אחסון סוללות מסחריות מודולרי: מארכיטקטורה ניתנת לערום ועד למערכות ארונות משולבות

אחסון סוללות מסחריות מודולרי בנוי סביב רעיון אחד: הוסף קיבולת על ידי הוספת יחידות, לא על ידי הוצאת מה שכבר קיים. התאם את המערכת בהתאם לעומס היום, הרחב כאשר המקרה העסקי משתנה - לעתים קרובות ללא חיווט מחדש או החלפת ציוד.

בפועל, הרעיון הזה מופיע בשני פורמטים. מודולי סוללה הניתנים לערום - יחידות LFP בודדות בטווח של 5-10 קילוואט-שעה שמתחברים דרך פסי אוטובוס - עובדים היטב עבור אתרים מסחריים קטנים יותר שבהם הצורך הכולל עומד על פחות מכמה מאות קילוואט-שעות. מערכות ארונות משולבות לוקחות את אותה תוספת-אל תחליף את ההיגיון וארוז אותה ברמה גבוהה יותר: תאי סוללה, PCS, BMS, EMS, ניהול תרמי ודיכוי שריפה בתוך מארז אחד עמיד בפני מזג אוויר, בדרך כלל החל בסביבות 200 קילוואט ליחידה. שניהם משנים על ידי הוספת יחידות. ההבדל הוא מהי "יחידה" ובכמה אינטגרציה מטפל היצרן לפני שהיא מגיעה לאתר שלך.

נקודת הכניסה למודולים הניתנים לערום

מודול סוללה שניתן לערום קרוב לחיבור-ולהפעלה-ככל שמגיע אחסון מסחרי. לכל יחידה -, בדרך כלל, בלוק LFP של 48V או 51.2V המחזיק 5-10 קילוואט-שעה - יש BMS משלה לניטור מתח, טמפרטורה ומצב טעינה בתא. ערמו אותם, חברו דרך פסים או מחברים{10}}מהירים, חברו למהפך תואם, והמערכת תראה בנק סוללות אחד.

הסיבה שהפורמט הזה תפס עבור פרויקטים קטנים של C&I היא מעשית. מודול בודד שוקל 45-55 ק"ג. שני מתקינים יכולים לשאת אותו. הרחבה ב-10 קילוואט פירושה הוספת קופסה אחת ו-15 דקות של עבודה, לא להגדיר מחדש חדר חשמל. ומכיוון שכל מודול מפעיל בידוד תקלות BMS עצמאי, תא חלש במודול אחד לא מוריד את המחרוזת - ה-BMS מושך את המודול הזה במצב לא מקוון בעוד השאר ממשיכים לפעול. זה משנה במתקן מסחרי שבו להשבתה לא מתוכננת בשעות שיא החיוב יש ערך דולרי.

המקום שבו מודולים הניתנים לערמה מתחילים להתאמץ הוא כאשר אתה זקוק ליותר מכמה מאות קילוואט-שעות, או כאשר עוצמת הרכיבה חולפת פעם-ביום גילוח עדין של שיא עד לתגובת דרישה אגרסיבית או וויסות תדרים. בשלב זה, מספר החיבורים בין-מודולים, המגבלות של ניהול תרמי מבוזר והמורכבות של מקבילות של עשרות יחידות BMS קטנות מתחילות לפעול נגדך. זה המקום שבו ארונות משולבים לתפוס.

בתוך ארון משולב: איך מערכות המשנה משתלבות זו בזו

כדי להראות כיצד נראית יחידה מודולרית-גבוהה יותר, הנה כיצד מוגדרות שש תתי-המערכות הליבה בארון חיצוני מסחרי - באמצעות שלנומערכת 125kW/241kWhכדוגמה אחת לאופן שבו סוג זה של מוצרים נבנה בדרך כלל.

