Les installations industrielles s'appuient de plus en plus sur des équipements capables de créer des changements soudains et exigeants dans la charge électrique. Les gros moteurs, compresseurs, grues, pompes, équipements de soudage, machines de production et autres charges électriques lourdes peuvent nécessiter une grande quantité d'énergie lors du démarrage ou des changements rapides de fonctionnement.
Ces pics de puissance de courte durée peuvent créer des défis pour les systèmes électriques conventionnels. Une connexion au réseau peut avoir une capacité limitée, tandis qu'un système de stockage d'énergie par batterie conventionnel peut subir une contrainte de courant élevée lorsqu'il répond à des fluctuations de puissance répétées.
Un système de stockage d'énergie hybride (HESS) peut répondre à ce type d'exigence en coordonnant le stockage d'énergie, la conversion d'énergie et le contrôle intelligent. Au lieu de traiter chaque événement de charge comme un besoin énergétique de longue durée, un HESS pour charges à appel élevé peut répondre à des événements courts et de forte puissance tout en permettant au système de batterie principal de se concentrer sur la fourniture d'énergie de plus longue durée.
Cela rend HESS particulièrement pertinent pour les applications industrielles où la demande de puissance évolue rapidement.
Une charge à appel élevé est une charge électrique qui nécessite un courant nettement plus élevé lors du démarrage ou d'un événement de fonctionnement soudain que lors d'un fonctionnement normal.
Des exemples typiques peuvent inclure :
Gros moteurs électriques
Pompes
Compresseurs
Grues et matériel de levage
Machines industrielles
Matériel de soudage
Équipement de production robuste
Grands systèmes CVC
Par exemple, un moteur électrique peut nécessiter un courant de démarrage élevé avant d’atteindre sa vitesse de fonctionnement normale. Une fois le moteur en marche, sa demande de puissance peut diminuer et devenir plus stable.
Cela crée un défi différent de celui de simplement fournir une charge électrique constante.
Le système doit être capable de fournir rapidement une puissance élevée , même lorsque les besoins énergétiques globaux de l'événement sont relativement courts.
Un système électrique conçu autour d’une consommation d’énergie moyenne n’est pas nécessairement optimisé pour les pics de puissance de courte durée.
Prenons l’exemple d’une installation industrielle avec une charge de base relativement stable mais plusieurs gros moteurs qui démarrent périodiquement.
La consommation d'énergie moyenne peut être gérable, tandis que la demande d'énergie instantanée lors du démarrage du moteur peut être considérablement plus élevée.
Cela peut entraîner plusieurs défis techniques :
Une augmentation soudaine de la demande de courant peut contribuer à des perturbations de tension, en particulier là où l'alimentation électrique est relativement faible.
Des événements répétés à haute puissance peuvent exercer une pression supplémentaire sur les transformateurs, les appareillages de commutation, les câbles et autres infrastructures électriques.
Si un système de stockage de batterie conventionnel doit répondre directement à des pics de puissance répétés, la batterie peut connaître un comportement de charge et de décharge plus agressif.
Les systèmes de contrôle sensibles et les équipements automatisés peuvent être affectés par des conditions électriques instables.
Pour les installations industrielles, le problème n’est donc pas toujours d’avoir plus d’énergie totale. Dans de nombreux cas, la condition essentielle est de disposer d’une puissance instantanée suffisante au bon moment.
Le concept principal d’un système hybride de stockage d’énergie est de coordonner différentes ressources énergétiques en fonction de leurs caractéristiques électriques.
Une architecture hybride peut combiner un système de batterie à haute énergie avec un élément de stockage haute puissance et une conversion de puissance intelligente.
La batterie fournit une énergie soutenue, tandis que le composant haute puissance peut répondre aux changements rapides de charge.
Une séquence de fonctionnement simplifiée est la suivante :
Réseau / Énergie renouvelable → HESS → Charge à appel élevé
Lorsque la charge industrielle est stable, la batterie peut répondre aux besoins énergétiques normaux.
Lorsqu'un événement d'appel élevé se produit, le HESS répond rapidement et fournit une alimentation supplémentaire.
