Маштабуемыя рашэнні BESS для магутных зарадных цэнтраў для электрамабіляў

Хуткі адказ

Маштабаванасць — вызначальная інжынерная праблема магутных зарадных цэнтраў для электрамабіляў: сённяшні сайт з чатырма зараднымі прыладамі павінен стаць заўтрашнім цэнтрам з шаснаццаццю мегаватамі без неабходнасці рамонту і замены. Модульныя рашэнні BESS адказваюць на гэта з дапамогай трох форм-фактараў, якія інтэгруюцца разам — шафавыя блокі (120–300 кВт·г), інтэграваныя зарадныя прылады BESS (200–625 кВт·г з убудаванай зарадкай) і кантэйнерныя сістэмы (1–2 МВт·г+) — усе яны кіруюцца адзінай сістэмай кіравання рэсурсамі (EMS), якая разглядае назапашвальнікі, зарадныя прылады і падключэнне да сеткі як адзін рэсурс. Паколькі ёмістасць акумулятараў і модулі харчавання дадаюцца паступова падчас працы сайта, аператары могуць размеркаваць капітальныя выдаткі ў залежнасці ад росту трафіку, падтрымліваць невялікі аб'ём падключэння да сеткі і скарыстацца пераходам ад 120 кВт да 960 кВт і вышэй да мегаватнай зарадкі MCS. Эмпірычнае правіла: разлічыце памер падключэння да сеткі для сённяшняга трафіку, разлічыце архітэктуру BESS для заўтрашняга.

Асноўныя высновы

• Модульныя форм-фактары — шафавыя, інтэграваныя, кантэйнерныя — дазваляюць хабам маштабаваць магутнасць з крокам у кВт і кВтг без прыпынку працы.
• Паэтапнае ўкараненне BESS дазваляе ўзгадніць капітальныя выдаткі з ростам трафіку і пазбегнуць празмернага будаўніцтва ў першы дзень.
• Агульная сістэма кіравання энергасістэмай (EMS) — гэта аснова маштабаванасці: адна плоскасць кіравання для захоўвання дадзеных, зарадных прылад і сеткавых паслуг любога маштабу.
• Для падтрымання намінальнай магутнасці магутным хабам (480 кВт–2 МВт) патрэбныя сілавыя модулі з вадкасным астуджэннем і сістэма рэгулявання тэмпературы акумулятараў.
• На аб'ектах з абмежаванай сеткай выкарыстоўваецца BESS для маштабавання магутнасці зарадкі без чакання мадэрнізацыі трансфарматараў.

Праблема маштабавання пры зарадцы высокай магутнасці

Попыт на зарадныя станцыі ў грамадскіх месцах расце не лінейна, а скачкападобна. На аўтамагістралі, дзе адкрыюцца чатыры зарадныя станцыі магутнасцю 120 кВт, іх выкарыстанне можа павялічыцца ўтрая на працягу 24 месяцаў па меры электрыфікацыі суседніх аўтапаркаў, што прывядзе да пашырэння да дванаццаці ці шаснаццаці партоў. Традыцыйны варыянт — большы трансфарматар і больш зарадных станцый — сутыкаецца з двума рэаліямі: мадэрнізацыя трансфарматараў каштуе ад 50 000 да 200 000 долараў ЗША з тэрмінам выканання 12–18 месяцаў, а пагадненні аб падключэнні да камунальных службаў пераглядаюцца з цяжкасцю. Аператары, якія будуюць для сённяшняга трафіку, абмяжоўваюць свой рост; аператары, якія будуюць для заўтрашняга трафіку, марнуюць капітал на прастойваючыя магутнасці.

BESS аддзяляе магутнасць зарадкі ад электрасеткі. Цэнтр можа неадкладна ўсталёўваць магутныя зарадныя прылады, запускаць іх ад разраду акумулятара падчас пікавых нагрузак і атрымліваць абмежаваны, стабільны профіль ад сеткі. Пры павелічэнні трафіку аператар дадае акумулятарныя шафы або кантэйнеры і сілавыя модулі, а не трансфарматары. Гэта мадэль маштабаванасці, да якой сканцэнтраваны хабы мегаватнага класа ў Еўропе і Паўночнай Амерыцы, і менавіта таму лінейка прадуктаў MIDA ахоплівае шафы, інтэграваныя станцыі і кантэйнеры, пабудаваныя вакол агульных сілавых модуляў.

