Определяне на размерите на шкафа за съхранение на енергия според промишлените профили на натоварване

Съгласуване на капацитета на батерията с дневната нужда от kWh и критичните цели за време на резервна работа

При определяне на необходимия размер на шкаф за съхранение на енергия обикновено се вземат предвид два ключови фактора, свързани с конкретните нужди на обекта: количеството енергия, използвано всеки ден, измерено в киловатчасове (kWh), и продължителността, за която резервното захранване трябва да осигурява работа по време на прекъсвания. Промишлените операции обикновено целят поддръжка на работно време от около четири до осем часа. Например, за поддържане на товар от 500 kW в продължение на около четири часа ще се нуждае от приблизително 2000 kWh наличен капацитет за съхранение, без да се взема предвид ограничението за дълбочина на разреждане. Въпреки това е разумно да се предвиди допълнителен капацитет от 15 до 20 %, което компенсира естественото стареене на батериите с течение на времето и гарантира непрекъснато и стабилно функциониране през целия жизнен цикъл на системата.

Методи за профилиране на товара, подпомагащи намаляване на пиковете, резервно захранване и интеграция на възобновяеми енергийни източници

Точното профилиране на натоварването се основава на данни от интегрални електросметачи за период от 12+ месеца, за да се разкрият моделите на потребление и да се определи оптималното използване на системите за съхранение на енергия. Три основни приложения определят функционалността на шкафа:

• Отстраняване на пикови натоварвания : Разряд на съхранената енергия по време на периоди с високи тарифи, за да се намалят таксите за максимално натоварване с 20–40 % (Министерство на енергетиката на САЩ, 2023 г.)
• Изравняване на производството от възобновяеми източници : Задържане на излишната енергия от слънчеви или вятърни електроцентрали за използване по време на периоди с ниско производство
• Резервно превключване : Осигуряване на безпроблемно превключване за по-малко от 100 милисекунди при отказ на мрежата, за да се поддържат критичните операции

С увеличаващото се задължение от страна на електроразпределителните компании за включване на възможности за управление на натоварването при свързване към мрежата, гъвкавостта на натоварването вече не е опция — тя е основополагаща за съответствие с изискванията на електрическата мрежа и контрол върху разходите.

Балансиране на мощността, дълбочината на разреждане и броя цикли при подбора на размера на шкафа за съхранение на енергия

Ефективният подбор на размера балансира три взаимосвързани параметъра:

Прекомерното увеличаване на размера повишава капитала без пропорционална полза; недостатъчният размер рискува преждевременно повреждане. Надеждна система за управление на батерията (BMS) динамично управлява тези параметри в реално време — гарантирайки безопасност, ефективност и продължителност на експлоатация.

Осигуряване на издръжливост на шкафовете за съхранение на енергия в заводски среди

Степен на защита (IP), термично управление и устойчивост към външни фактори (морска корозия, надморска височина, влажност)

Фабриките и производствените предприятия поставят пред оборудването всевъзможни предизвикателства всеки ден. Прахът прониква навсякъде, влагата се натрупва, температурите се променят, металните части корозират, а машините вибрират постоянно. Всички тези фактори означават, че промишленото оборудване трябва да бъде изработено достатъчно здраво, за да издържа на тях цял ден, всеки ден. Когато става дума за защита срещу прах и водни пръски от редовните процедури за почистване, изборът на нещо с класификация IP65 или по-висока просто е разумно решение. Прахът изцяло се задържа отвън, а мощните водни струи също няма да повредят нищо. Леярните представляват особено тежки среди, тъй като често работят при температури над 40 градуса Целзий. Затова ефективните системи за термично управление поддържат температурата на батериите в оптималния диапазон между 20 и 30 градуса Целзий, което помага да се предотврати преждевременното износване и да се запази капацитетът за съхранение по-дълго време. Преди да бъде пуснато в експлоатация, всяко оборудване обикновено се подлага от производителите на обстойно тестване при реалистични условия.

• Устойчивост към солен разпръснат спрей ≥500 часа (ASTM B117) за обекти, изложени на крайбрежни или морски условия
• Сертифицирано за работа на надморска височина до 2000 метра за инсталации в планински райони
• Непрекъсната работа при относителна влажност 95 %, за да се предотвратят повреди, свързани с кондензация, в хранително-вкусовата или фармацевтичната промишленост

Материали за корпуса: устойчивост към корозия, екраниране от електромагнитни смущения (EMI) и водонепроницаемост според стандартите IP65+

Избраните материали за оборудването наистина оказват значително влияние върху тяхния срок на служба в тежки заводски условия. За повечето случаи добре се справя неръждаемата стомана от клас 304, но при работа с хлориди или агресивни химикали става необходимо използването на неръждаема стомана от клас 316L. Допълнителна защита срещу корозия и износ се постига чрез нанасяне на електростатично прахово покритие върху нея. Когато става дума за екраниране срещу електромагнитни смущения (EMI), производителите могат да прилагат няколко подхода. Проводящите уплътнителни ленти помагат да се блокират нежелани сигнали, докато заземяването чрез конструкции по тип „клетка на Фарадей“ създава още един защитен слой. Екранираните кабелни вводи завършват цялостната защита, като предотвратяват смущенията от често срещани индустриални източници като дъгови заваръчни машини и честотни преобразуватели, които иначе биха нарушили комуникациите на системите за управление на сградите. Съответствието със стандарт IP65 означава, че всички тези компоненти трябва да работят синхронно и правилно, за да издържат проникването на прах и вода в изискващи условия.

