การจัดเก็บแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์แบบโมดูลาร์: จากสถาปัตยกรรมแบบวางซ้อนกันได้ไปจนถึงระบบตู้แบบรวม

อุปกรณ์จัดเก็บแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์แบบโมดูลาร์สร้างขึ้นจากแนวคิดเดียว นั่นคือ เพิ่มความจุด้วยการเพิ่มหน่วย ไม่ใช่โดยการแยกส่วนที่มีอยู่แล้วออกไป ปรับขนาดระบบสำหรับโหลดในปัจจุบัน ขยายเมื่อกรณีทางธุรกิจเปลี่ยนแปลง - บ่อยครั้งโดยไม่ต้องเดินสายใหม่หรือเปลี่ยนอุปกรณ์ครั้งใหญ่

ในทางปฏิบัติ แนวคิดดังกล่าวจะแสดงออกมาเป็นสองรูปแบบ โมดูลแบตเตอรี่แบบวางซ้อนกันได้ - หน่วย LFP แต่ละตัวในช่วง 5–10 kWh ที่เชื่อมต่อผ่านบัสบาร์ - ทำงานได้ดีสำหรับไซต์เชิงพาณิชย์ขนาดเล็กซึ่งมีความต้องการทั้งหมดไม่เกินสองสามร้อยกิโลวัตต์-ชั่วโมง ระบบตู้แบบรวมใช้ส่วนเสริมแบบเดียวกัน-ไม่-แทนที่ตรรกะและบรรจุหีบห่อในระดับที่สูงกว่า: เซลล์แบตเตอรี่, PCS, BMS, EMS, การจัดการระบายความร้อน และการระงับอัคคีภัยภายในตู้เดียวที่ทนทานต่อสภาพอากาศ โดยทั่วไปจะเริ่มต้นประมาณ 200 kWh ต่อหน่วย ทั้งสองขนาดโดยการเพิ่มหน่วย ความแตกต่างคือ "หน่วย" คืออะไร และจำนวนการบูรณาการที่ผู้ผลิตจัดการก่อนที่จะมาถึงไซต์ของคุณ

จุดเริ่มต้นโมดูลแบบวางซ้อนกันได้

โมดูลแบตเตอรี่แบบวางซ้อนกันได้นั้นใกล้เคียงกับการเสียบ-และ-เล่นเท่าที่พื้นที่จัดเก็บเชิงพาณิชย์ได้รับ แต่ละยูนิต - โดยปกติแล้วจะเป็นบล็อก LFP 48V หรือ 51.2V ที่กำลังไฟฟ้า 5–10 kWh - มี BMS คอยตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ อุณหภูมิ และสถานะการชาร์จของตัวเอง วางซ้อนกัน เชื่อมต่อผ่านบัสบาร์หรือขั้วต่อปลั๊ก-ด่วน จับคู่กับอินเวอร์เตอร์ที่เข้ากันได้ และระบบจะเห็นแบตเตอรีแบตเตอรีเพียงก้อนเดียว

เหตุผลที่รูปแบบนี้ใช้ได้กับโครงการ C&I ขนาดเล็กจึงใช้งานได้จริง โมดูลเดียวมีน้ำหนัก 45–55 กก. ผู้ติดตั้งสองคนสามารถพกพาไปได้ การขยายขนาด 10 kWh หมายถึงการเพิ่มกล่องหนึ่งใบและแรงงานอีก 15 นาที โดยไม่ต้องปรับแต่งห้องไฟฟ้าใหม่ และเนื่องจากแต่ละโมดูลรันการแยกข้อผิดพลาด BMS อิสระ เซลล์ที่อ่อนแอในโมดูลเดียวจะไม่ลบสตริง - BMS จะดึงโมดูลนั้นออฟไลน์ในขณะที่ส่วนที่เหลือทำงานต่อไป สิ่งดังกล่าวมีความสำคัญในสถานประกอบการเชิงพาณิชย์ที่มีการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนในช่วงชั่วโมงที่มีการเรียกเก็บเงินสูงสุดซึ่งมีมูลค่าเป็นดอลลาร์ติดอยู่

