורות הבאות ממחישות נתיבי פריסה הנדסיים טיפוסיים המבוססים על קנה המידה של האתר:

דוגמה לתצורה 1: אתר כרייה קטן או זמני

לאתרי חקר, אזורי בנייה מוקדמים ונקודות עבודה זמניות יש בדרך כלל עומסים צפויים. חשמל דרוש בעיקר לתאורה, תקשורת, ניטור, משרדים זמניים ומספר קטן של מכונות חשמליות.

עבור יישומים אלה, העדיפות היא הקמת צומת כוח שמיש במהירות עם CAPEX מינימלי וללא אינטגרציה מורכבת של ציוד- באתר.

• תצורה אופיינית: מערכת מיכל סולארית מתקפלת + גיבוי גנרטור אופציונלי
• הרכב המערכת: בהתאם לתצורה, המערכת יכולה לשלב פאנלים סולאריים הניתנים לפריסה, אחסון סוללות LFP, PCS, EMS, חלוקת עומס AC ושילוב גנרטור אופציונלי בתוך פלטפורמה אחת.

מכיוון שיצור, אחסון, המרת הספק ובקרה משולבים ביחידה אחת, תצורה זו מפחיתה התאמת ציוד נפרד, חיווט בשטח ועבודת שילוב-באתר. הגדרה זו מתפקדת כאי כוח עצמאי-אידיאלי עבור טייסי חשמול-בעלות נמוכה. כל הפריסה וההסרה של המערכת- מרוכזות לחלוטין, מה שמקל על העברה כאשר אזורי עבודה זמניים משתנים.

דוגמה לתצורה 2: פעולת כרייה בינונית עם דרישה גמישה לטעינה

פעולה בגודל בינוני-מתאזנת בדרך כלל את טעינת הציוד עם עומסי אתר עזר. משטח העבודה הפעיל עשוי להשתנות לפי שלב הפרויקט, בעוד שתשתית רשת או גנרטור קיימת יכולה לתמוך בעומסי בסיס אך ​​אינה יכולה להתמודד עם ביקוש שיא מרוכז לטעינה.

בתרחיש זה, יש לפרוס ולהרחיב ייצור סולארי ואחסון סוללות בצורה גמישה כדי להפחית את ההסתמכות על דלק מאובנים תוך שמירה על יציבות החשמל.

• תצורה אופיינית: מיכל סולארי נפרד + BESS נייד + רשת/גנרטור + EMS
• הרכב המערכת: מיכל השמש ממוקם באזורי-קרינה גבוהה, בעוד שה-BESS הנייד ממוקם ליד נקודות טעינה פעילות. קייםגנרטורים דיזליכול לשמש מקורות כוח גיבוי בתנאי מזג אוויר קיצוניים, עליות עומס זמניות או תקופות של ייצור מתחדש לא מספיק.

ארכיטקטורה זו מאפשרת קנה המידה של הסוללה והסוללה באופן עצמאי. על ידי תיאום ייצור סולארי, אחסון סוללות ומקורות כוח גיבוי, המערכת יכולה להפחית את צריכת הדלק ואת זמן הריצה של הגנרטור תוך שיפור המשכיות החשמל עבור נקודות טעינה-בעדיפות גבוהה.

דוגמה לתצורה 3: פעולת כרייה מרחוק גדולה עם דרישות כוח מרובות-צמתים

מכרות מרוחקים גדולים כרוכים בייצור רציף 24/7, מספר רב של מכונות חשמליות-בהספק ודרישת אנרגיה יומית גבוהה בכמה אזורי פעולה. בקנה מידה זה, המערכת אינה מרוכזת עוד בתחנת כוח אחת-היא חייבת לתאם נכסי ייצור, אחסון וגיבוי מרובים ברחבי האתר.

• תצורה אופיינית:מכולות סולאריות מרובות + יחידות BESS מרובות + חיבור רשת / גנרטורים + EMS מרכזי
• הרכב מערכת: משלב קונטיינרים סולאריים מרובים-, BESS מכולות נייחות לעומסי אתרים ראשיים ויחידות BESS ניידות להזזה של פני עבודה, כולם מנוהלים על ידי EMS מרכזי.

 

התקנה מרובת-יחידות זו תומכת בדרישות הספק גבוהות יותר ומתרחבת בצורה חלקה ככל שצי החשמל גדל.

