Почему коммерческие системы хранения энергии используют высокое напряжение?

Системы хранения энергии для коммерческих и промышленных (C&I) объектов обычно работают на более высоких уровнях мощности и больших ёмкостях, чем жилые системы. При увеличении мощности системы, управление током аккумулятора становится всё более важным для электрических потерь, требований к кабелям, теплового управления и общей конструкции системы.

Вот почему хранение высоковольтных аккумуляторов широко рассматривается для коммерческих и промышленных применений. При работе при более высоком постоянном напряжении система хранения энергии может обеспечить ту же мощность при меньшем токе, что помогает создать более управляемую и масштабируемую архитектуру системы. 

Почему C&I ESS использует высокое напряжение?

Мощность, напряжение и ток

Для заданного требования к мощности напряжение и ток тесно связаны. Более высокое постоянное напряжение позволяет доставить ту же мощность при более низком токе.

Например, система мощностью 100 кВт, работающая при 500 В, потребует примерно в два раза больше тока, чем система, обеспечивающая ту же мощность при 1 000 В. По мере увеличения мощности промышленной и коммерческой системы хранения энергии (C&I ESS), эта разница становится более значимой для проектирования батареи и других компонентов со стороны постоянного тока. Именно по этой причине напряжение батареи является важным фактором при проектировании систем хранения энергии высокого напряжения. 

Почему снижение текущего значения важно

Низкий ток батареи может иметь несколько практических преимуществ для систем энергосбережения C&I:

• Уменьшенные потери сопротивления: Более низкий ток может снизить потери I²R в кабелях, шинопроводах и других проводящих компонентах.

• Более управляемые требования к проводнику: Уменьшение тока может снизить электрические нагрузки, приложенные к кабелям и проводникам, что становится всё более актуальным в системах с большей мощностью.

• Меньше тепловыделения, связанного с током: Более низкий ток может снизить тепло, выделяемое электрическим сопротивлением в проводниках и соединениях, что способствует более управляемому тепловому дизайну.

Эти преимущества не означают, что хранение энергии высокого напряжения автоматически обеспечивает более высокую общую эффективность. Фактическая эффективность хранения энергии зависит от всей системы, включая аккумуляторные элементы, БСУ, ППС, кабели, систему теплового управления и условия эксплуатации. Основное преимущество более высокого напряжения заключается в том, что оно обеспечивает более управляемый уровень тока для более высокой мощности C&I приложений.

Как высокое напряжение влияет на проектирование систем хранения аккумуляторов для промышленных и коммерческих объектов

Преимущества высоковольтной архитектуры становятся более практичными при рассмотрении фактического дизайна коммерческой системы хранения энергии. Низкий ток может повлиять на то, как электрическая система постоянного тока спроектирована, как управляется тепло и как система масштабируется при увеличении мощности и ёмкости.

Более управляемые требования к кабелям и проводам

В Система хранения энергии C&I, кабели, шины и электрические соединения должны быть подобраны так, чтобы безопасно выдерживать рабочий ток. При увеличении мощности системы, больший ток создает большие нагрузки на эти компоненты.

Система аккумуляторов с более высоким напряжением может обеспечивать ту же мощность при меньшем токе. Это может помочь снизить электрические требования к кабелям и проводникам, делая проектирование стороны постоянного тока более управляемым по мере роста системы. Это преимущество становится особенно актуальным, когда ИСИ использует несколько стеллажей аккумуляторов или работает на более высоких уровнях мощности.

Выбор кабеля, тем не менее, всё ещё зависит от таких факторов, как номинальный ток, длина кабеля, условия прокладки, температура и применимые электрические требования. Высокое напряжение не устраняет необходимость в правильном подборе сечения проводника и защиты.

Поддержка теплового управления

Текущий также влияет на выделение тепла в электрических проводниках и соединениях. Более высокий ток обычно приводит к большему сопротивлению, что может увеличить тепловую нагрузку системы постоянного тока.

При доставке необходимой мощности при более низком токе, архитектура с высоким напряжением может помочь снизить выделение тепла, связанное с током. Это может сделать управление теплом более удобным в системах хранения энергии для коммерческого и промышленного использования (C&I).

Это не означает, что высокое напряжение устраняет необходимость в охлаждении аккумулятора. Элементы и модули всё ещё генерируют тепло во время зарядки и разрядки, поэтому вся система требует соответствующего термического управления, основанного на химии аккумулятора, условиях эксплуатации, требованиях к мощности и конструкции системы.

Поддержка масштабируемых архитектур ESS

При росте коммерческого проекта хранения энергии система может потребовать большей мощности, большей емкости энергии или дополнительных стеллажей для аккумуляторов. Каждое увеличение добавляет сложность в электрическую архитектуру со стороны постоянного тока.

Высоковольтная архитектура помогает поддерживать ток на управляемом уровне при увеличении мощности. Это обеспечивает большую гибкость при интеграции нескольких блоков аккумуляторов и проектировании более крупных конфигураций систем хранения энергии C&I.

