Um sistema comercial de armazenamento de energia é uma instalação de bateria integrada em uma instalação comercial que gerencia os custos de eletricidade e fornece confiabilidade de energia. A Injet HanCang fornece sistemas comerciais completos de armazenamento de energia, incluindo baterias, inversores, controles e resfriamento em uma única solução projetada. Este artigo apresenta princípios de projeto de sistema, especificações de componentes e dados de desempenho de sistemas comerciais de armazenamento de energia.
Um sistema comercial completo de armazenamento de energia da Injet HanCang segue uma arquitetura modular. A arquitetura inclui racks de baterias, gabinetes de conversão de energia, painéis de controle e unidades de gerenciamento térmico. Todos os componentes são montados em um gabinete comum ou em gabinetes adjacentes conectados por cabos de alimentação e comunicação. Os racks de baterias contêm módulos de fosfato de ferro-lítio dispostos em séries. Cada rack possui uma unidade dedicada de gerenciamento de bateria que monitora as tensões e temperaturas das células. A unidade de gerenciamento de bateria se comunica com o controlador central através de um barramento CAN. Os racks de baterias são projetados para acesso frontal, permitindo a substituição do módulo sem mover outros racks. Os gabinetes de conversão de energia contêm um ou mais inversores bidirecionais. Cada inversor tem uma classificação de cem a trezentos quilowatts. Vários inversores podem ser colocados em paralelo para obter classificações de potência mais altas. Os inversores incluem seccionadoras CA e CC, disjuntores e dispositivos de proteção contra surtos. Os inversores também incluem componentes de interface de rede para interconexão de serviços públicos. O painel de controle contém o sistema de gerenciamento de energia, que inclui processador, memória e interfaces de comunicação. O painel de controle também inclui uma tela sensível ao toque para monitoramento e configuração local. O sistema de gerenciamento de energia se comunica com as unidades de gerenciamento de bateria, inversores e dispositivos externos por meio de vários protocolos.
Projetar um sistema comercial de armazenamento de energia requer a definição de vários parâmetros que afetam o desempenho e o custo. A tabela abaixo lista os principais parâmetros de projeto e seus intervalos típicos. Parâmetro Descrição Faixa típica Injet HanCang Padrão Potência do sistema Potência máxima de descarga contínua 50 a 1000 quilowatts Corresponde à carga de pico Energia do sistema Capacidade utilizável da bateria 100 a 2000 quilowatts-hora 4 a 6 horas em carga média Tensão CC Tensão da cadeia de baterias 300 a 900 volts 600 volts tensão CA nominal Tensão de conexão à rede 208 a 480 volts 480 volts para comercial Frequência Frequência do sistema CA 50 ou 60 hertz Dependente da região Modo operacional Estratégia de despacho primário Demanda, arbitragem, híbrido Seleção do cliente Os sistemas comerciais de armazenamento de energia da Injet HanCang são projetados para operar dentro desses parâmetros. O projeto inclui uma margem de segurança de dez por cento para classificações de potência e energia para levar em conta a degradação e os efeitos da temperatura ambiente.
Cada componente de um sistema comercial de armazenamento de energia Injet HanCang possui especificações técnicas específicas. As células da bateria são de fosfato de ferro-lítio prismático com capacidade nominal de trezentos amperes-hora. As células são configuradas em módulos de vinte células, fornecendo tensão nominal de sessenta e quatro volts e capacidade de cinco quilowatts-hora. O inversor é uma unidade bidirecional trifásica que utiliza MOSFETs de carboneto de silício. O inversor atinge noventa e sete por cento de eficiência em plena carga e mantém a eficiência acima de noventa e cinco por cento de vinte por cento a cem por cento de carga. O inversor inclui proteção anti-ilhamento e atende aos requisitos de interconexão de rede IEEE 1547. O sistema de gerenciamento de energia usa um processador dual-core com quatro gigabytes de memória. O sistema inclui duas portas Ethernet, duas portas seriais e quatro entradas analógicas para sensores externos. O sistema de gerenciamento de energia opera de zero a cinquenta graus Celsius sem resfriamento ativo. O sistema de resfriamento utiliza uma unidade chiller com coeficiente de desempenho de três vírgula cinco. O resfriador circula o líquido refrigerante através dos racks de baterias. O sistema inclui sensores de temperatura em cada rack e ajusta o fluxo do líquido refrigerante com base nas temperaturas medidas.
