Kaip aukštos įtampos akumuliatorių sistema jungiama su kitais energijos įrenginiais

Perėjimas nuo paprastų akumuliatorių rezervinio maitinimo prie visiškai integruotų energijos ekosistemų radikaliai pakeitė inžinierių energijos infrastruktūros projektavimo būdą. Šio pokyčio centre yra aukštos įtampos akumuliatorių sistema – produktų kategorija, kuri išsiskiria būtent dėl savo gebėjimo vienu metu jungtis su keliais energijos įrenginiais, su jais bendrauti ir juos optimizuoti. Suprasti, kaip veikia šie tarpusavio ryšiai, yra būtina kiekvienam, kuris parenka, montuoja ar eksploatuoja šiuolaikines energijos kaupimo sistemas.

Kodėl įtampos architektūra svarbi integracijai

Pirmasis ir svarbiausias sprendimas bet kurio energijos kaupimo sistemos diegime yra įtampos architektūra. Žemo įtampos sistemos, kurios paprastai veikia 48 V įtampoje, reikalauja didelių srovių, kad būtų pasiektas toks pat galios lygis kaip aukštesnės įtampos alternatyvose. Tai sukelia tikrus inžinerinius sunkumus: sunkesniems laidams, didesniems varžos nuostoliams, intensyvesniam šilumos išsiskyrimui ir galiausiai žemesnei ciklinės veiklos efektyvumui.

Aukštos įtampos akumuliatorių sistemos, pvz., Helio HN-HVS5, veikia įtampos diapazone nuo 204,8 V iki 614,4 V, kuris pasiekiamas sujungiant nuosekliai 2–6 modulinius 102,4 V akumuliatorių blokus. Tokia konfigūracija leidžia akumuliatorių bankui tiesiogiai sąveikauti su aukštos įtampos nuolatinės srovės (DC) magistrale, kurią naudoja tinklui prijungtos arba hibridinės keitiklių sistemos, taip palaikant srovę valdomame lygyje net ir tiekiant didelį galios išėjimą. Rezultatas – švelnesnis ir efektyvesnis energijos kelias nuo gamybos per kaupimą iki vartojimo.

Invertoriaus suderinamumas: vartų sąsaja

Svarbiausias bet kurios aukštos įtampos akumuliatorių sistemos integracijos taškas yra keitiklis. Šiuolaikiniai aukštos įtampos hibridiniai keitikliai, kuriuos gamina tokios įmonės kaip SolarEdge, Sungrow, Goodwe, Growatt ir Huawei, suprojektuoti taip, kad priimtų akumuliatorių nuolatinės srovės (DC) magistralės įtampą 200–700 V+ diapazone. Helio aukštos įtampos platforma tiksliai atitinka šį veikimo diapazoną, todėl Helio akumuliatorių moduliai gali būti naudojami kaip tiesioginės talpos plėtros galimybės projektuose, kuriuose jau naudojami šie keitiklių prekės ženklai.

Ryšys tarp baterijų valdymo sistemos (BMS) ir keitiklio užtikrinamas naudojant standartizuotus protokolus. CAN magistralės ir RS485 sąsajos, įmontuotos į Helio BMS valdymo dėžutę, leidžia realiuoju laiku keistis duomenimis: įkrovos būsenos, elementų temperatūros, įkrovos ir iškrovos srovės ribų bei gedimo būsenos informacija. Šie telemetriniai duomenys leidžia keitikliui dinamiškai valdyti įkrovos kreives, neleisdami perįkrauti baterijų ciklo pabaigoje ir apsaugant elementų ilgaamžiškumą per tūkstančius įkrovos–iškrovos ciklų.

Iš praktinės šios BMS ir keitiklio sąryšio pusės tai leidžia įdiegti protingas funkcijas, tokias kaip naudojimo laiko optimizavimas, viršūnių suapvalinimas ir paklausos atsakymas. Keitiklis ne tik akliškai tiekia ir ima srovę – jis priima informuotus sprendimus remdamasis realiuoju baterijos būsenos duomenimis, kuriuos pateikia BMS.

Tarp tinklo sąveikos ir atvirkštinio tiekimo valdymo

Aukštos įtampos akumuliatorių sistema, veikianti tinklo prijungtoje įrenginyje, turi sąveikauti protingai su naudingumo tiekimo šaltiniu. Invertorius valdo šią ribą, tačiau akumuliatorių sistemos įtampa ir talpa nustato veikimo ribas. Per laikotarpius, kai saulės energijos gamyba yra per didelė, invertorius nukreipia perteklinę energiją į akumuliatorių banką iki 100 A įkrovos srovės (Helio HN-HVS5 specifikacija), kaupdamas energiją, kuri kitaip būtų apribojama arba eksportuojama nepalankiais atvirkštinio tiekimo tarifais.

