Industrieanlagen sind zunehmend auf Geräte angewiesen, die plötzliche und anspruchsvolle Änderungen der elektrischen Last verursachen können. Große Motoren, Kompressoren, Kräne, Pumpen, Schweißgeräte, Produktionsmaschinen und andere schwere elektrische Verbraucher können beim Anfahren oder bei schnellen Betriebsänderungen eine hohe Energiemenge erfordern.
Diese kurzzeitigen Leistungsspitzen können zu Herausforderungen für konventionelle Stromversorgungssysteme führen. Ein Netzanschluss hat möglicherweise eine begrenzte Kapazität, während ein herkömmliches Batterie-Energiespeichersystem bei wiederholten Stromschwankungen einer hohen Strombelastung ausgesetzt sein kann.
Ein Hybrid-Energiespeichersystem (HESS) kann diese Art von Anforderungen erfüllen, indem es Energiespeicherung, Stromumwandlung und intelligente Steuerung koordiniert. Anstatt jedes Lastereignis als langfristigen Energiebedarf zu behandeln, kann ein HESS für Lasten mit hohem Einschaltstrom auf kurze Ereignisse mit hoher Leistung reagieren und gleichzeitig dem Hauptbatteriesystem ermöglichen, sich auf die Energiebereitstellung über einen längeren Zeitraum zu konzentrieren.
Dies macht HESS besonders relevant für industrielle Anwendungen, bei denen sich der Strombedarf schnell ändert.
Eine Last mit hohem Einschaltstrom ist eine elektrische Last, die beim Start oder bei einem plötzlichen Betriebsereignis einen deutlich höheren Strom benötigt als im Normalbetrieb.
Typische Beispiele können sein:
Große Elektromotoren
Pumps
Kompressoren
Kräne und Hebezeuge
Industriemaschinen
Schweißgeräte
Hochleistungs-Produktionsausrüstung
Große HVAC-Systeme
Beispielsweise kann ein Elektromotor einen hohen Anlaufstrom benötigen, bevor er seine normale Betriebsgeschwindigkeit erreicht. Sobald der Motor läuft, kann sein Leistungsbedarf sinken und stabiler werden.
Dies stellt eine andere Herausforderung dar als die bloße Bereitstellung einer konstanten elektrischen Last.
Das System muss in der Lage sein, schnell eine hohe Leistung zu liefern , auch wenn der Gesamtenergiebedarf der Veranstaltung relativ kurz ist.
Ein auf den durchschnittlichen Energieverbrauch ausgelegtes Stromversorgungssystem ist möglicherweise nicht unbedingt für kurzzeitige Leistungsspitzen optimiert.
Stellen Sie sich eine Industrieanlage mit einer relativ stabilen Grundlast, aber mehreren großen Motoren vor, die regelmäßig anlaufen.
Der durchschnittliche Energieverbrauch mag überschaubar sein, während der momentane Leistungsbedarf beim Motoranlauf deutlich höher sein kann.
Dies kann zu mehreren technischen Herausforderungen führen:
Ein plötzlicher Anstieg des Strombedarfs kann zu Spannungsstörungen führen, insbesondere wenn die Stromversorgung relativ schwach ist.
Wiederholte Hochleistungsereignisse können Transformatoren, Schaltanlagen, Kabel und andere elektrische Infrastruktur zusätzlich belasten.
Wenn ein herkömmliches Batteriespeichersystem direkt auf wiederholte Hochleistungsspitzen reagieren muss, kann es zu einem aggressiveren Lade- und Entladeverhalten der Batterie kommen.
Empfindliche Steuerungssysteme und automatisierte Geräte können durch instabile elektrische Bedingungen beeinträchtigt werden.
Bei Industrieanlagen besteht das Problem daher nicht immer darin, dass mehr Gesamtenergie zur Verfügung steht. In vielen Fällen kommt es darauf an, Momentanleistung zu verfügen. im richtigen Moment über ausreichend
Das Hauptkonzept eines Hybrid-Energiespeichersystems besteht darin, verschiedene Energieressourcen entsprechend ihrer elektrischen Eigenschaften zu koordinieren.