A Injet HanCang testou sistemas comerciais de armazenamento de energia sob diversas condições operacionais. A tabela abaixo mostra dados de desempenho de testes de fábrica e operação em campo. Condição de teste Parâmetro Resultado Carga total de fábrica Eficiência a 100 por cento de carga 96,7 por cento Carga parcial de fábrica Eficiência a 50 por cento de carga 96,1 por cento Carga parcial de fábrica Eficiência a 25 por cento de carga 94,8 por cento Teste térmico de campo Temperatura da bateria a 35 Celsius ambiente 32 Celsius Teste térmico de campo Temperatura da bateria a 45 Celsius ambiente 37 Celsius Teste de ciclo de campo Capacidade após 1000 ciclos 97,2 por cento Teste de ciclo de campo Capacidade após Ciclos de 2.000 94,1 por cento Os resultados dos testes de eficiência de fábrica demonstram que o sistema comercial de armazenamento de energia mantém alta eficiência em uma ampla faixa de carga. Os resultados dos testes térmicos de campo mostram que o sistema de refrigeração mantém a temperatura da bateria dentro da faixa ideal, mesmo em altas temperaturas ambientes.
Vários insights técnicos do projeto do sistema comercial de armazenamento de energia da Injet HanCang melhoram o desempenho e a confiabilidade. A primeira conclusão é que a seleção da tensão do barramento CC afeta a eficiência do sistema. Uma tensão mais alta no barramento CC reduz a corrente para a mesma potência, reduzindo as perdas resistivas. Os sistemas comerciais de armazenamento de energia Injet HanCang usam um barramento CC de seiscentos volts, que fornece equilíbrio ideal entre eficiência e disponibilidade de componentes. A segunda conclusão é que a interconexão do módulo da bateria afeta a distribuição térmica. Módulos conectados com cabos longos apresentam maior resistência e geram mais calor. O Injet HanCang usa barramentos com seções transversais dimensionadas para queda mínima de tensão. O projeto do barramento limita a queda de tensão a menos de um por cento da nominal em corrente total. O terceiro insight é que a frequência de atualização do algoritmo de controle afeta o tempo de resposta. Os sistemas comerciais de armazenamento de energia devem responder às mudanças de carga em milissegundos. Os sistemas comerciais de armazenamento de energia Injet HanCang executam malhas de controle na frequência de um quilohertz. Esta frequência fornece resposta suficiente enquanto mantém a margem de processamento do controlador.
A instalação do sistema comercial de armazenamento de energia segue um processo padronizado. O processo inclui preparação do local, colocação de equipamentos, conexão elétrica, configuração de comunicação e comissionamento. A Injet HanCang fornece serviços de supervisão de instalação e comissionamento para todos os sistemas. A preparação do local inclui a verificação da capacidade de carga do piso, da capacidade do serviço elétrico e das condições ambientais. A colocação do equipamento inclui o posicionamento do gabinete e a conexão dos cabos de alimentação e controle. A ligação eléctrica inclui a ligação do sistema ao quadro principal através de um disjuntor dedicado. A configuração da comunicação inclui a ligação do sistema de gestão de energia à rede da instalação. O comissionamento inclui uma sequência de testes para verificar o funcionamento do sistema. Os testes incluem verificação de tensão de circuito aberto, verificação de polaridade do inversor, testes de carga e descarga e simulação de interrupção da rede. O processo de comissionamento leva de dois a três dias para um sistema comercial típico de armazenamento de energia.
A expectativa de vida típica é de quinze anos. O banco de baterias requer substituição após aproximadamente dez anos. O inversor e o sistema de gestão de energia continuam a funcionar durante os quinze anos completos.
Um sistema comercial de armazenamento de energia de quinhentos quilowatts-hora requer aproximadamente vinte metros quadrados de área útil. É necessário espaço livre de um metro em todos os lados para acesso de manutenção.
Sim, os sistemas comerciais de armazenamento de energia Injet HanCang são projetados para expansão modular. Racks de bateria adicionais podem ser adicionados para aumentar a capacidade. O inversor e o sistema de gestão de energia devem ser dimensionados para a capacidade final.
A maioria das concessionárias exige um acordo de interconexão para sistemas comerciais de armazenamento de energia acima de cinquenta quilowatts. O acordo especifica limites de exportação, configurações de proteção e requisitos de teste. Injet HanCang auxilia na aplicação de interconexão.
Os sistemas comerciais de armazenamento de energia com capacidade de backup detectam interrupções na rede e fazem a transição automática para o modo ilha. A transição ocorre em cinquenta milissegundos. O sistema continua fornecendo energia para cargas críticas até que a rede retorne ou a bateria se esgote.
Os sistemas comerciais de armazenamento de energia Injet HanCang fornecem soluções integradas para instalações comerciais. A arquitetura do sistema inclui racks de baterias, gabinetes de conversão de energia, painéis de controle e gerenciamento térmico. Os parâmetros de projeto incluem classificação de potência, capacidade de energia, tensão e modo de operação. As especificações dos componentes incluem células de fosfato de ferro-lítio, inversores de alta eficiência e controles inteligentes. Os dados de desempenho mostram eficiência acima de noventa e seis por cento e retenção de capacidade acima de noventa e quatro por cento após dois mil ciclos. Informações técnicas sobre tensão do barramento CC, interconexão de módulos e frequência de controle melhoraram o projeto do sistema. As empresas podem solicitar um projeto de sistema comercial de armazenamento de energia da Injet HanCang.