Тры форм-фактары, адна гісторыя маштабаванасці

Рашэнні BESS для магутных хабаў пастаўляюцца ў трох сумяшчальных форм-фактарах. Выбар паміж імі не з'яўляецца рашэннем «або/або» — дасведчаныя хабы падтрымліваюць усе тры:

Аб'яднаўчая ідэя: кожны форм-фактар ​​размаўляе на адной мове EMS і выкарыстоўвае адны і тыя ж структурныя блокі — двухнакіраванае пераўтварэнне пераменнага току ў пастаянны, акумулятарныя стойкі з вадкасным астуджэннем і модульныя модулі харчавання пастаяннага току. Аператар можа пачаць з двух [інтэграваных зарадных прылад BESS](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/), дадаць [шафу зараднай прылады BESS](https://www.midapower.com/bess-charger-cabinet/) пры заключэнні кантракту на эксплуатацыю парку прылад і ўсталяваць [кантэйнер магутнасцю 2 МВт·г](https://www.midapower.com/bess-charger-container/), калі хаб дасягне мегаватнага маштабу, з адзінай платформай кіравання і адзіным наборам навыкаў абслугоўвання для ўсяго гэтага.

Метадалогія вымярэння памераў: ад чатырох зарадных прылад да дваццаці чатырох

Практычнае пытанне, якое задае кожны аператар: «колькі батарэі і калі?». Прыведзеная ніжэй методыка вызначэння памеру даказала сваю надзейнасць на складах аўтапарка, аўтадарогах і пунктах прызначэння:

1. Мадэлюйце крывую нагрузкі.Профіль чаканых сесій за 12 месяцаў: колькасць сесій у дзень, сярэдняя энергія на сесію і кластарызацыя прыбыцця. Пікавае акно (звычайна 16:00–20:00 або поўдзень для аўтапаркаў) вызначае акно разраду. 2.Вызначце памер падключэння да сеткі на сёння.Пакрывайце толькі 60–70% пікавай нагрузкі зарадкай у якасці магутнасці сеткі. Акумулятар пакрывае розніцу падчас пікавай нагрузкі. 3.Падбярыце памер батарэі для этапу росту.Кожнае павелічэнне магутнасці (напрыклад, +200 кВт·г) павінна пакрываць наступныя 18–24 месяцы росту нагрузкі. Гэта ідэальнае спалучэнне эфектыўнасці капіталу і частаты паўторных тэндэраў. 4.Дадавайце магутнасць з крокам у модулі.Магутнасць зарадных модуляў магутнасцю 30–60 кВт стандартна, 40–125 кВт з вадкасным астуджэннем. Паколькі модулі ў шафах MIDA маюць магчымасць гарачай замены, мадэрнізацыя харчавання не патрабуе новых корпусаў зарадных прылад. 5.Пераацэньвайце штоквартальна.Дадзеныя аб трафіку ўносяцца ў план паступовага закупу; кантэйнеры можна дадаваць у звычайны цыкл закупак, калі выкарыстанне перавышае парог.

У табліцы ніжэй тыповыя ўзроўні хаба суадносяцца з канфігурацыямі BESS:

