Keičiami BESS sprendimai didelės galios elektromobilių įkrovimo centrams

Greitas atsakymas

Mastelio keitimas yra pagrindinis didelės galios elektromobilių įkrovimo stočių inžinerinis iššūkis: šiandieninė keturių įkrovimo stotelė turi tapti rytojaus šešiolikos megavatų įkrovimo stotimi be nuolatinės rekonstrukcijos. Moduliniai BESS sprendimai į tai atsako trimis kartu augančiais formos veiksniais: spinteliniais blokais (120–300 kWh), integruotais BESS įkrovikliais (200–625 kWh su integruotu įkrovimu) ir konteinerinėmis sistemomis (1–2 MWh+) – visus juos valdo viena EMS sistema, kuri kaupimą, įkroviklius ir tinklo jungtį traktuoja kaip vieną išteklių. Kadangi akumuliatorių talpa ir maitinimo moduliai pridedami palaipsniui, stočiai veikiant, operatoriai gali laipsniškai investuoti į kapitalą atsižvelgiant į eismo augimą, išlaikyti nedidelį tinklo jungtį ir sėkmingai pereiti nuo 120 kW iki 960 kW ir daugiau prie MCS megavatų įkrovimo. Nykščio taisyklė: parenkite tinklo jungties dydį šiandienos eismui, o BESS architektūros dydį – rytojaus eismui.

Svarbiausios išvados

• Moduliniai formos veiksniai – spintelė, integruota, konteinerinė – leidžia šakotuvams keisti pajėgumą kW ir kWh žingsniais nestabdant operacijų.
• Laipsniškas BESS diegimas suderina kapitalo išlaidas su srauto augimu ir padeda išvengti per didelio pajėgumo nuo pirmos dienos.
• Bendra EMS yra mastelio keitimo pagrindas: viena valdymo plokštuma kaupimui, įkrovimo stotelėms ir tinklo paslaugoms bet kokiu mastu.
• Didelės galios mazgams (480 kW–2 MW) reikalingi skysčiu aušinami galios moduliai ir akumuliatoriaus šilumos valdymas, kad būtų išlaikyta vardinė galia.
• Elektros tinklo apribojimais apribotose vietose BESS naudojama įkrovimo galiai keisti nelaukiant transformatorių atnaujinimų.

Didelės galios įkrovimo mastelio keitimas

Viešųjų įkrovimo stotelių paklausa neauga tiesiškai – ji auga palaipsniui. Greitkelio mazge, kuriame bus įrengti keturi 120 kW įkrovimo stotelės, per 24 mėnesius įkrovimo stotelių panaudojimas gali išaugti tris kartus, nes gretimi parkai bus elektrifikuojami, o tai privers plėstis iki dvylikos ar šešiolikos jungčių. Įprastas atsakas – didesnis transformatorius ir daugiau įkrovimo stotelių – susiduria su dviem realybėmis: transformatorių atnaujinimas kainuoja 50 000–200 000 JAV dolerių, o jo įdiegimo terminas – 12–18 mėnesių, o komunalinių paslaugų prijungimo sutartys yra skausmingai persvarstomos. Operatoriai, kurie stato šiandienos eismui, riboja savo augimą; operatoriai, kurie stato rytojaus eismui, švaisto kapitalą nenaudojamiems pajėgumams.

BESS atskiria įkrovimo energiją nuo tinklo energijos. Elektros mazgas gali iš karto įrengti didelės galios įkroviklius, maitinti juos išsikrovus akumuliatoriams piko metu ir gauti ribotą, pastovų tinklo profilį. Kai srautas auga, operatorius prideda akumuliatorių spintas arba konteinerius ir maitinimo modulius, o ne transformatorius. Tai yra mastelio keitimo modelis, prie kurio suartėja megavatų klasės centrai Europoje ir Šiaurės Amerikoje, ir būtent todėl MIDA produktų linija apima spintas, integruotas stotis ir konteinerius, pastatytus aplink įprastus maitinimo modulius.

Trys formos veiksniai, viena mastelio keitimo istorija

BESS sprendimai didelės galios šakotuvams yra trijų suderinamų formų. Pasirinkimas nėra „arba“ sprendimas – brandūs šakotuvai veikia visais trimis būdais:

Vienijanti idėja: kiekvienas formos veiksnys kalba ta pačia EMS kalba ir naudoja tuos pačius konstrukcinius blokus – dvikryptį AC-DC konversiją, skysčiu aušinamus akumuliatorių stovus ir modulinius nuolatinės srovės maitinimo modulius. Operatorius gali pradėti nuo dviejų [integruotų BESS įkroviklių](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/), pridėti [BESS įkroviklio spintelę](https://www.midapower.com/bess-charger-cabinet/), kai sudaroma parko sutartis, ir įdėti [2 MWh konteinerį](https://www.midapower.com/bess-charger-container/), kai centras pasiekia megavatų mastą, turėdamas vieną valdymo platformą ir vieną priežiūros įgūdžių rinkinį.

