Модульная система накопления энергии с увеличенным запасом хода сочетает в себе аккумуляторное хранилище, преобразование энергии и вспомогательный генератор или расширитель запаса хода. Он предназначен для объектов, где мощность сети отсутствует или ограничена и где нагрузка меняется с течением времени. Вместо одного фиксированного блока в системе используются модули, которые можно добавлять или удалять. Это поддерживает строительство, телекоммуникации, добычу полезных ископаемых, аренду и организацию мероприятий. INJET HanCang разрабатывает такие системы для временного и автономного применения.
Потребность в нагрузке редко остается постоянной. Объект может начаться с 50 кВт для офисов и инструментов, а затем вырасти до 300 кВт, когда прибудут краны, насосы и дробилки. Модульная конструкция позволяет мощности соответствовать спросу. Батарейные модули могут быть емкостью 50 кВтч, 100 кВтч или 215 кВтч. Модули преобразования мощности могут быть мощностью 50 кВт, 100 кВт или 250 кВт. Параллельная работа может масштабироваться до нескольких мегаватт-часов. Это уменьшает габариты и повышает эффективность использования ресурсов в рамках проектов.
Расширитель диапазона не является основным источником питания. Это вспомогательный генератор, который заряжает аккумулятор или поддерживает нагрузку, когда уровень заряда падает ниже заданного значения. Аккумулятор обеспечивает пиковые и переходные нагрузки. Расширитель диапазона работает со стабильной выходной мощностью, часто от 60% до 80% номинальной мощности. Это более эффективно, чем большой генератор, работающий с переменной нагрузкой. В обычных расширителях запаса хода используется дизельное топливо, природный газ, пропан или биодизель. Выходная мощность может варьироваться от 20 кВт до 300 кВт в зависимости от размера батареи и нагрузки на объекте.
Типичная система включает в себя аккумуляторные модули, систему управления батареями, двунаправленные инверторы, расширитель диапазона, контроллер управления энергопотреблением и распределительные панели. Контроллер решает, когда разряжать, заряжать или запускать расширитель диапазона. Он также управляет параллельными устройствами и приоритетами загрузки. Для связи используется CAN, Modbus или Ethernet. Дистанционный мониторинг может отображать состояние заряда, поток мощности, уровень топлива и историю неисправностей. Архитектура поддерживает подключение к сети, где это возможно, и островной режим, когда сеть отсутствует.
Определение размеров начинается с профиля нагрузки. Инженеры фиксируют среднюю нагрузку, пиковую нагрузку, ежедневную энергию и продолжительность критической нагрузки. Для объекта с пиковой мощностью 200 кВт и ежедневной мощностью 800 кВтч может подойти батарея емкостью от 500 до 800 кВтч, если расширитель диапазона обеспечивает среднюю нагрузку. Мощность инвертора должна выдерживать пуск двигателя и сварочные скачки. Инвертор мощностью 250 кВт может поддерживать непрерывную нагрузку мощностью 200 кВт с кратковременной перегрузкой. Литий-железо-фосфатные батареи распространены, поскольку они обеспечивают от 4000 до 6000 циклов при глубине разряда 80%. КПД туда и обратно часто составляет от 88% до 94% в зависимости от преобразования и управления температурным режимом.
Расширитель диапазона должен быть рассчитан на среднюю нагрузку плюс зарядку аккумулятора. Если средняя нагрузка составляет 80 кВт, а зарядка добавляет 40 кВт, расширитель диапазона от 120 до 150 кВт может поддерживать аккумулятор в целевом состоянии заряда. Контроллер может запустить расширитель диапазона при уровне заряда 30% и остановить его при уровне 80%. Это уменьшает цикличность работы двигателя. Во многих гибридных проектах время работы генератора сокращается на 30–50 % по сравнению с системой, работающей только на дизельном топливе. Использование топлива может снизиться на 20–40% в зависимости от профиля нагрузки и количества солнечной энергии.