• מערכת המרת הכוח (PCS) יושבת בין צד ה-DC של הסוללה לרשת ה-AC של המתקן. ביחידה זו מדובר במהפך דו-כיווני של 125kW - - רשת-קשורה ומבוטלת-מצבי רשת, 380V/400V/415V תלת-פאזי, 50/60Hz. דו-דו-כיווני פירושו אותה חומרה נטענת מהרשת או השמש בשעות זולות ודוחפת את החשמל המאוחסן בחזרה למתקן בזמן שיא.
• מערכת ניהול האנרגיה (EMS) מחליטה מתי. לוחות זמנים לגילוח שיא, ארביטראז' TOU, אופטימיזציה של-צריכה עצמית סולארית, שליחת תגובת דרישה - ה-EMS הוא מה שהופך קופסת סוללות למשהו שבאמת מופיע בחשבון חשמל. מערכות עם גישת SCADA API יכולות להתחבר לתשתית רחבה יותר של ניהול מבנים או בקרה תעשייתית.
• ה-BMS פועל ברמת התא. על פני מחרוזת LFP מסדרת 240-, הוא מנטר מתח, זרם וטמפרטורה לכל תא, מאזן מטען באופן אקטיבי כדי למנוע סחף של תאים חלשים, ועוקב אחר מצב הטעינה בדיוק של ±2%. כתבנו בעבר על איךאיכות BMS קובעת את הביצועים האמיתיים של-BESS בעולםלעתים קרובות יותר מכפי שדרגת התא - זו השכבה שבה זה מופיע.
• מתג ההעברה הסטטי (STS) מטפל במעבר רשת-ל-כבוי- תוך פחות מ-20 אלפיות שניות - מספיק מהר כדי ששרתים, קירור ובקרות ייצור לא ירשמו את ההפרעה. לא כל ארון כולל אחד, אבל עבור מתקנים שבהם פער הפעלה של גנרטורים של 10 שניות הוא אחריות, הוא מחליף את הצורך ב-UPS נפרד.
• ניהול תרמי: גרסאות מקוררות באוויר- משתמשות באוורור מאולץ IP55, מתאים לרכיבה מתונה על אופניים באקלים ממוזג. תצורות-נוזליות מקוררות מפעילות צלחות גליקול קרות עבור ±2 מעלות תא-ל-אחידות תא - שווה את העלות בפריסות-מחזוריות גבוהות או-אקלים חם.
• כיבוי האש פועל בשלושה שלבים: זיהוי עשן/גז, תגובה מהירה של אירוסול והצפה של פרפלואורוהקסנון אם בריחת תרמית מתפשטת. אפס-סוכנים שאריות, כך שהמערכת עשויה להפעיל מחדש במקום להימחק.

כל אחד מהארונות הללו הוא יחידה שלמה. הרחבה פירושה הוספת עוד אחד. זו אותה הוספה-אל תחליף-עקרון כמודולים הניתנים לערום, רק בקנה מידה שונה - ועם האינטגרציה שכבר נעשתה במפעל במקום באתר שלך.

מה שני הפורמט פותר עבור עסקים בינוניים-

בין אם בנוי ממודולים הניתנים לערום או מועבר כארון משולב, הערך המסחרי זהה: גודל להיום, הרחב כאשר מוצדק.

גילוח שיא הוא המקום שבו מתחילים רוב פרויקטי האחסון של C&I. חנות ייצור קטנה שמושכת ביקוש שיא של 150 קילוואט במחיר של $15 לקילו-וואט משלמת $2,250 לחודש רק עבור הזינוק הזה - שבדרך כלל מונע על ידי ציוד כבד אחד הפועל במהלך חלון של שעתיים אחר הצהריים. מערכת מודולרית של 100 קילוואט מגלחת 50 קילוואט מהשיא הזה, חוסכת 750 דולר לחודש, ואינה מחייבת את החנות לחזות אם קו ייצור שני יגיע בשנה הבאה. אם כן, הם מוסיפים קיבולת. אם לא, הם לא בנו יתר על המידה.

צריכה עצמית-סולרית פועלת לפי אותו היגיון. מחסן עם מערך גג של 50 קילוואט המייצא עודף ב-0.04-0.08 דולר לקוט"ש יכול להפנות את האנרגיה הזו כדי לקזז את צריכת הערב ב-0.20-0.35 דולר. גודל האחסון הנכון תלוי בפרופיל עומס שמשתנה ככל שהעסק משתנה - ארכיטקטורה מודולרית סופגת זאת.

כוח גיבוי מסגר את זה. פעילות קמעונאית זקוקה ל-30 קילוואט-שעה עבור קופה, קירור ואבטחה במהלך הפסקה של 4 שעות. חדר נתונים קטן צריך 80 קילוואט. התחלה בקטן והגדלת קנה מידה על סמך חווית הפסקות בפועל, מנצחת ניחוש של מספר וגילוי שאתה גדול מדי או חשוף.

מתי להשתמש באיזה

מודולים הניתנים לערום נוטים להיות הגיוניים בפריסות מסחריות קטנות יותר - חנות, מחסן קטן, בניין משרדים - שבהם האחסון הכולל נשאר מתחת לכמה מאות קילוואט-שעות והרכיבה על אופניים מתונה. עלות הכניסה נמוכה, ההתקנה מהירה, והוספת קיבולת מאוחר יותר היא פשוטה.

מספר גורמים דוחפים פרויקט לכיוון ארונות משולבים במקום זאת:

• אחסון צריך לעבור לטווח של כמה-מאות-kWh ומעלה, כאשר ניהול עשרות מודולים בודדים יוצר מורכבות-נקודות חיבור
• רכיבה יומית אגרסיבית - גילוח שיא פלוס תגובה לביקוש, או מחזורים מרובים ביום - כאשר ניהול תרמי משולב-מפעל מחזיק מעמד טוב יותר מקירור מבוזר על פני מודולים נפרדים
• טביעת רגל באתר מוגבלת, שבה חשובה צפיפות האנרגיה למ"ר
• עדיפות למשלוח סוהר: מארז אחד, אחד בהזמנה, בעל אחריות אחד

אין קו נקי בין השניים. אתר של 200 קילוואט רוכב בעדינות על אופניים יכול לעבוד בשני הצדדים. אתר של 200 קילוואט-שעה שמפעיל גילוח שיא יומי אגרסיבי בתוספת תגובת דרישה בדרך כלל מתפקד בצורה עקבית יותר עם מערכת משולבת שבהBMS, ניהול תרמי והמרת הספק מתוכננים יחד.