Lorsque la charge revient à la normale, le système revient à son état de fonctionnement normal.
Le résultat est une architecture de puissance conçue autour de la capacité énergétique et de la réponse en puissance..
L'un des concepts les plus importants lors de la conception d'un HESS est la différence entre l'énergie et la puissance.
L'énergie détermine la durée pendant laquelle un système de stockage peut alimenter une charge.
La puissance détermine la rapidité avec laquelle le système peut fournir ou absorber de l’électricité.
Par exemple, une machine industrielle peut nécessiter une très grande quantité d’énergie pendant quelques secondes seulement lors du démarrage.
Dans cette situation, augmenter simplement la capacité énergétique de la batterie n’est peut-être pas le moyen le plus efficace de résoudre le problème.
Le système a également besoin d’une capacité de puissance suffisante pour répondre à l’événement.
C'est l'une des raisons pour lesquelles la technologie HESS peut être utile pour les applications avec des charges hautement dynamiques.
Un système de stockage d'énergie par batterie conventionnel peut fournir à la fois de l'énergie et de l'énergie, mais sa stratégie de fonctionnement peut être moins adaptée aux applications impliquant de fréquentes pointes de puissance de courte durée.
Un HESS adopte une approche différente en allouant différentes parties du profil de charge à différentes ressources de stockage.
Exigence |
Stockage de batterie conventionnel |
HESS |
|---|---|---|
Approvisionnement énergétique de longue durée |
Approprié |
Approprié |
Pics de puissance de courte durée |
Possible |
Conçu pour une réponse coordonnée |
Événements répétés de grande puissance |
Nécessite une gestion minutieuse de la batterie |
Peut répartir la demande de puissance |
Charges industrielles dynamiques |
Convient avec une taille appropriée |
Particulièrement pertinent |
Gestion du stress de la batterie |
La batterie gère une plus grande partie de la charge |
La puissance peut être partagée entre les éléments de stockage |
Équipements à fort débit |
Nécessite une conception détaillée du système |
Peut être configuré pour des événements de grande puissance |
Les performances réelles dépendent de l'architecture du système, des technologies de stockage, de la capacité du PCS, de la stratégie de contrôle et des caractéristiques de charge.
Par conséquent, HESS ne doit pas être considéré simplement comme un système de batteries plus grand. Il s'agit d'une approche au niveau du système pour gérer les différents besoins en énergie et en énergie..
La réponse d’un HESS peut être comprise à travers plusieurs étapes de fonctionnement.
En fonctionnement normal, la demande électrique de l’installation reste dans la fourchette prévue.
Le HESS peut maintenir son état de charge tout en répondant aux besoins énergétiques du site selon la stratégie d'exploitation configurée.
Lorsqu’une grosse machine démarre ou qu’un autre événement de forte puissance se produit, la demande électrique augmente rapidement.
Le système de contrôle détecte le changement et détermine comment les ressources électriques disponibles doivent réagir.
La section haute puissance du HESS peut fournir une assistance rapide lors d’un événement transitoire.
Cela réduit la nécessité pour la batterie principale de gérer la totalité de l’augmentation instantanée de la puissance.
Une fois que l’équipement atteint un état de fonctionnement plus stable, le besoin en énergie supplémentaire diminue.
Le HESS revient alors au mode de fonctionnement configuré.
Après l'événement transitoire, le système de stockage peut restaurer son état de fonctionnement selon la stratégie de gestion énergétique du site.
Ce processus coordonné permet au système de faire la distinction entre les événements électriques de courte durée et les besoins énergétiques de plus longue durée.
Les gros moteurs sont une source courante de courant d’appel élevé dans les installations industrielles.
Les candidatures peuvent inclure :
Pompes
Compresseurs
Convoyeurs
Ventilateurs
Équipement de traitement industriel
Systèmes de levage
Matériel de manutention
Un événement de démarrage de moteur peut être très différent d’une charge électrique continue.
Le système peut avoir besoin d'une puissance élevée pendant une courte période, suivie d'une demande de fonctionnement plus faible et plus stable.
