Wyjaśnienie, w jaki sposób wiele kontenerów akumulatorowych (BESS) jest łączonych równolegle i sterowanych centralnie za pomocą systemu EMS lub SCADA.
Państwa zapotrzebowanie na energię rośnie, ale sieć jest przepełniona, obciążenia szczytowe wzrastają, a jeden kontener do magazynowania energii po prostu nie wystarcza. Jak dokładnie wygląda połączenie kilku kontenerów z akumulatorami – pod względem technicznym, operacyjnym oraz z punktu widzenia uzasadnienia biznesowego?
Ta strona pomoże Państwu w tym zakresie. Przyjrzymy się bliżej, co się dzieje, gdy wykorzystują Państwo więcej niż jeden kontener akumulatorowy i chcą Państwo, aby funkcjonowały one jako jeden system magazynowania energii. Dowiedzą się Państwo, jaką rolę odgrywają system zarządzania akumulatorami (BMS) i falownik, w jaki sposób zorganizowane jest sterowanie i zabezpieczenia oraz kiedy warto rozbudowywać system w sposób modułowy w celu wyrównywania szczytów zapotrzebowania, zapobiegania przeciążeniom sieci, zapewnienia zasilania poza siecią lub stworzenia infrastruktury ładowania. Dzięki temu będą Państwo mogli podjąć świadomą decyzję, czy i w jaki sposób chcą Państwo rozbudować system.
Dlaczego warto łączyć ze sobą kilka pojemników na baterie?
Firmy decydują się na połączenie kilku kontenerów akumulatorowych, gdy pojedynczy kontener do magazynowania energii nie jest już w stanie sprostać wymaganej mocy, niezbędnej pojemności magazynowej w kWh lub dynamice ich projektów. Zamiast jednego, niezwykle dużego systemu stacjonarnego, można w ten sposób zbudować modułowy system magazynowania energii, który będzie rozwijał się wraz z firmą.
Typowe sytuacje, w których połączenie ma sens
- Rosnące zapotrzebowanie na moc – najpierw tylko wyrównanie szczytowego obciążenia, a później także dodatkowa infrastruktura ładowania dla wózków widłowych, ciężarówek lub sprzętu budowlanego? Dzięki równoległemu wykorzystaniu kilku kontenerów akumulatorowych można stopniowo zwiększać zarówno moc, jak i pojemność energetyczną.
- Podział na etapy według projektu lub lokalizacji W budownictwie lub przemyśle zapotrzebowanie może się zmieniać w zależności od etapu projektu. Kilka kontenerów z bateriami można łatwo przenosić i przestawiać między projektami lub lokalizacjami zakładów.
- Przeciążenia sieci i rozbudowa Rolnicy i przedsiębiorstwa przemysłowe, które wdrażają rozwiązania w zakresie przeciążenia sieci lub wyrównywania szczytów zapotrzebowania, mogą w późniejszym czasie zainstalować dodatkowe kontenery, jeśli wzrośnie produkcja (na przykład energia fotowoltaiczna) lub zużycie.
- Infrastruktura ładowania i zasilanie poza siecią W przypadku większych stacji ładowania lub (tymczasowych) zastosowań poza siecią w budownictwie i transporcie często praktyczniejsze jest wykorzystanie kilku połączonych ze sobą kontenerów niż jednej stacjonarnej megabaterii.
- Elastyczne wykorzystanie i modele BAAS W ramach modelu „Battery-as-a-Service” można dodawać lub usuwać kontenery w zależności od umów i pór roku; dzięki temu bateria biznesowa pozostaje elastycznym zasobem operacyjnym, a nie sztywną instalacją.
Więcej informacji na temat zastosowania kontenera akumulatorowego w środowiskach przemysłowych znajdziesz na stronie produktu.
Jak technicznie przebiega łączenie kontenerów akumulatorowych?
