Система хранения энергии является важнейшим компонентом современной энергетической инфраструктуры, позволяющей улавливать и отводить электроэнергию для последующего использования. Injet HanCang разрабатывает и производит решения для систем хранения энергии для коммерческого, промышленного и коммунального применения. Системы компании объединяют литий-железо-фосфатные батареи с передовыми технологиями преобразования энергии и управления. В этой статье представлен подробный обзор архитектуры системы хранения энергии, показателей производительности и данных приложений.
Полная система хранения энергии состоит из четырех основных подсистем. Первая подсистема — это аккумуляторная батарея, которая хранит энергию в электрохимической форме. Injet HanCang использует литий-железо-фосфатные элементы, расположенные последовательно и параллельно для достижения желаемого напряжения и емкости. Вторая подсистема — это система преобразования энергии, которая включает в себя инвертор для преобразования постоянного тока в переменный и преобразователь постоянного тока для управления напряжением батареи. Третья подсистема — система терморегулирования, поддерживающая температуру аккумулятора в оптимальном диапазоне от пятнадцати до тридцати пяти градусов Цельсия. Четвертая подсистема — это контроллер, который контролирует уровень заряда батареи, управляет потоком энергии и взаимодействует с внешними системами. Контроллер системы хранения энергии выполняет три основные функции. Первая функция — это мониторинг состояния, включая напряжение, ток, температуру и уровень заряда каждого батарейного модуля. Вторая функция — управление питанием, определяющее время зарядки и разрядки в зависимости от условий сети и настроек пользователя. Третья функция — защита, включая отключение по перенапряжению, понижению напряжения, перегреву и перегрузке по току. Контроллеры Injet HanCang используют двухпроцессорную архитектуру с резервированием критически важных функций безопасности.
Анализ развертывания систем хранения энергии дает ценную техническую информацию. Injet HanCang собрала данные с более чем ста установок в пятнадцати странах. Первое предположение заключается в том, что изменение температуры окружающей среды существенно влияет на производительность батареи. Системы, работающие в регионах с сезонными колебаниями температуры более тридцати градусов по Цельсию, демонстрируют пятипроцентное снижение годовой производительности по сравнению с установками с климат-контролем. Системы жидкостного охлаждения в установках Injet HanCang поддерживают температуру ячейки в пределах трех градусов, снижая этот эффект до менее чем одного процента. Вторая техническая идея связана с точностью оценки состояния заряда. Стандартные алгоритмы подсчета Кулона отклоняются на три-пять процентов в месяц без калибровки. Компания Injet HanCang разработала гибридный алгоритм, который сочетает в себе кулоновский подсчет с периодической калибровкой на основе напряжения во время периодов покоя. Гибридный алгоритм поддерживает точность в пределах одной целой пять десятых процента в течение шести месяцев, не требуя полных циклов зарядки. Третий вывод из данных системы хранения энергии заключается в том, что эффективность инвертора зависит от коэффициента нагрузки. Инверторы работают с пиковым КПД от сорока до девяноста процентов номинальной мощности. При загрузке ниже двадцати процентов эффективность падает на три-пять процентных пунктов. Injet HanCang рекомендует выбирать инвертор таким образом, чтобы средняя нагрузка составляла от пятидесяти до семидесяти процентов номинальной мощности инвертора для достижения максимальной годовой эффективности.
Безопасность является основным фактором при проектировании систем хранения энергии. Системы Injet HanCang соответствуют международным стандартам безопасности, включая UL 1973, IEC 62619 и NFPA 855. Батарейные модули имеют несколько уровней защиты. Первый уровень — это защита на уровне ячейки, включая устройства прерывания тока и вентиляционные отверстия для сброса давления. Второй уровень — это защита на уровне модуля, включая датчики температуры и предохранители. Третий уровень — это защита на уровне системы, включая интерфейсы быстрого отключения и пожаротушения. Компания Injet HanCang провела испытания на распространение неконтролируемого теплового излучения в двенадцатимодульной системе. Испытание вызвало тепловой разгон в одной ячейке с использованием внутреннего нагревателя. Система обнаружила событие в течение восьми секунд и изолировала затронутый модуль. Распространения на соседние модули не произошло. Результаты испытаний были проверены сторонней лабораторией.