โมดูลที่วางซ้อนกันได้เริ่มตึงเครียดคือเมื่อคุณต้องการมากกว่าสองสามร้อยกิโลวัตต์-ชั่วโมง หรือเมื่อความเข้มข้นของการปั่นจักรยานผ่านพ้นไปหนึ่งครั้ง-หนึ่ง-วัน การลดจุดสูงสุดอย่างอ่อนโยนเพื่อให้ตอบสนองความต้องการเชิงรุกหรือการควบคุมความถี่ ณ จุดนั้น จำนวนการเชื่อมต่อระหว่าง-โมดูล ขีดจำกัดของการจัดการระบายความร้อนแบบกระจาย และความซับซ้อนของการขนานหน่วย BMS ขนาดเล็กหลายสิบหน่วยเริ่มส่งผลเสียต่อคุณ นั่นคือสิ่งที่ตู้แบบรวมเข้ามามีบทบาท

ภายในตู้รวม: ระบบย่อยเข้ากันได้อย่างไร

เพื่อแสดงให้เห็นว่าหน่วยโมดูลาร์บูรณาการที่สูงกว่านั้นมีลักษณะอย่างไร ต่อไปนี้คือวิธีการกำหนดค่าระบบย่อยหลักทั้ง 6 ระบบในตู้กลางแจ้งเชิงพาณิชย์ - โดยใช้ของเราระบบ 125kW/241kWhเป็นตัวอย่างหนึ่งของวิธีการสร้างผลิตภัณฑ์ประเภทนี้โดยทั่วไป

• ระบบแปลงพลังงาน (PCS) ตั้งอยู่ระหว่างด้าน DC ของแบตเตอรี่และโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับของโรงงาน ในหน่วยนี้เป็นโหมดกริดอินเวอร์เตอร์สองทิศทาง- 125kW - แบบผูกและปิด-, 380V/400V/415V สาม-เฟส, 50/60Hz สอง- ทิศทางหมายถึงฮาร์ดแวร์เดียวกันจะชาร์จจากโครงข่ายหรือพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงเวลาที่ถูกและผลักพลังงานที่เก็บไว้กลับไปยังโรงงานในช่วงที่มีอัตราสูงสุด
• ระบบการจัดการพลังงาน (EMS) จะเป็นผู้ตัดสินใจว่าเมื่อใด ตารางการลดจำนวนสูงสุด การเก็งกำไรของ TOU การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ด้วยตนเอง- การจัดส่งการตอบสนองความต้องการ - EMS คือสิ่งที่เปลี่ยนกล่องแบตเตอรี่ให้กลายเป็นสิ่งที่แสดงอยู่ในบิลค่าสาธารณูปโภคจริงๆ ระบบที่เข้าถึง SCADA API สามารถเชื่อมโยงกับการจัดการอาคารที่กว้างขึ้นหรือโครงสร้างพื้นฐานการควบคุมทางอุตสาหกรรม
• BMS ทำงานในระดับเซลล์ ในสาย LFP 240- ซีรีส์ จะตรวจสอบแรงดัน กระแส และอุณหภูมิต่อเซลล์ ปรับสมดุลการชาร์จอย่างแข็งขันเพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวของเซลล์ที่อ่อนแอ และติดตามสถานะประจุด้วยความแม่นยำ ±2% เราเคยเขียนมาก่อนเกี่ยวกับวิธีการคุณภาพของ BMS จะเป็นตัวกำหนด-ประสิทธิภาพของ BESS ในโลกที่แท้จริงบ่อยกว่าเกรดของเซลล์ - นี่คือเลเยอร์ที่เล่นออกมา
• สวิตช์การถ่ายโอนแบบคงที่ (STS) จัดการการเปลี่ยนจากกริด-เป็น-ปิด-ภายในเวลาต่ำกว่า 20 มิลลิวินาที - เร็วเพียงพอที่เซิร์ฟเวอร์ การทำความเย็น และการควบคุมการผลิตจะไม่บันทึกการหยุดชะงัก ไม่ใช่ทุกตู้จะมีตู้นี้ แต่สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่ต้องมีช่องว่างในการสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 10 วินาที ตู้ดังกล่าวจะเข้ามาแทนที่ความต้องการ UPS แยกต่างหาก
• การจัดการระบายความร้อน: เวอร์ชันระบายความร้อนด้วยอากาศ-ใช้การระบายอากาศแบบบังคับระดับ IP55 ซึ่งเพียงพอสำหรับการปั่นจักรยานปานกลางในสภาพอากาศอบอุ่น การกำหนดค่า-การระบายความร้อนด้วยของเหลวใช้เพลตความเย็นไกลคอลสำหรับเซลล์ ±2 องศา-ถึง-ความสม่ำเสมอของเซลล์ - ซึ่งคุ้มค่ากับต้นทุนในการใช้งาน-รอบสูงหรือ-สภาพอากาศที่ร้อน
• การระงับอัคคีภัยมีสามขั้นตอน ได้แก่ การตรวจจับควัน/ก๊าซ การตอบสนองอย่างรวดเร็วของละอองลอย และการเกิดเพอร์ฟลูออโรเฮกซาโนนที่ท่วมท้นหากมีการแพร่กระจายของความร้อน สารตกค้างเป็นศูนย์- ดังนั้นระบบจึงสามารถรีสตาร์ทได้แทนที่จะถูกตัดออก