Kai kyla tinklo nutraukimai arba viršutinės apkrovos laikotarpiai, baterija išsikrauna per keitiklį, kad tiektų kintamosios srovės apkrovas. Įrenginiuose su keliais lygiagrečiai veikiančiais Helio bokštais – palaikoma iki penkių bokštų – sistema tiesiškai padidina talpą be įtampų suderinimo problemų, nes visi bokštai turi tą pačią nominalią įtampų architektūrą. Ši daugybokštinė lygiagretinimo konfigūracija ypač naudinga taikymams, kuriems viename įrenginyje reikia 50 kWh–150 kWh naudingos saugyklos talpos.

Komercinėse ir pramoninėse Helio HL605 sistemos įdiegimuose įtampų diapazonas išsiplėšia dar labiau – nuo 102 V iki 972 V nuolatinės srovės, priklausomai nuo nuolatinės srovės 51,2 V modulių skaičiaus, sujungtų nuosekliai (nuo 2 iki 19 modulių). Ši aukštos įtampos galimybė leidžia tiesiogiai prijungti prie didelių komercinių keitiklių ir galios keitimo sistemų be tarpinių pakeliamųjų transformatorių, dar labiau supaprastinant sistemą ir sumažinant energijos nuostolius.

Saulės fotovoltinės (PV) elektrinės integracija

Tipiško saulės energijos ir akumuliatorių sistemos įrenginyje saulės fotovoltinė (PV) sistema prijungiama prie inversinio įtaiso MPPT (maksimalaus galios taško sekimo) įėjimo. Akumuliatorių sistema prijungiama prie inversinio įtaiso baterijos nuolatinės srovės (DC) prievado. Inversinis įtaisas koordinuoja šių dviejų šaltinių veikimą: dieną saulės baterijų pagamintą energiją naudoja akumuliatoriaus įkrovimui, o vakarais arba nutrūkus tinklo tiekimui – papildo arba visiškai pakeičia tinklo tiekimą iš akumuliatoriaus.

Kadangi Helio aukštos įtampos sistemos realiuoju laiku perduoda invertoriui duomenis apie kiekvieną elementą, sistema gali taikyti sudėtingas įkrovos valdymo strategijas. Žiemą, kai saulės elektrinės išvestis sumažėja, BMS gali nurodyti invertoriui sumažinti įkrovos srovę, kad būtų išvengta šiluminės įtempties žemose temperatūrose – HN-HVS5 nurodo įkrovos veikimo diapazoną nuo 0 °C iki 55 °C, o platesnį iškrovos diapazoną – nuo –10 °C iki 55 °C.

Integracija su energijos valdymo sistemomis

Didesnėms įrengimo sistemoms baterijų sistemos CAN/RS485 ryšio prievadai gali būti prijungti prie pastatų energijos valdymo sistemų (BEMS) ar debesijos pagrindu veikiančių stebėjimo platformų. Tai leidžia stebėti visą parką: operatoriai, kurie valdo kelis objektus, gali stebėti įkrovos būseną viso savo parko mastu, gauti gedimų pranešimus ir nuotoliniu būdu koreguoti veikimo parametrus.

Helio atviro protokolo BMS architektūra užtikrina, kad integracija nebūtų pririšta prie proprietarinės valdymo programinės įrangos. Standartiniai Modbus ryšio sluoksniai leidžia prijungti trečiųjų šalių SCADA sistemas, energijos prekybos platformas ir paklausos reakcijos agregavimo paslaugas – tai svarbus aspektas komerciniams operatoriams, kurie siekia dalyvauti tinklo balansavimo rinkose.

Išvada

Aukštos įtampos akumuliatorių sistema veikia ne izoliuotai – jos vertė pasireiškia per ryšių su keitikliais, saulės elektrinėmis, tinklo sąsajomis ir valdymo sistemomis kokybę. „Helio“ sukūrė savo aukštos įtampos produktų liniją taip, kad ji būtų maksimaliai suderinama su visais šiais integravimo taškais: standartinės ryšių protokolų palaikymas, plačios veikimo įtampos ribos, modulinė mastelio keičiamybė ir atvirojo protokolo BMS architektūra. Integratoriams ir galutiniams vartotojams, vertinant aukštos įtampos energijos kaupimo sistemas, šios ryšių galimybės yra tokios pat svarbios kaip ir tiesioginės talpos techninės charakteristikos. Apsilankykite svetainėje Helioenergy.com, kad išnagrinėtumėte visą „Helio“ aukštos įtampos akumuliatorių sistemų asortimentą ir techninę dokumentaciją.