W przypadku połączenia kilku kontenerów akumulatorowych system z zewnątrz wygląda jak jedna wielka „czarna skrzynka”, ale wewnątrz ma w rzeczywistości budowę modułową. Jest to korzystne dla projektowania, zarządzania i rozbudowy profesjonalnych systemów magazynowania energii przeznaczonych do wyrównywania szczytów zapotrzebowania, łagodzenia przeciążeń sieci, zasilania poza siecią oraz infrastruktury ładowania.
Montaż w jednym kontenerze
Każdy kontener do magazynowania energii lub kontener z akumulatorami składa się wewnętrznie z:
- Moduły akumulatorowe: najmniejsze powtarzalne jednostki składające się z ogniw.
- Szafy: konstrukcja, w której wiele modułów jest połączonych szeregowo lub równolegle.
- Lokalny system zarządzania akumulatorami (BMS) na każdą szafę lub kontener, który monitoruje napięcie, prąd i temperaturę oraz równoważy ogniwa.
System BMS zapewnia, że każda szafa pozostaje w bezpiecznych granicach, oraz przekazuje komunikaty o stanie i błędach do wyższego poziomu systemu.
Od prądu stałego w kontenerze do prądu przemiennego w instalacji
Moduły akumulatorowe dostarczają prąd stały (DC). W celu podłączenia do sieci lub instalacji każdy kontener (lub grupa kontenerów) posiada własny:
- Zainstalowano falownik / PCS (Power Conversion System), który przekształca prąd stały (DC) na prąd zmienny (AC);
- Zainstalowano zabezpieczenia (wyłączniki, bezpieczniki, urządzenia pomiarowe).
Zazwyczaj te falowniki:
- Z ich stronami prądu przemiennego podłączonymi równolegle do wspólnej szyny prądu przemiennego.
- Od tej szyny przez transformator powiązane z:
- publiczna sieć energetyczna, lub
- wewnętrzna instalacja zakładowa lub mikrosieć.
W ten sposób zestaw połączonych systemów akumulatorowych tworzy jeden skalowalny system magazynowania energii, podczas gdy każdy kontener funkcjonalnie pozostaje odrębnym „blokiem”.
Rola inżynierii: napięcia, prądy zwarciowe i selektywność
W systemach komercyjnych i przemysłowych wszystkie parametry elektryczne są celowo projektowane. Na przykład:
- wybrany poziom napięcia po stronie prądu stałego i prądu przemiennego;
- obliczone prądy zwarciowe w różnych scenariuszach eksploatacyjnych i awaryjnych;
- selektywność zabezpieczeń, tak aby w razie awarii wyłączona została tylko niezbędna część.
Szczegółowe schematy typowej konfiguracji Boltainer składającej się z wielu kontenerów wymagają opracowania technicznego i walidacji dostosowanych do konkretnego projektu. [Wymagane: obliczenia zweryfikowane przez inżyniera]
BMS, falownik i EMS: tak działa sterowanie jako jeden system
W każdym kontenerze akumulatorowym lub kontenerze do magazynowania energii sterowanie rozpoczyna się od systemu zarządzania akumulatorami (BMS). System BMS nieustannie monitoruje poszczególne ogniwa pod kątem napięcia, temperatury i prądu. Dzięki temu zapobiega przeładowaniu i zbyt głębokiemu rozładowaniu oraz interweniuje w przypadku odchyleni od normy. Ponadto system BMS oblicza stan naładowania (State of Charge, SoC), a często także stan techniczny (State of Health, SoH). Dzięki temu dla każdego kontenera wiadomo dokładnie, ile energii jest dostępne i jaki poziom mocy jest bezpieczny.