Межа мегаватаў: ад 960 кВт да 2 МВтг і вышэй

Электрыфікацыя магутных энергетычных цэнтраў падштурхоўвае зарадныя станцыі да адзнакі ў 1 МВт, дзе дзве дынамікі змяняюць інжынерныя рашэнні: узроўні магутнасці зарадных прылад цяпер дасягаюць 600 кВт–1,5 МВт на разетку (MCS для грузавікоў), а кіраванне тэмпературай становіцца абмежавальным фактарам. Пры гэтых узроўнях магутнасці абавязковыя кабелі з вадкасным астуджэннем больш за 500 А і сілавыя модулі з вадкасным астуджэннем — паветранае астуджэнне проста не можа адвесці шчыльнасць цяпла. [Сістэмныя модулі з вадкасным астуджэннем](https://www.midapower.com/liquid-cooled-power-module/) (40–125 кВт) і шырокафарматныя архітэктуры напружання 1000 В ад MIDA падтрымліваюць канфігурацыі мегаватнага класа, з поўнымі [зараднымі станцыямі BESS](https://www.midapower.com/bess-charging-station/), такімі як блок магутнасцю 960 кВт/2 МВтг і сістэмы магутнасцю 480 кВт/1 МВтг, прызначанымі менавіта для гэтай задачы.

Для аператараў хабаў пераход на мегаваты ўзмацняе прынцып маштабаванасці: кантэйнер магутнасцю 2 МВт·г — гэта не большая шафа, а энергетычны актыв іншага класа, які сілкуе ўсю шыну пастаяннага току хаба. СЭМ ажыццяўляе арбітраж паміж кантэйнерам, шафамі і падлучанымі транспартнымі сродкамі, гарантуючы, што маргінальныя выдаткі на даданне яшчэ адной разеткі магутнасцю 600 кВт будуць складаць сілавы модуль і кабель, а не падстанцыя.

Абмежаванні сеткі: калі BESS — адзіны шлях пашырэння

Многія з самых каштоўных вузлоў — шчыльныя гарадскія раёны, прамысловыя паркі, зоны абслугоўвання аўтамагістралей — размешчаны на перагружаных лініях электраперадач, дзе энергакампанія не можа гарантаваць дадатковую магутнасць гадамі. На гэтых пляцоўках BESS — гэта не эканамічная аптымізацыя, а спрыяльная тэхналогія. Пляцоўка бесперапынна выкарыстоўвае сваю кантрактную магутнасць, назапашвае энергію ў перыяды нізкага трафіку (у тым ліку ўначы) і забяспечвае зарадную магутнасць значна вышэй за магутнасць падключэння для ўстойлівых вокнаў. Аператары фактычна ствараюць прыватную мікрасетку па-над абмежаванай сеткавай паслугай.

Гэты рэжым працы змяняе профіль рызыкі на карысць аператара: адсутнасць чакання з-за падключэння, адсутнасць перавышэнняў платы за паслугу і гарантаваная прапускная здольнасць для кліентаў нават падчас пікавых нагрузак у сетцы. Аднак канструкцыя павінна ўключаць надзейную абарону ад ізаляцыі і інвертары, якія адпавядаюць патрабаванням сеткавага кодэкса, каб хаб плаўна адключаўся падчас збояў у сетцы і аўтаматычна падключаўся зноў — адпаведнасць пацвярджаецца рэгіянальнай сертыфікацыяй (CE, UL, мясцовыя сеткавыя кодэксы).

Эксплуатацыйныя меркаванні ў маштабе

Маштабаванне абсталявання без маштабавання аперацый — вось як губляецца прыбытковасць хаба. Чатыры аперацыйныя слупы падтрымліваюць здароўе расце хаба:

1. Адна хуткая медыцынская дапамога, адна праўда.Адзіная платформа кіравання энергіяй аб'ядноўвае стан зарадкі BESS, нагрузку зараднай прылады, вымераны попыт і сігналы сеткі. Фрагментаваны кантроль паміж пастаўшчыкамі з'яўляецца найбольш распаўсюджанай прычынай збою маштабуемых хабаў. 2.OCPP 2.0.1 і адкрытыя пратаколы.Зарадныя прылады і сховішчы павінны мець інтэрфейсы кіравання і тэлеметрыі, неабходныя EMS. Функцыя SmartCharging і кіравання прыладамі ў OCPP 2.0.1 з'яўляюцца практычнай асновай для каардынацыі некалькіх актываў. 3.Тэрмакіраванне як сістэма першага класа.Вадкаснае астуджэнне як для акумулятарных стоек, так і для магутных модуляў павінна быць убудавана ў архітэктуру, а не прыкручана да яе. Пры магутнасці 960 кВт зніжэнне цеплавой магутнасці нават на 10% прыводзіць да шасцізначных страт даходу на працягу года.Лішнія выдаткі дзеля даходу.У маштабе цэнтра адна пашкоджаная зарадная прылада ўжо з'яўляецца падзеяй, якая ўплывае на абслугоўванне кліентаў, але пашкоджанне EMS — гэта адключэнне даходу. Разгарніце рэзервовыя кантролеры, падзяліце шыну пастаяннага току паміж кантэйнерамі і трымайце запасныя модулі харчавання на месцы — модулі з магчымасцю гарачай замены дазваляюць адрамантаваць 3-дзённы збой за 15 хвілін.

