Un sistema de almacenamiento de energía comercial es una instalación de batería integrada en una instalación comercial que gestiona los costos de electricidad y proporciona confiabilidad energética. Injet HanCang proporciona sistemas completos de almacenamiento de energía comercial que incluyen baterías, inversores, controles y refrigeración en una única solución de ingeniería. Este artículo presenta principios de diseño de sistemas, especificaciones de componentes y datos de rendimiento de sistemas comerciales de almacenamiento de energía.
Un completo sistema comercial de almacenamiento de energía de Injet HanCang sigue una arquitectura modular. La arquitectura incluye bastidores de baterías, gabinetes de conversión de energía, paneles de control y unidades de gestión térmica. Todos los componentes están montados en un gabinete común o en gabinetes adyacentes conectados por cables de alimentación y comunicación. Los bastidores de baterías contienen módulos de fosfato de hierro y litio dispuestos en cadenas en serie. Cada bastidor tiene una unidad de administración de batería dedicada que monitorea los voltajes y temperaturas de las celdas. La unidad de gestión de baterías se comunica con el controlador central a través de un bus CAN. Los bastidores de baterías están diseñados para acceso frontal, lo que permite el reemplazo de módulos sin mover otros bastidores. Los gabinetes de conversión de energía contienen uno o más inversores bidireccionales. Cada inversor tiene una potencia de cien a trescientos kilovatios. Se pueden conectar varios inversores en paralelo para lograr potencias nominales más altas. Los inversores incluyen desconexiones de CA y CC, disyuntores y dispositivos de protección contra sobretensiones. Los inversores también incluyen componentes de interfaz de red para la interconexión de servicios públicos. El panel de control contiene el sistema de gestión de energía, que incluye un procesador, memoria e interfaces de comunicación. El panel de control también incluye una pantalla táctil para monitoreo y configuración local. El sistema de gestión de energía se comunica con las unidades de gestión de baterías, inversores y dispositivos externos a través de múltiples protocolos.
El diseño de un sistema comercial de almacenamiento de energía requiere definir varios parámetros que afectan el rendimiento y el costo. La siguiente tabla enumera los parámetros de diseño clave y sus rangos típicos. Parámetro Descripción Rango típico Injet HanCang Estándar Potencia del sistema Potencia máxima de descarga continua 50 a 1000 kilovatios Coincide con la carga máxima Energía del sistema Capacidad utilizable de la batería 100 a 2000 kilovatios hora 4 a 6 horas con carga promedio Voltaje CC Voltaje de la cadena de baterías 300 a 900 voltios 600 voltios voltaje CA nominal Voltaje de conexión a la red 208 a 480 voltios 480 voltios para uso comercial Frecuencia Frecuencia del sistema CA 50 o 60 hercios Dependiente de la región Modo de operación Estrategia de despacho primario Demanda, arbitraje, híbrido Selección del cliente Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía Injet HanCang están diseñados para operar dentro de estos parámetros. El diseño incluye un margen de seguridad del diez por ciento para las clasificaciones de potencia y energía para tener en cuenta los efectos de la degradación y la temperatura ambiente.
Cada componente de un sistema de almacenamiento de energía comercial Injet HanCang tiene especificaciones técnicas específicas. Las celdas de la batería son prismáticas de fosfato de litio y hierro con una capacidad nominal de trescientos amperios-hora. Las celdas están configuradas en módulos de veinte celdas, proporcionando un voltaje nominal de sesenta y cuatro voltios y una capacidad de cinco kilovatios-hora. El inversor es una unidad bidireccional trifásica que utiliza MOSFET de carburo de silicio. El inversor alcanza una eficiencia del noventa y siete por ciento a plena carga y mantiene la eficiencia por encima del noventa y cinco por ciento desde el veinte por ciento hasta el cien por ciento de carga. El inversor incluye protección anti-isla y cumple con los requisitos de interconexión de red IEEE 1547. El sistema de gestión de energía utiliza un procesador de doble núcleo con cuatro gigabytes de memoria. El sistema incluye dos puertos Ethernet, dos puertos serie y cuatro entradas analógicas para sensores externos. El sistema de gestión de energía funciona de cero a cincuenta grados centígrados sin refrigeración activa. El sistema de refrigeración utiliza una unidad enfriadora con un coeficiente de rendimiento de tres punto cinco. El enfriador hace circular refrigerante a través de los bastidores de la batería. El sistema incluye sensores de temperatura en cada bastidor y ajusta el flujo de refrigerante según las temperaturas medidas.