Pomiędzy akumulatorem a instalacją prądu przemiennego znajduje się falownik lub system konwersji mocy (PCS). Przekształca on prąd stały (DC) z akumulatora na prąd przemienny (AC) dla sieci, lub odwrotnie podczas ładowania. Falownik reguluje:
- zdolność załadunkowa i rozładunkowa na kontener
- współczynnik mocy i jakość sieci
- przełączanie między trybem pracy w sieci a trybem pracy poza siecią (w zależności od konfiguracji)
Podczas gdy system BMS monitoruje stan „akumulatora”, a falownik – stan „sieci”, system zarządzania energią (EMS) monitoruje cały system magazynowania energii oraz procesy operacyjne przedsiębiorstwa. W przypadku wielu kontenerów akumulatorowych system EMS łączy wszystkie dane z systemów BMS i falowników w jeden wirtualny akumulator przedsiębiorstwa. Nie sterujesz więc pięcioma oddzielnymi kontenerami akumulatorowymi, lecz jedną logiczną całością.
System EMS podejmuje decyzje w oparciu m.in. o:
- aktualne i przyszłe stawki za energię
- obciążenie sieci i dostępna przepustowość łącza
- Wytwarzanie energii fotowoltaicznej i prognoza pogody
- profile zużycia (maszyny, chłodzenie, infrastruktura ładowania, plac budowy itp.)
W ten sposób system może automatycznie optymalizować działanie w takich zastosowaniach, jak wyrównywanie szczytów zapotrzebowania, arbitraż energetyczny i zarządzanie przeciążeniami, zgodnie z ustaloną przez Państwa strategią. Ta sama architektura płynnie integruje się z rozwiązaniami takimi jak kontenery akumulatorowe do magazynowania energii dla przedsiębiorstw.
W przypadku rozwiązań Boltainer standardowe funkcje EMS i interfejsy są dostępne lub mogą zostać zintegrowane, nawet w przypadku wielu połączonych kontenerów: [Wymagane: opis standardowych funkcji EMS i opcji integracji w systemach Boltainer, zweryfikowany przez inżyniera]
Kwestie praktyczne, bezpieczeństwo i kolejny krok
W przypadku wielu kontenerów akumulatorowych nie chodzi tylko o zwiększenie pojemności. Chcesz mieć pewność, że całość jest dopracowana: pod względem technicznym, organizacyjnym i bezpieczeństwa – zarówno teraz, jak i w przypadku przyszłej rozbudowy.
Koordynacja: operator sieci, instalator i przepustowość sieci
Zawsze należy rozpocząć od wspólnej analizy sytuacji wraz z instalatorem oraz, w razie potrzeby, operatorem sieci. Do ważnych pytań należą między innymi:
- Jaka moc przyłączeniowa jest obecnie dostępna na podstawie umowy dla Państwa terenu?
- Jaka jest maksymalna dopuszczalna moc oddawania lub poboru energii?
- W jaki sposób planowana pojemność akumulatorów ma się do Państwa systemu redukcji szczytowego zapotrzebowania na energię, infrastruktury ładowania oraz instalacji wytwórczych?
W ten sposób unikną Państwo konieczności późniejszego zmniejszenia skali projektu systemu magazynowania energii.
Przestrzeń, logistyka i bezpieczeństwo na terenie obiektu
W przypadku większej liczby kontenerów do magazynowania energii potrzeba czegoś więcej niż tylko metrów kwadratowych:
- Logistyka: trasy dostaw i wywozu kontenerów, dostępność dla dźwigu lub ciężarówki, podłoże i nośność.
- Infrastruktura: trasy kablowe, szafy średniego i niskiego napięcia, lokalizacja falowników, dostęp w celu konserwacji.
- Bezpieczeństwo:
- wykrywanie pożarów i przekazywanie sygnałów alarmowych
- wyraźnie oznaczone hamulce awaryjne i oznakowanie
- ogrodzenia, kontrola dostępu i drogi ewakuacyjne
- uzgodnienia z zespołem ratownictwa zakładowego i strażą pożarną dotyczące scenariuszy i miejsc zgromadzenia
W zależności od gminy i konfiguracji mogą obowiązywać wymogi dotyczące zgłoszenia lub uzyskania pozwolenia; należy to z wyprzedzeniem uzgodnić ze swoim doradcą i właściwym organem.