Ключевая идея заключается в том, что высокое напряжение не является ценным просто потому, что его рейтинг напряжения выше. Его практическая ценность заключается в том, чтобы помочь управлять током, когда система хранения энергии становится больше и мощнее. Это делает архитектуру напряжения важным фактором при проектировании масштабируемой системы хранения энергии для коммерческого и промышленного использования.

Совместимость высоковольтной аккумуляторной батареи и ПКС

Система аккумуляторов высокого напряжения не может быть выбрана независимо от ППК. Диапазон рабочего напряжения аккумулятора должен быть совместим с диапазоном постоянного тока ППК, а мощность аккумулятора также должна соответствовать требуемой выходной мощности системы.

Совместимость ПКС также включает в себя коммуникацию и защиту. БМС должна эффективно общаться с ПКС или системными управлениями, при этом высоковольтная аккумуляторная система требует соответствующего мониторинга и электрической защиты.

В связи с этим, выбор высоковольтной СЭС является системным решением. Напряжение аккумулятора, рабочий диапазон, мощность, БУ, совместимость ППС и требования к защите должны оцениваться вместе, а не рассматриваться напряжение как самостоятельная спецификация.

Когда высокое напряжение имеет смысл для промышленного и коммерческого хранения энергии?

По сравнению с низковольтной архитектурой, высоковольтная архитектура становится более актуальной, когда требования к проекту энергосистемы C&I делают проектирование систем постоянного тока более сложным. Вместо того, чтобы определяться только типом применения, решение должно основываться на уровне мощности, масштабе системы и требованиях интеграции проекта.

Более высокие требования к Высшей Силе

Высокое напряжение особенно заслуживает внимания для проектов C&I ESS с относительно высокими требованиями к мощности, где управление электрической архитектурой стороны постоянного тока становится всё более важным. При увеличении уровней мощности более высоковольтная аккумуляторная архитектура может обеспечить более практический подход к проектированию системы.

Большие и более сложные системы аккумуляторов

Высокое напряжение также может быть целесообразным, когда проект требует большей энергетической вместимости или нескольких блоков аккумуляторов. Масштабируемая архитектура аккумуляторов может обеспечить большую гибкость для увеличения емкости хранения или расширения системы со временем, не усложняя в результате общую конструкцию стороны постоянного тока ненужным образом.

Это особенно важно для проектов C&I, где начальная система может потребовать учета будущей вместимости или расширения мощности.</p>

Более строгая интеграция систем

Системы высоковольтных аккумуляторов часто рассматриваются для проектов, включающих несколько энергетических и электрических компонентов, таких как:

• Солнечная энергия плюс хранение: Интеграция хранения энергии с коммерческими или промышленными системами фотоэлектрических элементов.

• Зарядка электровелосипедов и хранение аккумуляторов: Объединение хранения энергии с высокомощной инфраструктурой зарядки электромобилей.

• Микросети: Синхронизация хранения энергии аккумуляторов с распределенной генерацией и локальными нагрузками.

• Промышленный резервный источник питания: Поддержка более крупных или более энергопотребительных нагрузок, где архитектура системы аккумуляторов является важным фактором проектирования.

Эти приложения не требуют автоматически высокого напряжения. Скорее, их более высокие уровни мощности, более крупные конфигурации систем или более сложные требования к интеграции могут сделать архитектуру HV более актуальной.

Высокое напряжение не является автоматическим правильным выбором

Целью является не выбор максимально возможного напряжения аккумулятора. Правильная архитектура зависит от всей системы, включая требования к мощности и энергии, совместимость с PCS, BMS и защиту, управление теплом, условия установки и возможность масштабирования в будущем.

Для энергосберегающих систем C&I, высокое напряжение имеет наибольший смысл, когда оно решает конкретный требование к проектированию системы, а не просто служит более высокой спецификацией.</p>

Ищете решение для высоковольтной аккумуляторной батареи для C&I ESS?

Аккумулятор ACE предоставляет индивидуальные решения на основе литиевых аккумуляторов для коммерческого и промышленного хранения энергии. Наш подход учитывает полные требования к системе, включая конфигурацию аккумулятора, диапазон напряжения, требования к мощности, интеграцию BMS, защиту безопасности, тепловое управление и совместимость PCS.

Для проектов, требующих высоковольтной аккумуляторной системы, ACE может поддержать требования к прикладному проектированию аккумулятора и интеграции системы, чтобы помочь разработать решение, соответствующее потребностям проекта в мощности, емкости и масштабируемости.

Заключение

Высокое напряжение — это не просто использование более высокого напряжения аккумулятора. Для систем энергосбережения C&I его значение становится более очевидным, когда мощность, ёмкость и сложность системы увеличиваются. Сохраняя постоянный ток на более управляемом уровне, архитектура с высоким напряжением может обеспечивать практический электрический, тепловой и масштабируемый дизайн системы.

Однако высокое напряжение не является автоматическим правильным выбором для каждого проекта. Правильная архитектура должна определяться полным дизайном СЭС, включая требования к мощности и энергии, совместимость PCS, БСУ, защиту, термическое управление и потребности в будущем расширении.

В конечном итоге, правильная высоковольтная архитектура — это та, которая учитывает конкретные требования системы энергосбережения C&I, а не просто обеспечивает более высокий уровень напряжения.