Injet HanCang ha probado sistemas comerciales de almacenamiento de energía en diversas condiciones operativas. La siguiente tabla muestra datos de rendimiento de las pruebas de fábrica y la operación de campo. Condición de prueba Parámetro Resultado Carga completa de fábrica Eficiencia al 100 por ciento de carga 96,7 por ciento Carga parcial de fábrica Eficiencia al 50 por ciento de carga 96,1 por ciento Carga parcial de fábrica Eficiencia al 25 por ciento de carga 94,8 por ciento Prueba térmica de campo Temperatura de la batería a 35 Celsius ambiente 32 Celsius Prueba térmica de campo Temperatura de la batería a 45 Celsius ambiente 37 Celsius Prueba de ciclo de campo Capacidad después de 1000 ciclos 97,2 por ciento Prueba de ciclo de campo Capacidad después 2000 ciclos 94,1 por ciento Los resultados de las pruebas de eficiencia de fábrica demuestran que el sistema de almacenamiento de energía comercial mantiene una alta eficiencia en un amplio rango de carga. Los resultados de las pruebas térmicas de campo muestran que el sistema de enfriamiento mantiene la temperatura de la batería dentro del rango óptimo incluso a temperaturas ambiente altas.
Varios conocimientos técnicos del diseño del sistema de almacenamiento de energía comercial Injet HanCang mejoran el rendimiento y la confiabilidad. La primera idea es que la selección de voltaje del bus de CC afecta la eficiencia del sistema. Un voltaje de bus de CC más alto reduce la corriente para la misma potencia, lo que reduce las pérdidas resistivas. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía Injet HanCang utilizan un bus de CC de seiscientos voltios, que proporciona un equilibrio óptimo entre eficiencia y disponibilidad de componentes. La segunda idea es que la interconexión del módulo de batería afecta la distribución térmica. Los módulos conectados con cables largos tienen mayor resistencia y generan más calor. Injet HanCang utiliza barras colectoras con secciones transversales dimensionadas para una caída de voltaje mínima. El diseño de la barra colectora limita la caída de voltaje a menos del uno por ciento del nominal a plena corriente. La tercera idea es que la frecuencia de actualización del algoritmo de control afecta el tiempo de respuesta. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía deben responder a los cambios de carga en milisegundos. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía Injet HanCang ejecutan bucles de control a una frecuencia de un kilohercio. Esta frecuencia proporciona una respuesta suficiente manteniendo al mismo tiempo el margen de procesamiento del controlador.
La instalación del sistema de almacenamiento de energía comercial sigue un proceso estandarizado. El proceso incluye la preparación del sitio, la colocación del equipo, la conexión eléctrica, la configuración de las comunicaciones y la puesta en servicio. Injet HanCang proporciona servicios de supervisión de instalación y puesta en servicio para todos los sistemas. La preparación del sitio incluye verificar la capacidad de carga del piso, la capacidad del servicio eléctrico y las condiciones ambientales. La ubicación del equipo incluye posicionar el gabinete y conectar los cables de alimentación y control. La conexión eléctrica incluye conectar el sistema al cuadro principal a través de un disyuntor dedicado. La configuración de la comunicación incluye la conexión del sistema de gestión de energía a la red de la instalación. La puesta en marcha incluye una secuencia de pruebas para verificar el funcionamiento del sistema. Las pruebas incluyen verificación de voltaje de circuito abierto, verificación de polaridad del inversor, pruebas de carga y descarga y simulación de corte de red. El proceso de puesta en servicio lleva de dos a tres días para un sistema de almacenamiento de energía comercial típico.
La esperanza de vida típica es de quince años. El banco de baterías requiere reemplazo después de aproximadamente diez años. El inversor y el sistema de gestión de energía seguirán funcionando durante los quince años completos.
Un sistema de almacenamiento de energía comercial de quinientos kilovatios-hora requiere aproximadamente veinte metros cuadrados de superficie. Se requiere un espacio libre de un metro en todos los lados para el acceso de mantenimiento.
Sí, los sistemas comerciales de almacenamiento de energía Injet HanCang están diseñados para una expansión modular. Se pueden agregar bastidores de baterías adicionales para aumentar la capacidad. El inversor y el sistema de gestión de energía deben dimensionarse para la capacidad final.
La mayoría de las empresas de servicios públicos exigen un acuerdo de interconexión para los sistemas comerciales de almacenamiento de energía de más de cincuenta kilovatios. El acuerdo especifica límites de exportación, configuraciones de protección y requisitos de prueba. Injet HanCang ayuda con la aplicación de interconexión.
Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía con capacidad de respaldo detectan cortes de red y pasan automáticamente al modo isla. La transición se produce en cincuenta milisegundos. El sistema continúa suministrando energía a cargas críticas hasta que regresa la red o se agota la batería.
Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía Injet HanCang brindan soluciones integradas para instalaciones comerciales. La arquitectura del sistema incluye bastidores de baterías, gabinetes de conversión de energía, paneles de control y gestión térmica. Los parámetros de diseño incluyen potencia nominal, capacidad energética, voltaje y modo de funcionamiento. Las especificaciones de los componentes incluyen celdas de fosfato de hierro y litio, inversores de alta eficiencia y controles inteligentes. Los datos de rendimiento muestran una eficiencia superior al noventa y seis por ciento y una retención de capacidad superior al noventa y cuatro por ciento después de dos mil ciclos. Los conocimientos técnicos sobre el voltaje del bus de CC, la interconexión de módulos y la frecuencia de control han mejorado el diseño del sistema. Las empresas pueden solicitar un diseño de sistema de almacenamiento de energía comercial a Injet HanCang.