Dydžių nustatymo metodika: nuo keturių įkroviklių iki dvidešimt keturių

Praktinis klausimas, kurį užduoda kiekvienas operatorius, yra „kiek akumuliatoriaus ir kada?“. Toliau pateikta dydžio nustatymo metodika pasiteisino transporto parkų depuose, greitkelių mazguose ir paskirties vietose:

1. Modeliuokite apkrovos kreivę.12 mėnesių numatomų seansų profilis: seansai per dieną, vidutinė energija vienam seansui ir atvykimo klasterizacija. Piko langas (paprastai 16:00–20:00 arba vidurdienis laivynams) apibrėžia iškrovimo langą. 2.Nustatykite šiandienos tinklo jungties dydį.Tik 60–70 % didžiausios įkrovimo paklausos sunaudokite kaip tinklo talpą. Skirtumą piko metu tiekia akumuliatorius. 3.Baterijos dydį parinkite pagal augimo etapą.Kiekvienas pajėgumo padidėjimas (pvz., +200 kWh) turėtų apimti ateinančius 18–24 apkrovos augimo mėnesius. Tai yra optimalus balansas tarp kapitalo efektyvumo ir pakartotinio pirkimo dažnumo. 4.Didinkite galią modulio žingsniais.Maitinimo moduliai (standartiniai 30–60 kW, 40–125 kW, aušinami skysčiu) keičia įkroviklio išvestį. Kadangi MIDA spintelėse modulius galima keisti be pertraukos, maitinimo atnaujinimui nereikia naujų įkroviklio korpusų. 5.Pakartotinai įvertinkite kas ketvirtį.Eismo duomenys naudojami slenkančiame plane; konteinerius galima pridėti įprasto pirkimo ciklo metu, kai panaudojimas viršija nustatytą ribą.

Žemiau esančioje lentelėje susiejamos tipinės centrų pakopos su BESS konfigūracijomis:

Megavatų riba: nuo 960 kW iki 2 MWh ir daugiau

Dėl didelio našumo elektrifikacijos įkrovimo stočių galia siekia daugiau nei 1 MW, o inžineriją keičia du veiksniai: įkroviklių galios lygis dabar siekia 600 kW–1,5 MW vienam kištukui (MCS sunkvežimiams), o šilumos valdymas tampa pagrindiniu apribojimu. Esant tokiam galios lygiui, privalomi 500 A+ skysčiu aušinami kabeliai ir skysčiu aušinami maitinimo moduliai – oro aušinimas tiesiog negali atmesti šilumos tankio. MIDA [skysčiu aušinami maitinimo moduliai](https://www.midapower.com/liquid-cooled-power-module/) (40–125 kW) ir 1000 V plataus įtampos diapazono architektūros palaiko megavatų klasės konfigūracijas, o pilnos [BESS įkrovimo stotelės](https://www.midapower.com/bess-charging-station/), pvz., 960 kW/2 MWh įrenginys ir 480 kW/1 MWh sistemos, sukurtos būtent šiam tikslui.

Elektros mazgų operatoriams perėjimas prie megavatų sustiprina mastelio keitimo principą: 2 MWh konteineris nėra didesnė spintelė, o kitos klasės energijos išteklius, maitinantis visą mazgo nuolatinės srovės magistralę. EMS arbitražo principu naudoja konteinerį, spinteles ir prijungtas transporto priemones, užtikrindama, kad ribinės vieno papildomo 600 kW kištuko pridėjimo išlaidos būtų maitinimo modulis ir kabelis, o ne pastotė.

Tinklelio apribojimai: kai BESS yra vienintelis plėtros kelias

Daugelis vertingiausių elektros energijos centrų vietų – tankiai apgyvendinti miesto rajonai, pramonės parkai, greitkelių aptarnavimo zonos – yra įsikūrusios perpildytuose elektros tiekimo tinkluose, kur elektros energijos tiekimo įmonė negali garantuoti papildomų pajėgumų daugelį metų. Šiose vietose BESS nėra ekonominis optimizavimas; tai yra technologija, leidžianti užtikrinti įkrovimą. Stotis nuolat naudoja sutartyje numatytus pajėgumus, kaupia energiją mažo eismo laikotarpiais (įskaitant naktį) ir tiekia įkrovimo galią, gerokai viršijančią prijungimo galią, skirtą ilgalaikiams langams. Operatoriai iš esmės sukuria privatų mikrotinklą ant apriboto tinklo paslaugos.