Eine Hybridarchitektur kann ein Hochenergiebatteriesystem mit einem Hochleistungsspeicherelement und einer intelligenten Stromumwandlung kombinieren.
Der Akku liefert nachhaltige Energie, während die Hochleistungskomponente auf schnelle Lastwechsel reagieren kann.
Eine vereinfachte Bediensequenz ist:
Netz / Erneuerbare Energie → HESS → Hohe Einschaltlast
Bei stabiler Industrielast kann die Batterie den normalen Energiebedarf decken.
Wenn ein Ereignis mit hohem Einschaltstrom auftritt, reagiert das HESS schnell und liefert zusätzlichen Strom.
Sobald die Last wieder normal ist, kehrt das System in seinen regulären Betriebszustand zurück.
Das Ergebnis ist eine Leistungsarchitektur, die sowohl auf die Energiekapazität als auch auf das Leistungsverhalten ausgerichtet ist.
Eines der wichtigsten Konzepte beim Entwurf eines HESS ist der Unterschied zwischen Energie und Leistung.
Die Energie bestimmt, wie lange ein Speichersystem eine Last versorgen kann.
Die Leistung bestimmt, wie schnell das System Strom liefern oder aufnehmen kann.
Beispielsweise kann eine Industriemaschine während des Startvorgangs nur für wenige Sekunden eine sehr große Strommenge benötigen.
In dieser Situation ist die einfache Erhöhung der Energiekapazität der Batterie möglicherweise nicht der effizienteste Weg, das Problem zu lösen.
Das System benötigt außerdem eine ausreichende Stromversorgung, um auf das Ereignis reagieren zu können.
Dies ist einer der Gründe, warum die HESS-Technologie für Anwendungen mit hochdynamischen Belastungen nützlich sein kann.
Ein herkömmliches Batterie-Energiespeichersystem kann sowohl Leistung als auch Energie bereitstellen, seine Betriebsstrategie ist jedoch möglicherweise weniger für Anwendungen geeignet, bei denen es häufig zu kurzzeitigen Leistungsspitzen kommt.
Ein HESS verfolgt einen anderen Ansatz, indem es unterschiedliche Teile des Lastprofils unterschiedlichen Speicherressourcen zuordnet.
Erfordernis |
Konventionelle Batteriespeicher |
HESS |
|---|---|---|
Langfristige Energieversorgung |
Geeignet |
Geeignet |
Kurzfristige Leistungsspitzen |
Möglich |
Entwickelt für eine koordinierte Reaktion |
Wiederholte Hochleistungsereignisse |
Erfordert sorgfältiges Batteriemanagement |
Kann den Strombedarf verteilen |
Dynamische Industrielasten |
Bei richtiger Größe geeignet |
Besonders relevant |
Batteriestressmanagement |
Der Akku bewältigt einen größeren Teil der Last |
Die Energie kann zwischen Speicherelementen geteilt werden |
Geräte mit hohem Einschaltstrom |
Erfordert detailliertes Systemdesign |
Kann für Hochleistungsereignisse konfiguriert werden |
Die tatsächliche Leistung hängt von der Systemarchitektur, den Speichertechnologien, der PCS-Kapazität, der Steuerungsstrategie und den Lasteigenschaften ab.
Daher sollte HESS nicht einfach als größeres Batteriesystem betrachtet werden. Es handelt sich um einen Ansatz auf Systemebene zur Verwaltung unterschiedlicher Strom- und Energieanforderungen.
Die Reaktion eines HESS kann über mehrere Betriebsstufen verstanden werden.
Im Normalbetrieb bleibt der Strombedarf der Anlage im erwarteten Bereich.
Das HESS kann seinen Ladezustand aufrechterhalten und gleichzeitig den Energiebedarf des Standorts gemäß der konfigurierten Betriebsstrategie decken.