แต่ละตู้เหล่านี้เป็นหน่วยที่สมบูรณ์ การขยายหมายถึงการเพิ่มอีกอันหนึ่ง นั่นคือการเพิ่มแบบเดียวกัน-อย่า-แทนที่หลักการเป็นโมดูลที่ซ้อนกันได้ เพียงในระดับที่แตกต่างกัน - และด้วยการบูรณาการที่ทำไปแล้วที่โรงงานแทนที่จะดำเนินการบนไซต์ของคุณ

รูปแบบใดรูปแบบหนึ่งที่ช่วยแก้ไข-ธุรกิจขนาดกลาง

ไม่ว่าจะสร้างจากโมดูลแบบวางซ้อนกันได้หรือจัดส่งเป็นตู้แบบรวม มูลค่าเชิงพาณิชย์จะเท่าเดิม: ขนาดสำหรับวันนี้ ขยายได้เมื่อเหมาะสม

การโกนขั้นสูงสุดคือจุดเริ่มต้นของโครงการจัดเก็บข้อมูล C&I ส่วนใหญ่ โรงงานผู้ผลิตขนาดเล็กแห่งหนึ่งซึ่งดึงความต้องการสูงสุด 150 kW ที่ค่าใช้จ่ายความต้องการ $15/kW จะจ่าย $2,250 ต่อเดือนเพียงสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วนั้น - ซึ่งมักจะขับเคลื่อนด้วยเครื่องจักรกลหนักชิ้นเดียวที่ทำงานในช่วงเวลาบ่าย 2 ชั่วโมง ระบบโมดูลาร์ขนาด 100 kWh ลดพลังงานลง 50 kW จากจุดสูงสุดนั้น ประหยัดเงินได้ 750 เหรียญสหรัฐต่อเดือน และไม่ต้องการให้ร้านค้าคาดเดาว่าสายการผลิตที่สองจะมาในปีหน้าหรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นพวกเขาจะเพิ่มความจุ หากไม่เป็นเช่นนั้น แสดงว่าพวกเขาไม่ได้สร้างมากเกินไป

การบริโภคพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยตนเอง-เป็นไปตามตรรกะเดียวกัน คลังสินค้าที่มีแผงอาร์เรย์บนหลังคาขนาด 50 kW ซึ่งส่งออกส่วนเกินที่ 0.04–$0.08/kWh สามารถเปลี่ยนเส้นทางพลังงานนั้นเพื่อชดเชยการบริโภคช่วงเย็นที่ 0.20–0.35 ดอลลาร์ ขนาดพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับโปรไฟล์โหลดที่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงทางธุรกิจ - สถาปัตยกรรมโมดูลาร์ดูดซับสิ่งนั้น

พลังงานสำรองปัดเศษมันออกไป การดำเนินการค้าปลีกต้องใช้พลังงาน 30 kWh สำหรับ POS เครื่องทำความเย็น และการรักษาความปลอดภัย ในช่วงเวลาไฟฟ้าดับนาน 4 ชั่วโมง ห้องข้อมูลขนาดเล็กต้องการพลังงาน 80 kWh การเริ่มต้นจากเล็กๆ น้อยๆ และปรับขนาดตามประสบการณ์การหยุดทำงานจริง จะต้องคาดเดาตัวเลขและค้นพบว่าคุณมีขนาดใหญ่เกินไปหรือมีความเสี่ยง