[Potrzebne: lista kontrolna zweryfikowana przez inżynierów, zawierająca standardowe warunki ramowe dla projektów obejmujących wiele kontenerów akumulatorowych]
Kolejny krok: scenariusze i wymiarowanie za pomocą programu Boltainer
Boltainer pomaga w opracowywaniu scenariuszy: od jednego do wielu kontenerów akumulatorowych, z możliwością rozbudowy w celu uzyskania dodatkowej pojemności lub w ramach modelu „Battery-as-a-Service”. Dostosowujemy to również do Państwa celów energetycznych: wyrównywanie szczytów zapotrzebowania, zarządzanie przeciążeniami, arbitraż energetyczny lub infrastruktura ładowania z wykorzystaniem akumulatora przemysłowego.
Chcesz wiedzieć, ile kontenerów faktycznie będziesz potrzebować i jakie konfiguracje są sensowne w poszczególnych etapach? Poproś o niezobowiązującą poradę lub symulację projektu, abyś mógł podjąć przemyślaną decyzję dotyczącą inwestycji i tempa wdrażania.
Często zadawane pytania
Wiele pytań dotyczących łączenia kontenerów akumulatorowych dotyczy konfiguracji, możliwości rozbudowy i pozwoleń. Poniżej znajdziesz krótkie, praktyczne odpowiedzi, które pomogą Ci podjąć właściwe decyzje dotyczące Twojej instalacji.
Czy pojemniki akumulatorowe można również łączyć szeregowo zamiast równolegle?
Komercyjne kontenery akumulatorowe są niemal zawsze projektowane w taki sposób, że wewnętrzne ogniwa i moduły są już ustawione na odpowiedni poziom napięcia. Na poziomie systemu wiele kontenerów jest zazwyczaj połączonych równolegle po stronie prądu przemiennego za pośrednictwem falowników oraz punktu przyłączenia do sieci lub mikrosieci. Dokładna konfiguracja jest dostosowywana indywidualnie i zależy od mocy, zastosowania oraz wymagań bezpieczeństwa. Firma Boltainer doradza w ramach każdego projektu w zakresie bezpiecznej i wydajnej konfiguracji systemu magazynowania energii.
Jak łatwo jest później dodać dodatkowe pojemniki na baterie do istniejącej instalacji?
Kontenery akumulatorowe mają charakter modułowy, dzięki czemu często możliwe jest ich rozbudowanie, o ile w projekcie uwzględniono odpowiednią przestrzeń, przyłącze sieciowe oraz rezerwę mocy w infrastrukturze. Należy wziąć pod uwagę przepustowość kabli, transformatora i falowników, a także miejsce na dodatkowe kontenery oraz przegrody przeciwpożarowe. Firma Boltainer może już na etapie wstępnego projektowania uwzględnić przyszły rozwój. Każda rozbudowa jest następnie ponownie oceniana pod kątem technicznym i instalacyjnym przed jej realizacją.
Czy operator sieci zawsze zezwala na połączenie kilku kontenerów akumulatorowych?
Projekty o znacznej mocy i obejmujące wiele kontenerów akumulatorowych często wymagają uzgodnienia z operatorem sieci. W zależności od lokalizacji, mocy i profilu użytkowania mogą obowiązywać wymogi zgłoszeniowe, analizy przyłączeniowe lub procedury uzyskiwania pozwoleń. Boltainer posiada doświadczenie w realizacji projektów na obszarach, gdzie występują przeciążenia sieci, i może pomóc w ustaleniu warunków ramowych, procedur oraz harmonogramów z operatorem sieci, nie gwarantując jednak z góry pozytywnego wyniku. Jeśli chcesz dowiedzieć się, jakie możliwości istnieją w Twojej lokalizacji, poproś o niezobowiązującą konsultację lub symulację projektu, aby firma Boltainer mogła opracować optymalną konfigurację i analizę biznesową dla instalacji składającej się z wielu kontenerów akumulatorowych.