Wenn eine große Maschine startet oder ein anderes Ereignis mit hoher Leistung eintritt, steigt der Strombedarf rapide an.
Das Steuerungssystem erkennt die Änderung und bestimmt, wie die verfügbaren Energieressourcen reagieren sollen.
Der Hochleistungsteil des HESS kann während des Übergangsereignisses schnelle Unterstützung leisten.
Dies reduziert den Bedarf, dass die Hauptbatterie den gesamten momentanen Leistungsanstieg bewältigen muss.
Sobald das Gerät einen stabileren Betriebszustand erreicht, sinkt der zusätzliche Strombedarf.
Anschließend kehrt das HESS in den konfigurierten Betriebsmodus zurück.
Nach dem transienten Ereignis kann das Speichersystem seinen Betriebszustand gemäß der Energiemanagementstrategie des Standorts wiederherstellen.
Dieser koordinierte Prozess ermöglicht es dem System, zwischen kurzzeitigen Stromereignissen und längerfristigen Energieanforderungen zu unterscheiden.
Große Motoren sind in Industrieanlagen häufig eine Quelle hoher Einschaltströme.
Zu den Bewerbungen können gehören:
Pumps
Kompressoren
Förderer
Fans
Industrielle Verarbeitungsausrüstung
Hebesysteme
Materialtransportgeräte
Ein Motorstartereignis kann sich stark von einer kontinuierlichen elektrischen Last unterscheiden.
Das System benötigt möglicherweise für einen kurzen Zeitraum eine hohe Leistung, gefolgt von einem geringeren und stabileren Betriebsbedarf.
Ein ordnungsgemäß konzipiertes HESS für Industrielasten kann daher anhand des tatsächlichen Motorstartprofils und nicht nur anhand des durchschnittlichen Anlagenverbrauchs konfiguriert werden.
Wichtige Designparameter sind:
Nennleistung des Motors
Anlaufstrom
Startdauer
Anzahl der Starts pro Stunde
Gleichzeitiger Motorstart
Vorhandene Netzkapazität
Erforderliche Spannungsstabilität
Verfügbare Speicherleistung
Erforderliche Energiekapazität
Diese Parameter sollten vor der Auswahl der HESS-Konfiguration bewertet werden.
Kräne und andere Hochleistungsgeräte können schnell wechselnde elektrische Lasten erzeugen.
Beim Heben, Beschleunigen oder anderen Hochleistungsvorgängen kann der Strombedarf erheblich ansteigen.
Wenn sich die Betriebsbedingungen der Ausrüstung ändern, kann sich auch das Leistungsprofil schnell ändern.
Eine solche Anwendung erfordert mehr als nur die Berechnung des täglichen Energieverbrauchs.
Der Systementwickler muss das Lastprofil im Zeitverlauf verstehen , einschließlich:
Spitzenleistung
Durchschnittliche Leistung
Rampenrate
Dauer jedes Leistungsereignisses
Häufigkeit wiederholter Ereignisse
Regenerative Energie
Gleichzeitiger Gerätebetrieb
Aus diesem Grund kann ein Hochleistungs-HESS in Betracht gezogen werden, wenn in einer Industrieanlage häufige und erhebliche Lastwechsel auftreten.
Das HanCang 1044kWh-System von INJET ist für anspruchsvolle Anwendungen wie Bergbau, Hafenlogistik und Großtechnik konzipiert, und in den Produktinformationen wird speziell die Startfähigkeit bei hoher Einschaltlast angegeben.
Hohe Einschaltströme sind nicht nur ein Problem der Energiespeicherung. Sie können auch mit der Stromqualität zusammenhängen.
Schnelle Änderungen des Strombedarfs können je nach Stärke und Konfiguration der Stromversorgung zu Spannungsschwankungen oder anderen Störungen führen.
Ein ordnungsgemäß konstruiertes HESS kann eine schnelle Energieunterstützung bieten und dabei helfen, die Beziehung zwischen Netz, Speichersystem und Industrielast zu verwalten.