เมื่อใดควรใช้อันไหน

โมดูลที่ซ้อนกันได้มีแนวโน้มที่จะเหมาะสมในการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก - ร้านค้า คลังสินค้าขนาดเล็ก อาคารสำนักงาน - ซึ่งพื้นที่จัดเก็บทั้งหมดอยู่ภายใต้สองสามร้อยกิโลวัตต์- ชั่วโมง และการปั่นจักรยานอยู่ในระดับปานกลาง ต้นทุนเริ่มต้นต่ำ การติดตั้งรวดเร็ว และการเพิ่มความจุในภายหลังก็ทำได้ตรงไปตรงมา

มีหลายปัจจัยที่ผลักดันโครงการไปสู่ตู้แบบรวมแทน:

• ความต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลจะอยู่ในช่วงหลาย-ร้อย-กิโลวัตต์ชั่วโมงและสูงกว่านั้น ซึ่งการจัดการโมดูลหลายสิบโมดูลจะสร้างความซับซ้อน-จุดการเชื่อมต่อ
• การหมุนเวียนรายวันเชิงรุก - การโกนสูงสุดบวกกับการตอบสนองความต้องการ หรือหลายรอบต่อวัน - โดยที่-การจัดการระบายความร้อนแบบรวมของโรงงานรองรับได้ดีกว่าการระบายความร้อนแบบกระจายในโมดูลที่แยกจากกัน
• พื้นที่ใช้งานในพื้นที่จำกัด โดยที่ความหนาแน่นของพลังงานต่อตารางเมตรมีความสำคัญ
• ความต้องการในการจัดส่งแบบครบวงจร: หนึ่งกล่อง การทดสอบการใช้งานหนึ่งรายการ ผู้รับประกันหนึ่งราย

ไม่มีเส้นแบ่งที่ชัดเจนระหว่างทั้งสอง การหมุนเวียนไซต์งานขนาด 200 kWh เบา ๆ สามารถทำงานได้ทั้งสองวิธี ไซต์งานขนาด 200 kWh ที่มีการโกนสูงสุดรายวันอย่างเข้มข้นพร้อมการตอบสนองต่อความต้องการมักจะทำงานได้สม่ำเสมอมากขึ้นด้วยระบบบูรณาการที่BMS การจัดการระบายความร้อน และการแปลงพลังงานได้รับการออกแบบร่วมกัน.

ทำไมต้อง LFP ในทั้งสองรูปแบบ

แบตเตอรี่เชิงพาณิชย์แบบโมดูลาร์เกือบทุกตัวที่ - วางซ้อนกันได้หรือในตู้ - ใช้เซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต การสลายตัวเนื่องจากความร้อนของ LFP อยู่ที่ 270 องศา เทียบกับ 210 องศาสำหรับ NMC ส่วนต่าง 60- องศานั้นคือสิ่งที่ทำให้การใช้งานเชิงพาณิชย์ระดับภายในอาคารใช้งานได้จริง โดยไม่ต้องมีโครงสร้างพื้นฐานปราบปรามที่ซับซ้อน NMC บรรจุพลังงานมากขึ้นต่อลิตร แต่หน้าต่างระบายความร้อนที่แคบกว่าจะทำให้ต้นทุนของตู้และตัวระงับเพิ่มขึ้น ซึ่งมักจะกินข้อได้เปรียบด้านความหนาแน่น

LFP ยังหมุนเวียนนานขึ้นอีกด้วย หน้าที่การโกนสูงสุดในเชิงพาณิชย์-ที่ระดับความลึก 80% ของการคายประจุ โดยทั่วไปแล้วจะใช้งานได้ 5,000–6,000 รอบเต็ม - 13+ ปีในการใช้งานทุกวัน - ก่อนที่แบตเตอรี่จะถึง 80% ของความจุเดิม การทดสอบของ Sandia National Laboratories แสดงให้เห็นว่า LFP สูงถึง 10,000 รอบภายใต้สภาวะที่ได้รับการควบคุม เมื่อเทียบกับช่วงวงจร 2,000–4,000 ของ NMC การเปรียบเทียบต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของนั้นยากที่จะโต้แย้ง และเนื่องจาก LFP ใช้เหล็กและฟอสเฟตแทนโคบอลต์และนิกเกิล ราคาวัตถุดิบจึงมีเสถียรภาพมากขึ้น - ซึ่งเกี่ยวข้องเมื่อคุณซื้อโมดูลส่วนขยายในปีที่ 4 ด้วยต้นทุนที่คุณต้องคาดการณ์ในวันนี้

