Bộ lưu trữ pin thương mại dạng mô-đun: Từ kiến ​​trúc có thể xếp chồng lên nhau đến hệ thống tủ tích hợp

Bộ lưu trữ pin thương mại dạng mô-đun được xây dựng xoay quanh một ý tưởng: tăng dung lượng bằng cách thêm các đơn vị chứ không phải bằng cách loại bỏ những gì đã có. Kích thước hệ thống cho tải ngày hôm nay, mở rộng khi trường hợp kinh doanh thay đổi - thường xuyên mà không cần đi lại dây hoặc thay thế thiết bị lớn.

Trong thực tế, ý tưởng đó xuất hiện dưới hai dạng. Các mô-đun pin có thể xếp chồng lên nhau - các đơn vị LFP riêng lẻ trong phạm vi 5–10 kWh kết nối qua thanh cái - hoạt động tốt cho các địa điểm thương mại nhỏ hơn, nơi có tổng nhu cầu dưới vài trăm kilowatt-giờ. Các hệ thống tủ tích hợp sử dụng logic bổ sung tương tự-không-thay thế logic và đóng gói nó ở cấp độ cao hơn: pin, PCS, BMS, EMS, quản lý nhiệt và chữa cháy bên trong một vỏ bọc chịu được thời tiết, thường bắt đầu khoảng 200 kWh mỗi thiết bị. Cả hai quy mô bằng cách thêm các đơn vị. Sự khác biệt nằm ở chỗ "đơn vị" là gì và mức độ tích hợp mà nhà sản xuất xử lý trước khi nó đến trang web của bạn.

Điểm đầu vào của mô-đun có thể xếp chồng

Mô-đun pin có thể xếp chồng lên nhau gần như có khả năng cắm-và-sử dụng như bộ lưu trữ thương mại. Mỗi thiết bị - thường là khối LFP 48V hoặc 51,2V chứa 5–10 kWh - có BMS giám sát điện áp, nhiệt độ và trạng thái sạc của riêng nó. Xếp chồng chúng lên nhau, kết nối thông qua thanh cái hoặc đầu nối cắm nhanh, ghép nối với một bộ biến tần tương thích và hệ thống sẽ thấy một cục pin.

Lý do định dạng này được áp dụng cho các dự án C&I nhỏ là thực tế. Một mô-đun duy nhất nặng 45–55 kg. Hai trình cài đặt có thể mang nó. Mở rộng thêm 10 kWh có nghĩa là thêm một hộp và 15 phút lao động chứ không phải cấu hình lại phòng điện. Và vì mỗi mô-đun chạy cách ly lỗi BMS độc lập nên một ô yếu trong một mô-đun không gỡ xuống chuỗi - nên BMS sẽ kéo mô-đun đó ngoại tuyến trong khi phần còn lại tiếp tục chạy. Điều đó quan trọng trong một cơ sở thương mại, nơi thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch trong giờ thanh toán cao điểm có giá trị bằng đô la kèm theo.

Trường hợp các mô-đun có thể xếp chồng bắt đầu quá tải là khi bạn cần nhiều hơn vài trăm kilowatt-giờ hoặc khi cường độ đạp xe vượt quá một lần-một-ngày một lần, mức cao nhất nhẹ nhàng sẽ chuyển sang đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ hoặc điều chỉnh tần số. Tại thời điểm đó, số lượng kết nối giữa các mô-đun, các giới hạn về quản lý nhiệt phân tán và sự phức tạp của việc song song hàng chục đơn vị BMS nhỏ bắt đầu gây bất lợi cho bạn. Đó là nơi tủ tích hợp phát huy tác dụng.

Bên trong một tủ tích hợp: Các hệ thống con ăn khớp với nhau như thế nào

Để cho thấy-thiết bị mô-đun tích hợp cao hơn trông như thế nào, dưới đây là cách cấu hình sáu hệ thống con cốt lõi trong tủ ngoài trời thương mại - bằng cách sử dụng của chúng tôiHệ thống 125kW/241kWhlà một ví dụ về cách loại sản phẩm này thường được xây dựng.

• Hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS) nằm giữa phía DC của pin và lưới điện AC của cơ sở. Trong thiết bị này, đó là chế độ lưới - biến tần - lưới-kết hợp và tắt-hai chiều 125kW, chế độ lưới ba- 380V/400V/415V, 50/60Hz. Hai{13}}hai chiều có nghĩa là cùng một phần cứng được sạc từ lưới điện hoặc năng lượng mặt trời trong những giờ có giá rẻ và đẩy nguồn điện dự trữ trở lại cơ sở trong thời gian cao điểm.
• Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) quyết định thời điểm. Lịch trình cắt giảm cao điểm, chênh lệch giá TOU, tối ưu hóa-tiêu thụ năng lượng mặt trời, điều phối đáp ứng nhu cầu - EMS là thứ biến một hộp pin thành thứ thực sự xuất hiện trên hóa đơn tiện ích. Các hệ thống có quyền truy cập API SCADA có thể liên kết với cơ sở hạ tầng quản lý tòa nhà hoặc điều khiển công nghiệp rộng hơn.
• BMS hoạt động ở cấp độ tế bào. Trên chuỗi LFP 240-, nó giám sát điện áp, dòng điện và nhiệt độ trên mỗi tế bào, chủ động cân bằng điện tích để ngăn ngừa hiện tượng trôi tế bào yếu và theo dõi trạng thái sạc với độ chính xác ±2%. Trước đây chúng tôi đã viết về cáchChất lượng BMS quyết định-hiệu suất BESS thế giới thựcthường xuyên hơn cấp độ ô - đây là lớp diễn ra.
• Công tắc chuyển tĩnh (STS) xử lý quá trình chuyển đổi lưới-sang{1}}tắt-lưới trong thời gian dưới 20 mili giây - đủ nhanh để các máy chủ, hệ thống làm lạnh và bộ điều khiển sản xuất không ghi nhận sự gián đoạn. Không phải mọi tủ đều có một tủ, nhưng đối với các cơ sở có khoảng cách khởi động máy phát điện là 10 giây là trách nhiệm pháp lý, nó sẽ thay thế nhu cầu về một UPS riêng.
• Quản lý nhiệt: các phiên bản làm mát bằng không khí-sử dụng hệ thống thông gió cưỡng bức theo tiêu chuẩn IP55, đủ để đạp xe vừa phải ở vùng khí hậu ôn đới. Cấu hình làm mát bằng chất lỏng-chạy các tấm lạnh glycol cho độ đồng nhất tế bào từ ±2 độ-đến-tế bào - đáng giá khi triển khai khí hậu-chu kỳ cao hoặc nóng-.
• Việc dập lửa bao gồm ba giai đoạn: phát hiện khói/khí, phản ứng nhanh bằng khí dung và bơm perfluorohexanone nếu sự thoát nhiệt lan truyền. Không có-tác nhân dư lượng nên hệ thống có thể khởi động lại thay vì bị xóa.

Mỗi tủ này là một đơn vị hoàn chỉnh. Mở rộng có nghĩa là thêm một cái khác. Đó cũng là nguyên tắc bổ sung-không-thay thế như các mô-đun có thể xếp chồng lên nhau, chỉ ở quy mô khác - và với việc tích hợp đã được thực hiện tại nhà máy thay vì trên trang web của bạn.

Định dạng nào có thể giải quyết được điều gì cho các doanh nghiệp có quy mô{0}}trung bình

Dù được xây dựng từ các mô-đun có thể xếp chồng lên nhau hay được phân phối dưới dạng tủ tích hợp, giá trị thương mại đều như nhau: kích thước cho ngày hôm nay, có thể mở rộng khi hợp lý.

Cạo đỉnh là nơi bắt đầu hầu hết các dự án lưu trữ C&I. Một cửa hàng sản xuất nhỏ đáp ứng nhu cầu cao điểm 150 kW với mức phí nhu cầu 15 USD/kW đang phải trả 2.250 USD mỗi tháng chỉ cho mức tăng đột biến đó - thường do một thiết bị nặng chạy trong 2 giờ buổi chiều. Một hệ thống mô-đun 100 kWh sẽ giảm 50 kW so với mức đỉnh đó, tiết kiệm 750 USD/tháng và không yêu cầu cửa hàng phải dự đoán liệu dây chuyền sản xuất thứ hai có xuất hiện vào năm tới hay không. Nếu có, họ sẽ bổ sung thêm năng lực. Nếu không, họ đã không xây dựng quá mức.