Das Ziel besteht nicht unbedingt darin, jede elektrische Störung zu beseitigen, sondern darin, eine besser kontrollierte Stromversorgungsumgebung für anspruchsvolle Geräte zu schaffen.
Dies kann insbesondere für Einrichtungen relevant sein mit:
Automatisierte Produktionslinien
Schwere Maschinen
Große Motoren
Präzisionsausrüstung
Elektrifizierter Materialtransport
Industrielle Hochleistungsprozesse
Die tatsächliche Leistung der Stromqualität hängt vom gesamten elektrischen System ab und sollte durch eine standortspezifische technische Analyse bewertet werden.
Batteriespeicher bleiben ein wichtiger Bestandteil moderner Energiesysteme.
Allerdings sind industrielle Lastprofile nicht immer gleichmäßig.
Ein reines Batteriesystem muss möglicherweise auf Folgendes reagieren:
Kurze Leistungsspitzen
Häufige Lastwechsel
Langfristiger Energiebedarf
Wiederholte Lade- und Entladezyklen
Diese Anforderungen können unterschiedliche Anforderungen an dieselbe Speicherressource stellen.
Eine HESS-Architektur bietet einen anderen Ansatz, indem sie die Leistungs- und Energiefunktionen trennt oder koordiniert.
Der Hochleistungsspeicher kann auf schnelle Ereignisse reagieren, während die Batterie nachhaltig Energie liefert.
Dadurch kann das System entsprechend den tatsächlichen Eigenschaften der Last entworfen werden, anstatt jedes elektrische Ereignis auf die gleiche Weise zu behandeln.
Die Dimensionierung eines HESS für hohe Einschaltstromlasten erfordert mehr Informationen als nur die Berechnung des täglichen Stromverbrauchs.
Bestimmen Sie den höchsten momentanen Leistungsbedarf der Anlage.
Dies sollte Gerätestartereignisse und andere ungewöhnliche oder vorübergehende Spitzenwerte umfassen.
Ein 24-Stunden- oder längeres Lastprofil kann dabei helfen, zu erkennen, wann Leistungsspitzen auftreten und wie oft sie sich wiederholen.
Bestimmen Sie für große Motoren und andere Geräte Folgendes:
Anlaufstrom
Startzeit
Startmethode
Anzahl der Starts
Gleichzeitige Starts
Einige Anwendungen erfordern eine schnelle Leistungsunterstützung, während andere eine langsamere Reaktion tolerieren können.
Die erforderliche Reaktionszeit sollte durch die Ausrüstung und das elektrische System bestimmt werden.
Nachdem der Spitzenleistungsbedarf ermittelt wurde, berechnen Sie die Energie, die zur Unterstützung der Last über den gewünschten Betriebszeitraum erforderlich ist.
Das Stromumwandlungssystem muss in der Lage sein, den erforderlichen Stromfluss zu bewältigen.
Ein Speicherschrank mit ausreichender kWh-Kapazität kann dennoch ungeeignet sein, wenn das PCS nicht die erforderliche Momentanleistung liefern kann.
In Industrieanlagen werden im Laufe der Zeit häufig Geräte hinzugefügt.
Bei der Bestimmung der HESS-Architektur und der verfügbaren Erweiterungskapazität sollte daher das zukünftige Lastwachstum berücksichtigt werden.
Bei der Bewertung eines Hybrid-Energiespeichersystems für industrielle Anwendungen sollten Käufer nicht nur auf die Batteriekapazität achten.