כיצד לתכנן את מערכת אחסון האנרגיה הנכונה לכרייה

מתאיםפתרון אחסון אנרגיה לכרייהדורש הערכה של נתוני הפרויקט בפועל, כולל פרופיל עומס, ביקוש לטעינה, תנאי טעינה ודרישות האתר.

1. דרישות איזון כוח (kW) ואנרגיה (kWh).

הצעד הראשון הוא הבנת דרישת החשמל ודרישת האנרגיה של פעולת הכרייה.

הספק (kW)קובע אם המערכת יכולה לתמוך בעומסי הספק- גבוהים, כגון מספר מכונות חשמליות הנטענות בו-זמנית בתקופות שיא.

אנרגיה (קוט"ש)קובע את כמות החשמל הכוללת שהסוללה יכולה לאחסן ולספק לאורך זמן.

עבור יישומי כרייה, שני הגורמים הם קריטיים:

• תפוקת חשמל לא מספקת עלולה למנוע מהמערכת לטפל בביקוש שיא לטעינה.
• קיבולת אנרגיה לא מספקת עלולה להגביל את שעות הפעילות בין מחזורי הטעינה.

סוללה גדולה יותר לא תמיד פותרת את הבעיה. המערכת חייבת גם להיות בעלת תפוקת PCS ויכולת טעינה מספקת כדי להתאים למחזור פעולת הכרייה המלא.

קריאה קשורה:KW לעומת קילוואט הסבר: הבנת יחידות הספק ואנרגיה

2. הערכת ביקוש לטעינה ויכולת הטעינה של BESS

לוח הזמנים של הטעינה וחלון הטעינה הזמין הם נתונים מרכזיים לקביעת קיבולת ואסטרטגיית ההפעלה של BESS.

יש לקחת בחשבון את מחזור הפעולה המלא:תפעול ציוד ← טעינת צי ← טעינת BESS ← משמרת ההפעלה הבאה

גורמים מרכזיים כוללים:

דרישות טעינת צי

• מספר המכונות החשמליות הדורשות טעינה;
• דרישה לטעינה סימולטנית;
• דרישת כוח טעינה;
• משך הטעינה;
• צריכת אנרגיה למשמרת.

תנאי טעינה של BESS

• מקורות טעינה זמינים, כולל PV סולארי, כוח רשת או גנרטורים;
• כוח טעינה זמין;
• זמן פנוי לפני תקופת ההפעלה הבאה;
• זמינות כוח גיבוי בתקופות ייצור מתחדש נמוך.

BESS עשוי לתמוך בתקופת טעינה אחת אך עדיין ליצור אילוצים תפעוליים אם הוא לא יכול לשחזר מספיק אנרגיה לפני תחילת המשמרת הבאה.

3. שקול את תנאי האתר ודרישות הניידות

אתרי כרייה הם סביבות דינמיות. כאשר פני העבודה נעים ותנאי ההפעלה משתנים, מערכת האנרגיה חייבת להישאר מעשית להובלה, פריסה ותפעול.

לפני בחירת פתרון אחסון אנרגיה לכרייה, צוותי הפרויקט צריכים להעריך את הגורמים הבאים:

בהתבסס על תשומות הפרויקט הללו, מהנדסים יכולים לקבוע את ארכיטקטורת אחסון האנרגיה המתאימה ביותר לכרייה. יש לאשר את תצורת המערכת הסופית בהתבסס על דרישות מפורטות של הפרויקט, מפרטי הציוד ותנאי האתר בפועל.

ביחד, חשמול מכרה מרחוק הוא לא רק בעיית טעינה אלא אתגר תכנון-מערכתי.סולארית ניידת ו-BESSיכול לקרב את הכוח לעומסים משתנים תוך תיאום ייצור סולארי, אחסון, אספקת רשת, גנרטורים וטעינת ציוד.

יש לאשר את כוח המערכת הסופי, הקיבולת, אסטרטגיית הטעינה וטופס הפריסה בהתבסס על נתוני הפרויקט בפועל ותנאי האתר.

שתף את פרופיל הטעינה שלך, לוח הזמנים של הטעינה ותנאי האתר שלך עם Polinovel. צוות ההנדסה שלנו יספק תצורה ראשונית עבור הפעולה שלך.

התחל את הערכת הפרויקט שלך עוד היום