Установка системы хранения энергии требует планирования с учетом нескольких факторов, специфичных для конкретного объекта. Первый фактор – нагрузка на пол. Литий-железо-фосфатная система мощностью пятьсот киловатт-часов весит около восьми метрических тонн, поэтому нагрузка на пол должна составлять не менее пятисот килограммов на квадратный метр. Второй фактор – вентиляция. Аккумуляторные системы требуют не менее шести смен воздуха в час в аккумуляторном помещении, чтобы предотвратить накопление водорода. Контейнерные системы Injet HanCang включают встроенную вентиляцию, отвечающую этому требованию. Третий фактор – электрические зазоры. Инвертор и распределительное устройство требуют свободного пространства не менее трех футов спереди и по бокам. Четвертым моментом установки является подключение к сети. Система хранения энергии должна соответствовать местным требованиям к межсетевому соединению, включая защиту от изолирования и стандарты качества электроэнергии. Injet HanCang предоставляет комплекты интерфейса сети, которые включают необходимые реле защиты и измерения. Пятое соображение — общение. Система накопления энергии должна быть подключена к системе управления зданием объекта или к платформе удаленного мониторинга. Injet HanCang поддерживает протоколы Modbus TCP, BACnet и IEC 61850.
Система хранения энергии, использующая литий-железо-фосфатный состав, обычно работает от десяти до пятнадцати лет при ежедневном циклическом использовании в пределах рекомендуемой глубины разряда. Календарный срок службы составляет примерно пятнадцать лет независимо от езды на велосипеде.
Контейнерная система хранения энергии мощностью пятьсот киловатт-часов от Injet HanCang занимает площадь двадцатифутового транспортного контейнера, примерно шесть на две целых четыре метра. Для доступа для технического обслуживания рекомендуется дополнительный зазор в один метр со всех сторон.
Да, системы Injet HanCang предназначены для модульного расширения. К той же шине постоянного тока можно добавить дополнительные аккумуляторные модули, а на стороне переменного тока можно подключить дополнительные контейнеры. Программное обеспечение контроллера необходимо обновить, чтобы распознать расширенную емкость.
Плановое техническое обслуживание включает ежегодную проверку соединений и проверку крутящего момента, замену воздушного фильтра систем охлаждения и обновление встроенного ПО системы управления аккумуляторной батареей. Система жидкостного охлаждения требует замены охлаждающей жидкости каждые три года.
В режиме привязки к сети система хранения энергии отключается от сети в течение двух секунд после сбоя питания. В резервном режиме система автоматически переходит в изолированный режим и питает подключенные нагрузки. Передача происходит плавно в системах с возможностью бесперебойного питания.
Срок окупаемости системы хранения энергии зависит от области применения и местных тарифов на коммунальные услуги. Для пиковых нагрузок в регионах с высокими расходами типичный период окупаемости составляет от трех до пяти лет. Приложения с перераспределением нагрузки и коэффициентом времени использования показывают период окупаемости от четырех до семи лет.
Система хранения энергии от Injet HanCang обеспечивает надежное хранение энергии с проверенными показателями производительности, включая эффективность туда и обратно от восьмидесяти восьми до девяноста двух процентов и срок службы от четырех тысяч до шести тысяч циклов. Техническая информация, полученная в результате более чем ста развертываний, привела к повышению точности оценки состояния заряда и управления температурным режимом. Приложения варьируются от снижения пиковых нагрузок до поддержки микросетей, с конфигурациями, оптимизированными для каждого варианта использования. Испытания на безопасность подтверждают сдерживание температурного неконтроля внутри изолированных модулей. При установке учитываются требования к нагрузке на пол, вентиляции и подключению к сети. Потенциальные клиенты могут запросить у Injet HanCang предложение для конкретного объекта.