การกำหนดขนาด: เริ่มต้นให้เล็กกว่าที่คุณคิด

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในโครงการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลแบบโมดูลาร์เชิงพาณิชย์คือการซื้อล่วงหน้ามากเกินไป จุดเด่นของสถาปัตยกรรมนี้คือคุณไม่จำเป็นต้องเดาให้ถูกต้องตั้งแต่วันแรก

สำหรับการโกนสูงสุด ให้ดึงข้อมูลมิเตอร์ช่วงเวลา 15 นาทีเป็นเวลา 12 เดือน ค้นหาว่าเมื่อใดที่มีความต้องการถึงจุดสูงสุด ใช้ได้นานแค่ไหน การโกนแต่ละครั้งจะทำให้คุณอยู่ในระดับที่ต่ำกว่ามากน้อยเพียงใด โรงงานที่ใช้กำลังไฟฟ้า 300 kWh/วัน มักจะต้องการพื้นที่จัดเก็บเพียง 50–80 kWh หากจุดสูงสุดนั้นกระจุกตัวอยู่ในหน้าต่างที่คาดเดาได้ เริ่มต้นที่นั่น ตรวจสอบความถูกต้องมากกว่าสองรอบบิล จากนั้นตัดสินใจว่าการขยายตัวสมเหตุสมผลตามข้อมูลจริงหรือไม่

บทความเกี่ยวกับประสิทธิภาพและขนาดของแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงครอบคลุมการตัดสินใจระดับแรงดันไฟฟ้า-ในระดับเชิงลึกมากขึ้น - สูง-กลุ่มแรงดันไฟฟ้าให้ประสิทธิภาพการจ่ายไฟแบบไปกลับดีกว่าระบบ 48V ประมาณ 5%{4}} และลดต้นทุนการเดินสายบนสายเคเบิลเชิงพาณิชย์ที่มีระยะเวลานานขึ้น

กฎข้อหนึ่งที่ควรทำซ้ำ: อย่าผสมแบรนด์โมดูลหรือความจุพร้อมกัน การใช้งาน BMS ที่แตกต่างกันจะใช้เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าและ-ตรรกะการจำกัดกระแสที่แตกต่างกัน ระบบจะตั้งค่าเริ่มต้นไว้ที่ค่าใดก็ตามที่อนุรักษ์นิยมมากที่สุด และความจุที่ไม่ตรงกันทำให้เกิดการหมุนเวียนที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะทำให้โมดูลขนาดเล็กเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ผู้ผลิตเดียวกัน รุ่นเดียวกัน วันผลิตเดียวกัน

ตลาดกำลังมุ่งหน้าไปที่ใด

สถาปัตยกรรมแรงดันสูง-ที่วางซ้อนกันได้ - 90V ถึง 400V+ ต่อสแต็ก - กำลังกลายเป็นมาตรฐานสำหรับการจัดเก็บข้อมูลเชิงพาณิชย์ แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงกระแสไฟฟ้าที่ลดลงที่เอาต์พุตกำลังเดียวกัน: สายเคเบิลที่บางกว่า เบรกเกอร์ขนาดเล็กกว่า และการสูญเสียความร้อนน้อยลง ในการติดตั้งโดยใช้สายเคเบิลยาว 20+ เมตร ยอดคงเหลือ-ของ-การประหยัดระบบจะเพิ่มขึ้น ที่สุดการกำหนดค่าแบบวางซ้อนแรงดันไฟฟ้าสูง-ได้ขณะนี้รองรับความเข้ากันได้กับระบบนิเวศอินเวอร์เตอร์ Deye, Growatt, Goodwe, SMA และ Victron บัสบาร์เชื่อมต่อด่วน-ฟรี-กำลังปรากฏขึ้นพร้อมกับ - เพิ่ม 10 kWh ใน 15 นาที โดยไม่มีเครื่องมือใดเปลี่ยนแปลงความประหยัดของการขยายตามระยะ

รูปแบบเซลล์ 314Ah แทนที่ 280Ah ทั้งในโมดูลแบบวางซ้อนกันได้และตู้แบบรวม จำนวนเซลล์ต่อโมดูลที่น้อยลงหมายถึงจุดเชื่อมต่อที่น้อยลง การกระจายกระแสที่ดีขึ้น และการจัดการ BMS ที่ง่ายขึ้น เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ให้ประโยชน์แก่ผลิตภัณฑ์ทั้งสองประเภทเท่าเทียมกัน

คำถามที่พบบ่อย