Việc tự tiêu thụ năng lượng mặt trời-cũng tuân theo logic tương tự. Một nhà kho có thặng dư xuất khẩu mảng 50 kW trên mái nhà ở mức 0,04–0,08 USD/kWh có thể chuyển hướng năng lượng đó để bù đắp mức tiêu thụ buổi tối ở mức 0,20–0,35 USD. Kích thước lưu trữ phù hợp phụ thuộc vào cấu hình tải thay đổi khi doanh nghiệp thay đổi kiến ​​trúc mô-đun - hấp thụ điều đó.

Nguồn điện dự phòng làm tròn nó. Một hoạt động bán lẻ cần 30 kWh cho POS, làm lạnh và bảo mật trong thời gian ngừng hoạt động 4 giờ. Một phòng dữ liệu nhỏ cần 80 kWh. Bắt đầu từ quy mô nhỏ và mở rộng quy mô dựa trên trải nghiệm ngừng hoạt động thực tế sẽ giúp bạn đoán được một con số và phát hiện ra rằng bạn quá khổ hoặc bị lộ diện.

Khi nào nên sử dụng cái nào

Các mô-đun có thể xếp chồng có xu hướng hợp lý trong các hoạt động triển khai thương mại nhỏ hơn - một cửa hàng, một nhà kho nhỏ, một tòa nhà văn phòng - nơi tổng dung lượng lưu trữ duy trì dưới vài trăm kilowatt-giờ và chu kỳ hoạt động ở mức vừa phải. Chi phí đầu vào thấp, cài đặt nhanh và việc bổ sung dung lượng sau này rất đơn giản.

Thay vào đó, một số yếu tố thúc đẩy dự án hướng tới tủ tích hợp:

• Nhu cầu lưu trữ cần chuyển sang phạm vi vài-trăm{1}}kWh trở lên, trong đó việc quản lý hàng chục mô-đun riêng lẻ sẽ tạo ra sự phức tạp-điểm kết nối
• Đạp xe tích cực hàng ngày - cạo tối đa cộng với đáp ứng nhu cầu hoặc nhiều chu kỳ mỗi ngày - trong đó quản lý nhiệt tích hợp tại nhà máy-hoạt động tốt hơn so với làm mát phân tán trên các mô-đun riêng biệt
• Diện tích mặt bằng bị hạn chế, trong đó mật độ năng lượng trên mỗi mét vuông là quan trọng
• Ưu tiên giao chìa khóa trao tay: một bộ bao vây, một bộ vận hành, một bộ bảo hành

Không có ranh giới rõ ràng giữa hai điều này. Một trang web 200 kWh đạp xe nhẹ nhàng có thể hoạt động theo một trong hai cách. Một cơ sở 200 kWh chạy tích cực hoạt động cạo râu cao điểm hàng ngày cộng với đáp ứng nhu cầu thường hoạt động ổn định hơn với một hệ thống tích hợp trong đóBMS, quản lý nhiệt và chuyển đổi năng lượng được thiết kế cùng nhau.

Tại sao LFP ở cả hai định dạng

Gần như mọi loại pin thương mại dạng mô-đun - có thể xếp chồng lên nhau hoặc trong tủ - đều sử dụng pin lithium iron phosphate. Sự phân hủy nhiệt của LFP nằm ở mức 270 độ so với 210 độ đối với NMC. Biên độ 60-độ đó là yếu tố khiến việc triển khai thương mại được xếp hạng trong nhà trở nên khả thi mà không cần cơ sở hạ tầng ngăn chặn phức tạp. NMC chứa nhiều năng lượng hơn trên mỗi lít, nhưng cửa sổ nhiệt hẹp hơn làm tăng chi phí bao vây và triệt tiêu, điều này thường làm mất đi lợi thế về mật độ.