למה LFP בשני הפורמטים

כמעט כל סוללה מסחרית מודולרית - הניתנת לערמה או ארון - משתמשת בתאי ליתיום ברזל פוספט. הפירוק התרמי של LFP עומד על 270 מעלות לעומת 210 מעלות עבור NMC. מרווח של 60- מעלות זה מה שהופך את הפריסה המסחרית בדירוג פנים למעשי ללא תשתית דיכוי משוכללת. NMC אורזת יותר אנרגיה לליטר, אך החלון התרמי הצר יותר מגדיל את עלויות המתחם והדיכוי שלעתים קרובות אוכלים את יתרון הצפיפות.

LFP גם עובר מחזורים ארוכים יותר. שיא-הגילוח המסחרי בעומק פריקה של 80% מניב בדרך כלל 5,000-6,000 מחזורים מלאים - 13+ שנים של שימוש יומיומי - לפני שהסוללה מגיעה ל-80% מהקיבולת המקורית. בדיקות המעבדות הלאומיות של Sandia הוכיחו ש-LFP מגיע ל-10,000 מחזורים בתנאים מבוקרים. מול טווח המחזורים של 2,000–4,000 של NMC, קשה להתווכח עם השוואת עלות הבעלות הכוללת. ומכיוון ש-LFP משתמש בברזל ופוספט במקום קובלט וניקל, תמחור חומרי הגלם הוא יציב יותר - רלוונטי כאשר אתה קונה מודולי הרחבה בשנה 4 בעלות בסיס שאתה צריך לחזות היום.

גודל: התחל קטן ממה שאתה חושב

הטעות הנפוצה ביותר בפרויקטי אחסון מודולריים מסחריים היא קנייה של יותר מדי מראש. כל הפואנטה של ​​הארכיטקטורה הזו היא שאתה לא צריך לנחש נכון ביום הראשון.

לגילוח שיא, משוך 12 חודשים של נתוני מד מרווחים של 15 דקות. מצא מתי הביקוש מגיע לשיא, כמה זמן הוא נמשך, כמה גילוח מוריד אותך לדרג נמוך יותר. מתקן השואב 300 קוט"ש ליום זקוק לרוב רק ל-50-80 קוט"ש של אחסון אם השיא מרוכז בחלון צפוי. תתחיל שם. אימות על פני שני מחזורי חיוב. לאחר מכן החליטו אם ההתרחבות הגיונית כלכלית בהתבסס על נתונים אמיתיים.

המאמר עלביצועים וגודל סוללה במתח גבוהמכסה את החלטת המתח-בדרגה מעמיקה יותר - ערימות מתח גבוהות- מספקות יעילות של 5% - הלוך ושוב טובה יותר בהשוואה למערכות 48V ומפחיתות את עלויות החיווט במסלולי כבלים מסחריים ארוכים יותר.

כלל אחד שכדאי לחזור עליו: אל תערבבו מותגי מודול או יכולות במקביל. יישומי BMS שונים משתמשים בספי מתח שונים ובלוגיקה מגבילת זרם-. ברירת המחדל של המערכת היא מה שהכי שמרני, ואי התאמה בקיבולת גורמת לרכיבה לא אחידה שמתבלה מהר יותר את המודולים הקטנים יותר. אותו יצרן, אותו דגם, תאריך ייצור דומה.

לאן הולך השוק

ארכיטקטורות-במתח גבוה - 90V עד 400V+ לכל מחסנית - הופכות לסטנדרטיות באחסון מסחרי. מתח גבוה יותר פירושו זרם נמוך יותר באותה הספק: כבלים דקים יותר, מפסקים קטנים יותר, פחות איבוד חום. בהתקנות עם מסלולי כבל של 20+ מטר, יתרת-ה-חיסכון במערכת מסתכמת. רוֹבתצורות-ניתנות לערמה במתח גבוהתומך כעת בתאימות עם מערכות אקולוגיות של מהפך Deye, Growatt, Goodwe, SMA ו-Victron. פסי חיבור מהירים-ללא תשלום-חוטיים מופיעים לצד - הוספת 10 קילוואט-שעה ב-15 דקות ללא כלים משנה את הכלכלה של הרחבה מדורגת.

פורמט התא של 314Ah מחליף 280Ah על פני מודולים שניתנים לערום וגם ארונות משולבים. פחות תאים לכל מודול פירושו פחות נקודות חיבור, חלוקת זרם טובה יותר וניהול BMS פשוט יותר. מדובר בשינוי שמטיב עם שתי קטגוריות המוצרים באותה מידה.

שאלות נפוצות