Un HESS correctement conçu pour les charges industrielles peut donc être configuré autour du profil réel de démarrage du moteur plutôt que simplement de la consommation moyenne de l'installation.
Les paramètres de conception importants comprennent :
Puissance nominale du moteur
Courant de démarrage
Durée de départ
Nombre de démarrages par heure
Démarrages simultanés du moteur
Capacité du réseau existant
Stabilité de tension requise
Puissance de stockage disponible
Capacité énergétique requise
Ces paramètres doivent être évalués avant de sélectionner la configuration HESS.
Les grues et autres équipements lourds peuvent créer des charges électriques qui évoluent rapidement.
Lors de levage, d'accélération ou d'autres opérations à forte puissance, la demande électrique peut augmenter considérablement.
Lorsque l’équipement change de conditions de fonctionnement, le profil de puissance peut également changer rapidement.
Ce type d’application nécessite bien plus que le simple calcul de la consommation énergétique quotidienne.
Le concepteur du système doit comprendre le profil de charge au fil du temps , notamment :
Puissance de pointe
Puissance moyenne
Taux de rampe
Durée de chaque événement de puissance
Fréquence des événements répétés
Énergie régénératrice
Fonctionnement simultané des équipements
Pour cette raison, un HESS haute puissance peut être envisagé lorsqu’une installation industrielle subit des changements de charge fréquents et importants.
Le système HanCang 1 044 kWh d'INJET est positionné pour des applications exigeantes, notamment l'exploitation minière, la logistique portuaire et l'ingénierie à grande échelle, et les informations sur le produit identifient spécifiquement la capacité de démarrage de charge à fort appel.
Les charges d’appel élevées ne sont pas seulement un problème de stockage d’énergie. Ils peuvent également être liés à la qualité de l’énergie.
Des changements rapides dans la demande électrique peuvent contribuer à des fluctuations de tension ou à d'autres perturbations en fonction de la puissance et de la configuration de l'alimentation électrique.
Un HESS correctement conçu peut fournir une assistance électrique rapide et aider à gérer la relation entre le réseau, le système de stockage et la charge industrielle.
L’objectif n’est pas nécessairement d’éliminer toutes les perturbations électriques, mais de créer un environnement électrique plus contrôlé pour les équipements exigeants.
Cela peut être particulièrement pertinent pour les installations présentant :
Lignes de production automatisées
Machinerie lourde
Gros moteurs
Équipement de précision
Manutention électrifiée
Processus industriels de forte puissance
Les performances réelles en matière de qualité de l'énergie dépendent de l'ensemble du système électrique et doivent être évaluées au moyen d'une analyse technique spécifique au site.
Le stockage d’énergie par batterie reste un élément important des systèmes électriques modernes.
Cependant, les profils de charge industrielle ne sont pas toujours fluides.
Un système fonctionnant uniquement sur batterie peut devoir répondre à :
Courtes pointes de puissance
Changements de charge fréquents
Demande énergétique de longue durée
Cycles de charge et de décharge répétés
Ces exigences peuvent imposer des demandes différentes sur la même ressource de stockage.
Une architecture HESS propose une autre approche en séparant ou en coordonnant les fonctions de puissance et d’énergie.
L'élément de stockage haute puissance peut réagir à des événements rapides, tandis que la batterie fournit une énergie soutenue.
Cela permet de concevoir le système en fonction des caractéristiques réelles de la charge plutôt que de traiter chaque événement électrique de la même manière.
Le dimensionnement d'un HESS pour des charges d'appel élevées nécessite plus d'informations que le simple calcul de la consommation électrique quotidienne.
Déterminez le besoin en puissance instantanée le plus élevé de l’installation.
Cela doit inclure les événements de démarrage des équipements et autres pics anormaux ou temporaires.
Un profil de charge de 24 heures ou plus peut aider à identifier quand les pics de puissance se produisent et à quelle fréquence ils se répètent.
Pour les gros moteurs et autres équipements, déterminez :
Courant de démarrage
Heure de départ
Méthode de démarrage
Nombre de démarrages
Démarrages simultanés
Certaines applications nécessitent une prise en charge rapide de l'alimentation, tandis que d'autres peuvent tolérer une réponse plus lente.