Wichtige technische Parameter sind:
Parameter |
Warum es wichtig ist |
|---|---|
Energiekapazität |
Bestimmt die verfügbare gespeicherte Energie |
Nennleistung |
Bestimmt die Dauerleistungsabgabe |
Spitzenleistung |
Bestimmt die Kurzzeitleistungsfähigkeit |
Ansprechzeit |
Bestimmt, wie schnell das System reagiert |
Batteriechemie |
Beeinflusst Leistung und Betriebseigenschaften |
PCS-Kapazität |
Bestimmt die Leistungsumwandlungsfähigkeit |
Kühlsystem |
Unterstützt das Wärmemanagement |
BMS |
Überwacht und schützt die Batterie |
EMS |
Koordiniert den Systembetrieb |
Schutzsystem |
Unterstützt einen sicheren Betrieb |
Kommunikation |
Ermöglicht Überwachung und Steuerung |
Erweiterungsfähigkeit |
Unterstützt zukünftiges Lastwachstum |
Bei Anwendungen mit hohem Einschaltstrom können die Spitzenleistung und die Reaktionseigenschaften genauso wichtig sein wie die Gesamtkapazität in kWh.
Das Energiemanagementsystem ist ein wichtiger Bestandteil einer hybriden Speicherarchitektur.
Das EMS koordiniert den Leistungsfluss zwischen den verfügbaren Energieressourcen und der angeschlossenen Last.
Bei einer dynamischen industriellen Anwendung muss das EMS möglicherweise auf folgende Änderungen reagieren:
Lastbedarf
Ladezustand der Batterie
Stromverfügbarkeit
Betriebspläne
Netzbedingungen
Speichergrenzen
Dadurch kann das HESS als integriertes Energiesystem und nicht als isolierter Batterieschrank betrieben werden.
Für industrielle Anwender ist diese Unterscheidung wichtig, da der Wert von HESS davon abhängt, wie das System auf tatsächliche Betriebsbedingungen reagiert.
Das HanCang-Sortiment von INJET deckt unterschiedliche Energiespeicherkapazitäten und Anwendungsanforderungen ab.
Der HanCang 261kWh ist als kompakte dezentrale Energielösung positioniert, die PV, Speicher, Dieselerzeugung, Versorgungsnetz und intelligente Verteilung für temporäre und flexible Energieszenarien integriert.
Der HanCang 522kWh bietet eine größere Speicherkonfiguration mit LFP-Batterien, BMS, Energiespeicherumwandlung, Wärmemanagement, Brandschutz, Dieselerzeugung und Versandsteuerung.
Der HanCang 1044kWh ist für Anwendungen mit höherem Bedarf wie Bergbau, Hafenlogistik und Großmaschinenbau konzipiert. In den Produktinformationen wird insbesondere auf die Unterstützung für den Start bei hoher Einschaltstromlast und das Schalten im Millisekundenbereich hingewiesen.
Dieser Bereich ermöglicht die HESS-Auswahl auf der Grundlage des Lastprofils, der erforderlichen Leistung, des Energiebedarfs, der Betriebsumgebung und der Einsatzanforderungen des Projekts.
Wenn Sie eine HESS-Lösung von einem Hersteller anfordern , kann die Bereitstellung detaillierter Lastinformationen die anfängliche Systembewertung erheblich verbessern.
Ein nützliches Projektinformationspaket kann Folgendes umfassen:
Netzspannung
Frequenz
Transformatorkapazität
Verfügbare Netzleistung
Vorhandene Backup-Systeme
Durchschnittliche Belastung
Maximale Belastung
Spitzenlast
Geräte mit hohem Einschaltstrom
Motorleistung
Anlaufstrom
Ladedauer
Tägliche Betriebszeiten
Anzahl der Hochleistungsereignisse
Erforderliche Sicherungsdauer
Umgebungsbedingungen
Innen- oder Außeninstallation
Expansionspläne
Mit diesen Informationen kann ein HESS-Hersteller die erforderliche Batteriekapazität, die PCS-Bewertung, die Spitzenleistungsfähigkeit, die Steuerungsstrategie und die Systemkonfiguration bewerten.
HESS kann in Betracht gezogen werden, wenn ein industrielles Energiesystem eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist:
Häufige Spitzenlastspitzen bei hoher Leistung
Große Motorstartveranstaltungen
Schwere elektrische Ausrüstung
Begrenzte Netzkapazität
Sich schnell ändernder Strombedarf
Notwendigkeit einer schnellen Leistungsreaktion
Bedenken hinsichtlich des Batteriezyklus
Anforderungen an die Stromqualität
Mehrere Stromquellen müssen koordiniert werden
HESS sollte jedoch auf der Grundlage gemessener elektrischer Daten ausgewählt werden und nicht nur, weil eine Anlage einen hohen Energieverbrauch hat.