Часта задаваныя пытанні

1. Як BESS робіць зарадны цэнтр маштабуемым?BESS аддзяляе магутнасць зарадкі ад магутнасці падключэння да сеткі. Аператары дадаюць зарадныя прылады і ёмістасць акумулятараў паступова, адначасова ствараючы абмежаваны профіль сеткі, пазбягаючы мадэрнізацыі трансфарматараў і затрымак пры ўзаемасувязі, якія звычайна прыводзяць да пашырэння.

2. Якія памеры BESS даступныя для магутных канцэнтратараў?Практычны спектр ахоплівае ўсё: ад шафавых прылад магутнасцю 120–300 кВт·г, праз інтэграваныя зарадныя прылады BESS магутнасцю 200–625 кВт·г, да кантэйнерных сістэм магутнасцю 800 кВт·г–2 МВт·г. Лінейка MIDA ахоплівае ўсе тры форм-фактары на распаўсюджаных платформах сілавых модуляў.

3. Ці магу я пашырыць хаб BESS, не спыняючы працу?Так. Модульныя шафы, кантэйнеры і сілкавыя модулі з магчымасцю гарачай замены дазваляюць павялічваць магутнасць, пакуль пляцоўка працягвае зараджацца. Пашырэнне — гэта мерапрыемства па закупцы, а не будаўнічы праект.

4. Які памер падключэння да сеткі мне патрэбны для хаба магутнасцю 480 кВт з BESS?Канцэнтратар магутнасцю 480 кВт з BESS магутнасцю 625 кВтг–1 МВтг звычайна працуе на падключэнні магутнасцю 250–400 кВА. Акумулятар забяспечвае пікавую нагрузку, у той час як сетка пакрывае сярэдні профіль.

5. Чаму вадкаснае астуджэнне неабходнае пры магутнасці ў мегават?Пры магутнасці 600 кВт–1,5 МВт на раз'ём паветранае астуджэнне не можа адвесці цеплавую шчыльнасць сілавой электронікі і акумулятарных стоек. Модулі і кабелі з вадкасным астуджэннем падтрымліваюць намінальную магутнасць і даўгавечнасць пры высокіх тэмпературах навакольнага асяроддзя — абавязкова пры магутнасці хаба прыблізна 480 кВт вышэй.

6. Як выбраць паміж шафамі, інтэграванымі станцыямі і кантэйнерамі?Адпаведнасць форм-фактара этапу росту: інтэграваныя зарадныя прылады BESS для паэтапнага разгортвання ў выглядзе капсул, шафы для павелічэння магутнасці побач з існуючымі зараднымі прыладамі і кантэйнеры для рэзервавання энергіі на ўзроўні вузла і сеткавых паслуг у маштабе 1 МВт·г+.

7. Якую ролю адыгрывае служба экстранай медыцынскай дапамогі (ЭМС) у маштабаваным хабе?СЭМ — гэта плоскасць кіравання, якая каардынуе разрад акумулятара, нагрузку зараднай прылады, вымяраны попыт і сігналы сеткі для ўсіх актываў. Менавіта гэта дазваляе шматкантэйнерным і шматзарадным цэнтрам працаваць як адна надзейная, аптымізаваная для прыбытку сістэма, а не як набор частак.