Le temps de réponse requis doit être déterminé par l'équipement et le système électrique.
Une fois les besoins en puissance de pointe établis, calculez l’énergie nécessaire pour supporter la charge pendant la période de fonctionnement souhaitée.
Le système de conversion de puissance doit être capable de gérer le flux de puissance requis.
Une armoire de stockage avec une capacité en kWh suffisante peut toujours ne pas convenir si le PCS ne peut pas fournir la puissance instantanée requise.
Les installations industrielles ajoutent souvent des équipements au fil du temps.
La croissance future de la charge doit donc être prise en compte lors de la détermination de l’architecture HESS et de la capacité d’extension disponible.
Lors de l’évaluation d’un système de stockage d’énergie hybride pour des applications industrielles , les acheteurs doivent regarder au-delà de la capacité de la batterie.
Les paramètres techniques importants comprennent :
Paramètre |
Pourquoi c'est important |
|---|---|
Capacité énergétique |
Détermine l’énergie stockée disponible |
Puissance nominale |
Détermine la puissance de sortie continue |
Puissance de pointe |
Détermine la capacité de puissance de courte durée |
Temps de réponse |
Détermine la rapidité avec laquelle le système réagit |
Chimie des batteries |
Affecte les performances et les caractéristiques de fonctionnement |
Capacité PCS |
Détermine la capacité de conversion de puissance |
Circuit de refroidissement |
Prend en charge la gestion thermique |
GTC |
Surveille et protège la batterie |
SME |
Coordonne le fonctionnement du système |
Système de protection |
Prend en charge un fonctionnement sûr |
Communication |
Permet la surveillance et le contrôle |
Capacité d'extension |
Prend en charge la croissance future de la charge |
Pour les applications à fort appel, la puissance de crête et les caractéristiques de réponse peuvent être tout aussi importantes que la capacité nominale en kWh.
Le système de gestion de l'énergie est un élément important d'une architecture de stockage hybride.
L'EMS coordonne le flux d'énergie entre les ressources énergétiques disponibles et la charge connectée.
Pour une application industrielle dynamique, le SME devra peut-être répondre aux changements dans :
Demande de charge
État de charge de la batterie
Disponibilité de l'alimentation
Horaires d'exploitation
Conditions du réseau
Limites de stockage
Cela permet au HESS de fonctionner comme un système énergétique intégré plutôt que comme une armoire de batteries isolée.
Pour les utilisateurs industriels, cette distinction est importante car la valeur du HESS vient de la façon dont le système répond aux conditions de fonctionnement réelles.
La gamme HanCang d'INJET couvre différentes capacités de stockage d'énergie et exigences d'application.
Le HanCang 261 kWh se positionne comme une solution d'énergie distribuée compacte intégrant le photovoltaïque, le stockage, la production de diesel, le réseau électrique et la répartition intelligente pour des scénarios d'énergie temporaires et flexibles.
Le HanCang 522 kWh offre une configuration de stockage plus grande avec des batteries LFP, un BMS, une conversion du stockage d'énergie, une gestion thermique, une protection incendie, une génération de diesel et un contrôle de répartition.
Le HanCang 1 044 kWh est conçu pour les applications à plus forte demande telles que l'exploitation minière, la logistique portuaire et l'ingénierie à grande échelle. Ses informations sur le produit mentionnent spécifiquement la prise en charge du démarrage à charge élevée et de la commutation au niveau de la milliseconde.
Cette gamme permet de sélectionner des HESS en fonction du profil de charge du projet, de la puissance requise, de la demande énergétique, de l'environnement d'exploitation et des exigences de déploiement.
Lorsque vous demandez une solution HESS à un fabricant , la fourniture d'informations détaillées sur la charge peut améliorer considérablement l'évaluation initiale du système.