• Заварки с пълно проникване и вратни уплътнителни ленти от силикон
• Свързващи елементи от неръждаема стомана, класифицирани за употреба на открито/в промишлени условия
• Непроводими композитни рафтове за електрическо изолиране на компонентите

Заедно тези характеристики осигуряват надеждна работа в продължение на 10 и повече години — дори в най-тежките производствени среди.

Интегриране на системи с критично значение за безопасното функциониране в шкафа за съхранение на енергия

Промишлен батерийен система за управление (BMS) за мониторинг и продължителен срок на служба

Промишленият BMS действа като своеобразен мозък зад шкафовете за съхранение на енергия. Тези системи следят множество параметри на ниво отделна клетка, включително напрежението, температурата, тока и степента на зареждане на всяка клетка. Това непрекъснато наблюдение помага да се предотвратят проблеми като прекомерно напрежение (когато клетките са прекалено заредени) или недостатъчно напрежение (когато напрежението падне под безопасните нива). Освен това системата следи и за опасни температурни върхове. Когато тези граници за безопасност се поддържат правилно, срокът на експлоатация на батериите обикновено се удължава с около 25–30 % спрямо по-простите методи за наблюдение. Истинската стойност обаче идва от функциите за предиктивен анализ, които откриват потенциални проблеми още преди те да се превърнат в сериозни неизправности. Слаби места в клетките или дисбаланси между различните части на батерийния блок се откриват от системата много преди някой да забележи видими признаци на неизправност, което значително намалява досадните неочаквани спирания по време на критични операции. Някои от по-новите BMS конфигурации вече са оснащени с вградени възможности за изкуствен интелект. Те учат от предишните модели на използване и от графиците на електроенергийните цени, за да оптимизират циклите на зареждане и разреждане по начин, който максимизира възвращаемостта на инвестициите за операторите на обектите.

Предотвратяване на топлинен разгон: активно/пасивно охлаждане и пожарогасителна система, съответстваща на изискванията на NFPA 855

Термичната нестабилност продължава да е най-грижата за безопасност при работа с литиеви батерии. За решаване на този проблем инженерите използват множество нива на защита. От пасивната страна, елементи като кабинети, изработени от материали с добра топлопроводимост, и бариери между модулите на батерията помагат за локализиране на проблемите. Активните методи за охлаждане, като циркулиращи течни системи или вентилатори, също играят своята роля за поддържане на температурите под контрол — идеално е те да остават под 35 °C дори при продължителни периоди на висока мощност. Когато нещата наистина се влошат, спазването на стандартите NFPA 855 за потушаване на пожари става абсолютно задължително. Тези системи за потушаване се активират почти мигновено при засичане на аномални нива на топлина и освобождават специални аерозолни агенти, които спират разпространението на пожара още преди да са се появили реални пламъци. Фабриките са изложени на особени предизвикателства, тъй като околна топлина, натрупване на прах и механични напрежения всички допринасят за по-високи рискови фактори. Според последните показатели за безопасност от 2023 г. прилагането едновременно на пасивни и активни мерки намалява инцидентите с пожари с около 87 % в промишлени среди.

Адресиране на инфраструктурата на фабриката и изискванията за пускане в експлоатация

Добавянето на шкаф за съхранение на енергия към текущите фабрични инсталации изисква внимателно планиране преди започване на монтажа. Първо и най-важно, проверете наличното пространство и местата за електрическо свързване. Уверете се, че има достатъчно разстояние между стените и оборудването, вземете предвид близостта до източниците на електрозахранване и пътищата за циркулация на въздух, потвърдете, че подът може да поеме теглото, и осигурете достатъчно пространство, за да могат техниците по-късно действително да работят върху инсталацията. Също така е задължително провеждането на подробна инспекция на обекта. Това означава проверка дали всичко отговаря на местните нормативни изисквания, изпълнява стандарта NEC за енергийни системи и осигурява безопасни работни разстояния, особено в непосредствена близост до компонентите с високо напрежение и батерийните кутии. След като всички тези условия са изпълнени, самата инсталация се извършва в три основни етапа като част от процеса на пускане в експлоатация.

1. Предооперационни проверки , включително изпитване на съпротивлението на изолацията, проверка на заземяването и потвърждаване на моментите на стягане на всички електрически връзки
2. Функционално изпитване , симулиране на разреждане при пиков товар, преход при отказ на мрежата и последователности за аварийно изключване
3. Обучение на оператори , насочено към интерпретация на аларми, ръчни процедури за изолация и документирани протоколи за аварийно реагиране

Цялата документация — включително окончателните схеми, проучвания за дъгов разряд, етикетиране, съответстващо на изискванията на NFPA 70E, и сертификати за безопасност от независими трети страни — трябва да бъде завършена преди включване под напрежение. Пропускането на подготовката на инфраструктурата или ускореното пускане в експлоатация водят до отказ от страна на регулаторните органи, усложнения със застраховката и избягваеми проблеми с надеждността през целия експлоатационен живот на системата.

ЧЗВ

Какви фактори са решаващи при определяне на размерите на шкафа за съхранение на енергия?

Ключови фактори са дневната потребност в киловатчасове, целевото време на автономна работа за критични потребители, поддръжката на пиков товар, дълбочината на разреждане и броят на циклите на батериите.

Защо е важна степента на защита IP65 за шкафовете за съхранение на енергия?

Степента на защита IP65 осигурява защита срещу проникване на прах и вода, което гарантира издръжливост и продължителен експлоатационен живот в тежки промишлени среди.

Каква е ролята на системата за управление на батерията (BMS) в една система за съхранение на енергия?

BMS следи параметрите на отделните елементи, оптимизира циклите на зареждане/разреждане и удължава живота на батерията, като осигурява и безопасността.