Ein detailliertes Lastprofil ist der Ausgangspunkt für die Feststellung, ob eine Hybridkonfiguration einen sinnvollen technischen Vorteil bietet.
HESS für Lasten mit hohem Einschaltstrom bezieht sich auf ein Hybrid-Energiespeichersystem, das so konfiguriert ist, dass es auf kurzzeitige elektrische Ereignisse mit hoher Leistung wie Motorstart, Betrieb schwerer Geräte und plötzliche Laständerungen reagiert.
Ein ordnungsgemäß konzipiertes HESS kann leistungsstarke Unterstützung bei Motorstartereignissen bieten. Die erforderliche Systemkonfiguration hängt von der Motorleistung, dem Anlaufstrom, der Dauer und der elektrischen Infrastruktur vor Ort ab.
HESS kann für den Bergbau und andere Hochleistungsanwendungen in Betracht gezogen werden, bei denen sich der Strombedarf schnell ändert. INJET positioniert sein HanCang 1044kWh-System für Bergbau, Hafenlogistik und große technische Anwendungen.
Nicht unbedingt. HESS kann je nach Systemarchitektur und Projektanforderungen mit dem Netz, der erneuerbaren Energieerzeugung, Generatoren oder anderen Stromquellen arbeiten.
Nein. Anwendungen mit hohem Einschaltstrom erfordern die Berücksichtigung sowohl der Energiekapazität als auch der Leistungsfähigkeit. PCS-Bewertung, Spitzenleistung, Reaktionszeit, Lastprofil und Steuerungsstrategie sind ebenfalls wichtig.
Zu den nützlichen Informationen gehören die elektrischen Parameter des Standorts, Durchschnitts- und Spitzenlasten, Starteigenschaften der Ausrüstung, Betriebszeitplan, erforderliche Reaktionszeit, Backup-Anforderungen und zukünftige Erweiterungspläne.
Die Leistungskapazität beschreibt, wie viel Strom das System zu einem bestimmten Zeitpunkt liefern oder aufnehmen kann, während die Energiekapazität beschreibt, wie viel Strom gespeichert und im Laufe der Zeit geliefert werden kann.
Ein Hybrid-Energiespeichersystem (HESS) kann einen anderen Ansatz für das industrielle Energiemanagement bieten, wenn sich der Strombedarf schnell ändert.
Bei Anlagen mit großen Motoren, Kränen, Pumpen, Kompressoren, Bergbaumaschinen, Hafenmaschinen oder anderen Lasten mit hohem Einschaltstrom besteht die Herausforderung oft nicht einfach darin, mehr Energie zu speichern. Das System muss außerdem ausreichend Leistung, Reaktionsgeschwindigkeit und intelligente Steuerung bieten , um kurzzeitige elektrische Ereignisse zu bewältigen.
Ein richtig konfiguriertes HESS für Lasten mit hohem Einschaltstrom kann Batteriespeicher, Stromumwandlung und intelligentes Energiemanagement entsprechend den tatsächlichen Eigenschaften von Industrieanlagen koordinieren.
Für Projektentwickler und industrielle Anwender sollte der Ausgangspunkt ein detailliertes Lastprofil sein, das Spitzenleistung, Einschaltstrom, Ereignisdauer, Häufigkeit und zukünftigen Bedarf abdeckt. Diese Informationen bieten eine zuverlässigere Grundlage für die Auswahl der HESS-Kapazität und -Konfiguration.
Das HanCang-Energiespeicher-Portfolio von INJET New Energy umfasst Konfigurationen von 261 kWh bis 1044 kWh, wobei die 1044 kWh-Lösung speziell für anspruchsvolle Anwendungen und den Start mit hoher Einschaltlast konzipiert ist.
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