Un dossier d’informations utiles sur le projet peut inclure :
Tension du réseau
Fréquence
Capacité du transformateur
Puissance du réseau disponible
Systèmes de sauvegarde existants
Charge moyenne
Charge maximale
Charge de pointe
Équipements à fort débit
Valeurs nominales du moteur
Courant de démarrage
Durée de chargement
Horaires d'ouverture quotidiens
Nombre d'événements de grande puissance
Durée de sauvegarde requise
Conditions environnementales
Installation intérieure ou extérieure
Plans d'expansion
Grâce à ces informations, un fabricant HESS peut évaluer la capacité de batterie requise, la classification PCS, la capacité de puissance de pointe, la stratégie de contrôle et la configuration du système.
HESS peut être envisagé lorsqu’un système électrique industriel présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
Pics de charge fréquents à haute puissance
Grands événements de démarrage de moteurs
Matériel électrique lourd
Capacité du réseau limitée
Une demande d’énergie en évolution rapide
Besoin d'une réponse rapide en puissance
Problèmes de cycle de batterie
Exigences de qualité de l'énergie
Besoin de coordonner plusieurs sources d’alimentation
Cependant, le HESS doit être sélectionné sur la base de données électriques mesurées plutôt que simplement parce qu'une installation a une consommation d'énergie élevée.
Un profil de charge détaillé constitue le point de départ pour déterminer si une configuration hybride offre un avantage technique significatif.
HESS pour les charges à appel élevé fait référence à un système de stockage d'énergie hybride configuré pour répondre à des événements électriques de courte durée et de forte puissance tels que le démarrage d'un moteur, le fonctionnement d'équipements lourds et les changements soudains de charge.
Un HESS correctement conçu peut fournir une assistance haute puissance pour les événements de démarrage de moteurs. La configuration requise du système dépend de la puissance du moteur, du courant de démarrage, de la durée et de l'infrastructure électrique du site.
HESS peut être envisagé pour les mines et autres applications lourdes où la demande électrique évolue rapidement. INJET positionne son système HanCang 1 044 kWh pour les applications minières, de logistique portuaire et d'ingénierie à grande échelle.
Pas nécessairement. HESS peut fonctionner avec le réseau, la production renouvelable, les générateurs ou d'autres sources d'énergie en fonction de l'architecture du système et des exigences du projet.
Non. Les applications à appel élevé nécessitent de prendre en compte à la fois la capacité énergétique et la capacité de puissance. La puissance nominale PCS, la puissance de crête, le temps de réponse, le profil de charge et la stratégie de contrôle sont également importants.
Les informations utiles comprennent les paramètres électriques du site, les charges moyennes et de pointe, les caractéristiques de démarrage des équipements, le calendrier d'exploitation, le temps de réponse requis, les exigences de sauvegarde et les plans d'expansion futurs.
La capacité électrique décrit la quantité d’électricité que le système peut fournir ou absorber à un moment donné, tandis que la capacité énergétique décrit la quantité d’électricité qui peut être stockée et fournie au fil du temps.
Un système de stockage d'énergie hybride (HESS) peut proposer une approche différente de la gestion de l'énergie industrielle lorsque la demande électrique évolue rapidement.
Pour les installations équipées de gros moteurs, grues, pompes, compresseurs, équipements miniers, machines portuaires ou autres charges à appel élevé, le défi n'est souvent pas simplement de stocker plus d'énergie. Le système doit également fournir une puissance, une vitesse de réponse et un contrôle intelligent suffisants pour gérer les événements électriques de courte durée.
Un HESS correctement configuré pour les charges à appel élevé peut coordonner le stockage sur batterie, la conversion de puissance et la gestion intelligente de l'énergie en fonction des caractéristiques réelles des équipements industriels.
Pour les développeurs de projets et les utilisateurs industriels, le point de départ doit être un profil de charge détaillé couvrant la puissance de pointe, le courant d'appel, la durée de l'événement, sa fréquence et la demande future. Ces informations fournissent une base plus fiable pour sélectionner la capacité et la configuration HESS.
Le portefeuille de stockage d'énergie HanCang d'INJET New Energy comprend des configurations allant de 261 kWh à 1 044 kWh, la solution 1 044 kWh étant spécifiquement positionnée pour les applications exigeantes et le démarrage de charges à appel élevé.
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