Батарейные модули и силовая электроника выделяют тепло. Воздушное охлаждение обычно используется для модулей меньшего размера, тогда как жидкостное охлаждение используется для более высокой удельной мощности. Диапазон рабочих температур может составлять от -20°C до 50°C при наличии соответствующей системы отопления, вентиляции и кондиционирования или жидкостного охлаждения. Корпуса могут иметь степень защиты IP54, IP55 или IP66 для использования на открытом воздухе. Контейнерные системы часто занимают площадь 10, 20 или 40 футов. Уровни шума расширителей диапазона могут составлять от 65 дБ до 75 дБ на расстоянии 7 метров, в зависимости от корпуса и нагрузки.
Система управления энергопотреблением является ядром модульной системы расширенного диапазона. Он может определять приоритет критических нагрузок, таких как безопасность, обезвоживание и связь. Он может смещать некритические нагрузки на периоды, когда батарея заряжена. Он также может управлять потреблением солнечной энергии, если таковое имеется. Алгоритмы могут использовать время суток, цену на топливо и уровень заряда, чтобы решить, когда запускать расширитель диапазона. Регистрация данных поддерживает отчеты об использовании топлива, пропускной способности энергии и эквивалентных часах работы.
Строительные площадки используют эти системы для офисов, кранов, сварочных работ, бетононасосов и освещения. Телекоммуникационные предприятия используют их для резервного питания и автономного питания. В горнодобывающих лагерях они используются как жилые помещения, насосы и мастерские. Компании по аренде используют модульные блоки, потому что их можно перемещать между проектами. На мероприятиях и временных объектах они используются для более тихой работы и снижения выбросов. Модульную систему можно транспортировать грузовиком, салазками или контейнером.
Установка включает подготовку места, прокладку кабелей, заземление и координацию защиты. Аккумуляторную систему следует размещать на ровной поверхности или подушке. Необходимо свободное пространство для вентиляции и доступа для обслуживания. При вводе в эксплуатацию проверяются напряжение, частота, чередование фаз, сопротивление изоляции и настройки защиты. Тестирование банка нагрузки может подтвердить производительность при нагрузке 50%, 75% и 100%. Система управления энергопотреблением настроена с учетом приоритетов нагрузки на объекте, пределов состояния заряда и точек запуска и остановки расширителя диапазона.
Техническое обслуживание включает визуальный осмотр, проверку момента затяжки кабелей, обслуживание системы охлаждения и обновление встроенного ПО. Для расширителя запаса хода требуется обслуживание масла, фильтров и охлаждающей жидкости в зависимости от количества часов работы. Состояние аккумулятора следует постоянно контролировать. Хорошо управляемая система может поддерживать 80% полезной мощности после 4000–6000 циклов. Удаленная диагностика может сократить количество посещений объекта. Обучение электриков на объекте способствует безопасной эксплуатации и правильному переключению.
Финансовое обоснование зависит от стоимости топлива, профиля нагрузки и продолжительности проекта. Гибридная система может стоить дороже, чем дизельный генератор, но она может снизить затраты на топливо и техническое обслуживание. Если на предприятии используется 100 000 литров дизельного топлива в год, сокращение на 30 % позволит сэкономить 30 000 литров. При цене 1,2 доллара за литр это 36 тысяч долларов в год. Дополнительная экономия достигается за счет увеличения интервалов обслуживания генератора и снижения затрат на соблюдение требований по уровню шума. Модульные модели аренды или лизинга могут улучшить денежный поток.
INJET HanCang предлагает модульные системы хранения энергии расширенного диапазона для строительства и автономных проектов. Системы сочетают в себе аккумуляторные модули, двунаправленное преобразование энергии, управление расширителем радиуса действия и удаленный мониторинг. Конфигурации можно масштабировать от небольших мобильных устройств до контейнерных систем. В конструкции основное внимание уделяется стабильной мощности, сокращению расхода топлива и гибкому развертыванию. Проектные группы могут добавлять мощности по мере роста нагрузки и перераспределять оборудование при изменении площадки.
Модульная система хранения энергии с расширенным диапазоном предлагает гибкий способ электроснабжения объектов без фиксированной сети. Он использует аккумуляторы для периодов пиковой и низкой нагрузки, а также расширитель запаса хода для обеспечения непрерывной работы. При правильных размерах и средствах управления он может снизить расход топлива, время работы двигателя и шум. INJET HanCang поддерживает этот подход с помощью масштабируемых решений для хранения энергии и расширения радиуса действия.