LFP cũng có chu kỳ dài hơn. Công suất cạo cao điểm thương mại-ở mức xả sâu 80% thường mang lại 5.000–6.000 chu kỳ đầy đủ - 13+ năm sử dụng hàng ngày - trước khi pin đạt 80% công suất ban đầu. Thử nghiệm của Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia đã chứng minh LFP đạt 10.000 chu kỳ trong điều kiện được kiểm soát. Trong phạm vi chu kỳ 2.000–4.000 của NMC, khó có thể tranh cãi về việc so sánh tổng chi phí sở hữu. Và vì LFP sử dụng sắt và phốt phát thay vì coban và niken, nên giá nguyên liệu thô ổn định hơn - phù hợp khi bạn mua mô-đun mở rộng vào năm thứ 4 với cơ sở chi phí mà bạn cần dự đoán ngay hôm nay.

Định cỡ: Bắt đầu nhỏ hơn bạn nghĩ

Sai lầm phổ biến nhất trong các dự án lưu trữ mô-đun thương mại là mua trả trước quá nhiều. Điểm chung của kiến ​​trúc này là bạn không cần phải đoán đúng ngay từ ngày đầu tiên.

Để cạo cao điểm, hãy lấy dữ liệu đo khoảng thời gian 15 phút trong 12 tháng. Tìm thời điểm nhu cầu lên đến đỉnh điểm, thời gian kéo dài bao lâu, mức độ cạo râu khiến bạn rơi xuống mức thấp hơn. Một cơ sở sử dụng 300 kWh/ngày thường chỉ cần lưu trữ 50–80 kWh nếu đỉnh điểm tập trung vào một khoảng thời gian có thể dự đoán được. Bắt đầu ở đó. Xác thực qua hai chu kỳ thanh toán. Sau đó quyết định xem việc mở rộng có ý nghĩa kinh tế hay không dựa trên dữ liệu thực tế.

Bài viết trênhiệu suất và kích thước pin điện áp caobao gồm quyết định cấp điện áp-ở mức độ sâu hơn - ngăn xếp điện áp cao-mang lại hiệu suất chuyến đi khứ hồi-tốt hơn khoảng 5% so với hệ thống 48V và giảm chi phí đi dây khi chạy cáp thương mại dài hơn.

Một quy tắc đáng nhắc lại: không kết hợp song song các nhãn hiệu mô-đun hoặc dung lượng. Việc triển khai BMS khác nhau sử dụng ngưỡng điện áp và logic giới hạn dòng điện-khác nhau. Hệ thống mặc định sử dụng bất cứ điều gì phù hợp nhất và công suất không phù hợp gây ra chu kỳ không đồng đều làm hao mòn các mô-đun nhỏ hơn nhanh hơn. Cùng nhà sản xuất, cùng model, cùng ngày sản xuất.

Thị trường đang hướng tới đâu

Kiến trúc có thể xếp chồng điện áp cao - 90V đến 400V+ trên mỗi ngăn xếp - đang trở thành tiêu chuẩn trên bộ lưu trữ thương mại. Điện áp cao hơn có nghĩa là dòng điện thấp hơn ở cùng công suất đầu ra: cáp mỏng hơn, cầu dao nhỏ hơn, ít thất thoát nhiệt hơn. Trong quá trình cài đặt với 20+ mét cáp chạy, số dư-của-tiết kiệm được hệ thống sẽ tăng lên. Hầu hếtcấu hình có thể xếp chồng điện áp cao-hiện hỗ trợ khả năng tương thích với các hệ sinh thái biến tần Deye, Growatt, Goodwe, SMA và Victron. Các thanh cái kết nối nhanh-không cần dây đang xuất hiện cùng với việc - bổ sung thêm 10 kWh trong 15 phút mà không cần công cụ nào làm thay đổi tính kinh tế của việc mở rộng theo từng giai đoạn.

Định dạng ô 314Ah đang thay thế 280Ah trên cả mô-đun có thể xếp chồng lên nhau và tủ tích hợp. Ít ô hơn trên mỗi mô-đun có nghĩa là ít điểm kết nối hơn, phân phối dòng điện tốt hơn và quản lý BMS đơn giản hơn. Đó là một sự thay đổi mang lại lợi ích như nhau cho cả hai loại sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp