Un sistema di accumulo dell’energia è un componente fondamentale nelle moderne infrastrutture elettriche, poiché consente la cattura e lo scarico dell’energia elettrica per un uso successivo. Injet HanCang progetta e produce soluzioni di sistemi di accumulo di energia per applicazioni commerciali, industriali e di pubblica utilità. I sistemi dell'azienda integrano batterie al litio ferro fosfato con tecnologie avanzate di conversione e controllo dell'energia. Questo articolo fornisce una panoramica completa dell'architettura del sistema di accumulo dell'energia, dei parametri prestazionali e dei dati applicativi.
Un sistema completo di accumulo dell’energia è costituito da quattro sottosistemi principali. Il primo sottosistema è il banco di batterie, che immagazzina energia in forma elettrochimica. Injet HanCang utilizza celle al litio ferro fosfato disposte in configurazioni in serie e in parallelo per ottenere la tensione e la capacità desiderate. Il secondo sottosistema è il sistema di conversione dell’energia, che comprende l’inverter per la conversione da DC a AC e il convertitore DC DC per la gestione della tensione della batteria. Il terzo sottosistema è il sistema di gestione termica, che mantiene la temperatura della batteria entro l'intervallo ottimale compreso tra quindici e trentacinque gradi Celsius. Il quarto sottosistema è il controller, che monitora lo stato di carica della batteria, gestisce il flusso di potenza e comunica con i sistemi esterni. Il controller del sistema di accumulo dell’energia svolge tre funzioni principali. La prima funzione è il monitoraggio dello stato, inclusi tensione, corrente, temperatura e stato di carica per ciascun modulo batteria. La seconda funzione è la gestione dell'energia, che determina quando caricare e scaricare in base alle condizioni della rete e alle impostazioni dell'utente. La terza funzione è la protezione, incluso lo spegnimento da sovratensione, sottotensione, sovratemperatura e sovracorrente. I controller Injet HanCang utilizzano un'architettura a doppio processore con ridondanza per le funzioni di sicurezza critiche.
L'analisi delle implementazioni dei sistemi di accumulo dell'energia fornisce preziose informazioni tecniche. Injet HanCang ha raccolto dati da oltre cento installazioni in quindici paesi. La prima intuizione è che la variazione della temperatura ambiente influisce in modo significativo sulle prestazioni della batteria. Gli impianti che operano in regioni con sbalzi termici stagionali superiori a trenta gradi Celsius mostrano una riduzione del 5% nella produttività annuale rispetto agli impianti climatizzati. I sistemi di raffreddamento a liquido nelle unità Injet HanCang mantengono la temperatura delle celle entro una fascia di tre gradi, riducendo questo effetto a meno dell'1%. Il secondo approfondimento tecnico riguarda l’accuratezza della stima dello stato di carica. Gli algoritmi standard di conteggio di Coulomb variano dal 3 al 5% al mese senza calibrazione. Injet HanCang ha sviluppato un algoritmo ibrido che combina il conteggio di Coulomb con la calibrazione periodica basata sulla tensione durante i periodi di riposo. L'algoritmo ibrido mantiene la precisione entro uno virgola cinque per cento per sei mesi senza richiedere cicli di ricarica completi. La terza intuizione derivante dai dati del sistema di accumulo dell’energia è che l’efficienza dell’inverter varia con il fattore di carico. Gli inverter funzionano al massimo dell'efficienza tra il quaranta e il novanta per cento della potenza nominale. Al di sotto del 20% del carico, l'efficienza diminuisce da tre a cinque punti percentuali. Injet HanCang consiglia di dimensionare l'inverter in modo tale che il carico medio sia compreso tra il cinquanta e il settanta per cento della potenza nominale dell'inverter per la massima efficienza annuale.
La sicurezza è una considerazione primaria nella progettazione del sistema di accumulo dell’energia. I sistemi Injet HanCang sono conformi agli standard di sicurezza internazionali tra cui UL 1973, IEC 62619 e NFPA 855. I moduli batteria includono più livelli di protezione. Il primo strato è la protezione a livello di cella, compresi i dispositivi di interruzione della corrente e le prese d'aria per la riduzione della pressione. Il secondo livello è la protezione a livello di modulo, compresi sensori di temperatura e fusibili. Il terzo livello è la protezione a livello di sistema, che comprende lo spegnimento rapido e le interfacce di soppressione degli incendi. Injet HanCang ha condotto test di propagazione dell'instabilità termica su un sistema a dodici moduli. Il test ha provocato una fuga termica in una cella utilizzando un riscaldatore interno. Il sistema ha rilevato l'evento entro otto secondi e ha isolato il modulo interessato. Non si è verificata alcuna propagazione ai moduli adiacenti. I risultati del test sono stati verificati da un laboratorio terzo.
L'installazione di un sistema di accumulo dell'energia richiede la pianificazione di diversi fattori specifici del sito. Il primo fattore è il carico sul pavimento. Un sistema al litio ferro fosfato da cinquecento kilowattora pesa circa otto tonnellate e richiede una capacità di carico sul pavimento di almeno cinquecento chilogrammi per metro quadrato. Il secondo fattore è la ventilazione. I sistemi a batteria richiedono un minimo di sei cambi d'aria all'ora nel locale batterie per prevenire l'accumulo di idrogeno. I sistemi containerizzati Injet HanCang includono una ventilazione integrata che soddisfa questo requisito. Il terzo fattore sono le distanze elettriche. L'inverter e il quadro richiedono uno spazio di lavoro di almeno un metro sulla parte anteriore e laterale. La quarta considerazione sull'installazione è la connessione alla rete. Il sistema di accumulo dell’energia deve essere conforme ai requisiti di interconnessione della rete locale, compresa la protezione anti islanding e gli standard di qualità dell’energia. Injet HanCang fornisce kit di interfaccia di rete che includono i relè di protezione e la misurazione richiesti. La quinta considerazione è la comunicazione. Il sistema di accumulo dell'energia dovrebbe collegarsi al sistema di gestione dell'edificio o a una piattaforma di monitoraggio remoto. Injet HanCang supporta i protocolli Modbus TCP, BACnet e IEC 61850.
Un sistema di accumulo di energia che utilizza la chimica del fosfato di litio ferro funziona in genere per dieci-quindici anni se utilizzato quotidianamente entro i limiti di profondità di scarico consigliati. La durata del calendario è di circa quindici anni indipendentemente dal ciclismo.
Un sistema di accumulo di energia containerizzato da cinquecento kilowattora di Injet HanCang occupa l'ingombro di un container di venti piedi, circa sei metri per due virgola quattro metri. Si consiglia uno spazio aggiuntivo di un metro su tutti i lati per l'accesso per la manutenzione.
Sì, i sistemi Injet HanCang sono progettati per l'espansione modulare. È possibile aggiungere ulteriori moduli batteria allo stesso bus CC e ulteriori contenitori possono essere collegati in parallelo sul lato CA. Il software del controller deve essere aggiornato per riconoscere la capacità ampliata.
La manutenzione ordinaria comprende l'ispezione annuale delle connessioni e dei controlli della coppia, la sostituzione del filtro dell'aria per i sistemi di raffreddamento e gli aggiornamenti del firmware del sistema di gestione della batteria. Il sistema di raffreddamento a liquido richiede la sostituzione del liquido refrigerante ogni tre anni.
Nella modalità collegata alla rete, il sistema di accumulo dell'energia si disconnette dalla rete entro due secondi dall'interruzione di corrente. In modalità backup, il sistema passa automaticamente al funzionamento in isola e alimenta i carichi collegati. Il trasferimento avviene senza soluzione di continuità nei sistemi con capacità di alimentazione ininterrotta.
Il periodo di ammortamento di un sistema di accumulo dell'energia dipende dall'applicazione e dalle tariffe dei servizi locali. Per le applicazioni di peak shaving in regioni con costi di domanda elevati, sono tipici periodi di ammortamento da tre a cinque anni. Le applicazioni di trasferimento del carico con tassi di utilizzo mostrano periodi di recupero dell'investimento compresi tra quattro e sette anni.
Un sistema di accumulo di energia di Injet HanCang fornisce un accumulo di energia affidabile con parametri prestazionali verificati, tra cui un'efficienza di andata e ritorno compresa tra l'88 e il 92% e una durata del ciclo compresa tra quattromila e seimila cicli. Gli approfondimenti tecnici provenienti da oltre cento implementazioni hanno portato a miglioramenti nella precisione della stima dello stato di carica e nella gestione termica. Le applicazioni spaziano dal peak shaving al supporto della microrete, con configurazioni ottimizzate per ogni caso d'uso. I test di sicurezza confermano il contenimento dell'instabilità termica all'interno dei moduli isolati. Le considerazioni sull'installazione includono i requisiti di carico del pavimento, ventilazione e connessione alla rete. I potenziali clienti possono richiedere una proposta specifica per il sito a Injet HanCang.