Toks veikimo režimas pakeičia rizikos profilį operatoriaus naudai: nereikia laukti dėl sujungimo, nėra elektros energijos perkrovų dėl paklausos ir garantuojamas pralaidumas klientams net ir tinklo piko metu. Tačiau projekte turi būti numatyta patikima izoliacijos apsauga ir tinklo kodekso reikalavimus atitinkantys inverteriai, kad mazgas sklandžiai atsijungtų elektros energijos tiekimo sutrikimų metu ir automatiškai vėl prisijungtų – tai patvirtina regioniniai sertifikatai (CE, UL, vietiniai tinklo kodeksai).

Veikimo aspektai dideliu mastu

Įrangos keitimas be operacijų masyvo lemia centro pelningumo mažėjimą. Keturi veiklos ramsčiai užtikrina augančio centro sveikatą:

1. Viena EMS, viena tiesa.Viena energijos valdymo platforma apjungia BESS įkrovimo būseną, įkroviklių apkrovą, matuojamą poreikį ir tinklo signalus. Fragmentuota kontrolė tarp tiekėjų yra dažniausias mastelio keitimo mazgų gedimo režimas. 2.OCPP 2.0.1 ir atvirieji protokolai.Įkrovikliai ir saugyklos turi turėti EMS reikmėms reikalingas valdymo ir telemetrijos sąsajas. OCPP 2.0.1 „SmartCharging“ ir įrenginių valdymo galimybės yra praktinis kelių išteklių koordinavimo pagrindas. 3.Šilumos valdymas kaip pirmos klasės sistema.Tiek akumuliatorių lentynų, tiek didelės galios modulių skystasis aušinimas turi būti integruotas į architektūrą, o ne pritvirtintas varžtais. Esant 960 kW mastui, net 10 % šiluminis sumažėjimas per metus reiškia šešiaženklius pajamų nuostolius. 4.Atleidimas iš darbo dėl pajamų.Įkrovimo stotelėje vieno įkroviklio gedimas yra kliento patirties įvykis, tačiau sugedusi greitosios medicinos pagalbos sistema (EMS) yra pajamų sutrikimas. Įdiekite atsarginius valdiklius, padalinkite nuolatinės srovės magistralę tarp konteinerių ir laikykite atsarginius maitinimo modulius vietoje – karštojo keitimo moduliai leidžia per 15 minučių pataisyti 3 dienų gedimą.

DUK

1. Kaip BESS pritaiko įkrovimo stotį masteliuojamam naudojimui?BESS atskiria įkrovimo galią nuo tinklo prijungimo galios. Operatoriai prideda įkroviklius ir akumuliatorių talpą palaipsniui, braižydami apriboto tinklo profilį, taip išvengdami transformatorių atnaujinimų ir sujungimo vėlavimų, kurie paprastai lemia plėtrą.

2. Kokie BESS dydžiai galimi didelės galios šakotuvams?Praktinis spektras apima nuo spintelių tipo įrenginių, kurių galia siekia 120–300 kWh, integruotų BESS įkroviklių, kurių galia siekia 200–625 kWh, ir konteinerinių sistemų, kurių galia siekia 800 kWh–2 MWh. MIDA linija apima visus tris formų veiksnius įprastose galios modulių platformose.

3. Ar galiu išplėsti BESS centrą nesustabdydamas jo veikimo?Taip. Modulinės spintos, konteineriai ir karštai keičiami maitinimo moduliai leidžia didinti pajėgumus, kol objektas toliau kraunasi. Plėtra yra viešųjų pirkimų, o ne statybos projektas.

4. Kokio dydžio tinklo jungtis reikalinga 480 kW mazgui su BESS?480 kW mazgas su 625 kWh–1 MWh BESS paprastai veikia su 250–400 kVA jungtimi. Baterija patenkina didžiausią paklausą, o tinklas – vidutinį profilį.

5. Kodėl megavatų mastu būtinas aušinimas skysčiu?Esant 600 kW–1,5 MW vienam kištukui, oro aušinimas negali atmesti galios elektronikos ir akumuliatorių stovų šilumos tankio. Skysčiu aušinami moduliai ir kabeliai išlaiko vardinę galią ir ilgaamžiškumą esant aukštoms aplinkos sąlygoms – tai būtina, kai mazgo galia viršija maždaug 480 kW.

6. Kaip išsirinkti spinteles, integruotas stotis ir konteinerius?Pritaikyti įrenginio formą prie augimo etapo: integruoti BESS įkrovikliai etapiniam diegimui, spintos papildomai talpai šalia esamų įkroviklių ir konteineriai energijos rezervams bei tinklo paslaugoms, kurių pajėgumas didesnis nei 1 MWh.

7. Kokį vaidmenį EMS atlieka mastelio keitimo mazge?EMS yra valdymo plokštuma, koordinuojanti akumuliatoriaus iškrovą, įkroviklio apkrovą, matuojamą poreikį ir tinklo signalus visuose įrenginiuose. Būtent tai leidžia daugiakonteineriams, daugiakrauniams įkrovikliams veikti kaip vienai patikimai, pajamas optimizuotai sistemai, o ne kaip dalių rinkiniui.