Біз ауамен салқындатылған-суыған-салқындатылған BESS саламыз. Бұл әрбір тәсілдің қай кезде мағынасы бар - және қай кезде мағынасы жоқ екендігі туралы нақты пікірге ие болу үшін біз жеткілікті іске қосу шақыруларынан, кепілдік талқылауларынан және термиялық модельдеу шолуларынан өткенімізді білдіреді. Бұл мақалада біз не үйренгеніміз, жарияланған деректер нені қолдайтыны және салқындату туралы шешімнің әдетте қай жерде қате қабылданатыны көрсетілген.
Батарея қуатын сақтау жүйесі үшін таңдалған салқындату әдісі батареялардың қанша уақытқа созылатынына, оларды қаншалықты қатты айналдыра алатыныңызға және ыстық ауа райында жүйенің номиналды сыйымдылығын сақтайтынына әсер етеді. Ауа салқындату кішігірім, жұмсақ циклді жүйелер үшін жұмыс істейді. Сұйық салқындату коммерциялық және коммуналдық-көптеген жобалардың орындалатын жері. Екеуінің арасындағы алшақтық аз емес.
Неліктен салқындату көптеген сатып алушылар түсінетіннен де маңызды
Литий{0}}иондық батареялар жылуды ұнатпайды. Бұл даулы емес - әрбір ұяшық өндірушісі ұсынылған жұмыс ауқымын жариялайды, әдетте 15 градус пен 35 градус арасында, кейде химия мен велосипед профиліне байланысты 40 градусқа дейін. NREL's Storage Futures Study және Annual Technology Baseline екеуі де ұяшықтарды қалыпты, тұрақты температура диапазонында ұстау техникалық парақта басып шығарылған циклдің қызмет ету мерзіміне жетудегі ең маңызды факторлардың бірі екенін атап көрсетеді.
Бұл диапазоннан шыққаннан кейін айыппұлдардың қаншалықты тік болатыны анық емес. Пфанненбергтің кеңінен келтірілген NREL{1}}сілтемелері бар талдауы оған дөрекі сандарды қояды: 30 градуста тұрақты жұмыс 20 градуспен салыстырғанда қызмет ету мерзімін шамамен 20%-ға қысқартуы мүмкін. 40 градуста жоғалтулар 40% жақындайды. 45 градус температурада пайдалану мерзімі екі есе қысқаруы мүмкін. Бұл пайыздар ұяшықтардың химиясына, қаптаманың дизайнына және жүйенің қаншалықты агрессивті айналымға - байланысты өзгереді, бірақ бағыт өзгермейді. Жылу батареяларды ескіреді. Көбірек жылу оларды тезірек қартайтады.
Енді Феникстегі немесе Эр-Риядтағы бетон төсеніште отырған 20{5}}футтық болат контейнерді елестетіңіз. Көлеңке жоқ, климаттық бақылау жоқ. Жазғы түсте ішкі ауа температурасы 50 градусқа дейін көтерілуі мүмкін. Бұл гипотетикалық емес – бұл белсенді термиялық басқарусыз кез келген сыртқы BESS үшін әдепкі шарт. Неліктен мәселе сіздің жүйеңізді салқындату қажет пе емес, оның қандай түрі.
Суық ауа-райы сатып алушылар аз ойлайтын басқа мәселе тудырады. 0 градустан төмен литий{2}}иондық жасушалар зарядтауға қарсы тұрады. Суық ұяшыққа ток итеру анодта пайда болатын литиймен қапталған - металл шөгінділерін тудырады, сыйымдылықты біржола төмендетеді және ішкі қысқа{5}}тұйықталу қаупін арттырады. NREL арнайы деградация механизмі ретінде төмен{7}}температураны зарядтауды белгіледі. Егер сіздің сайтыңыз қатал қысты көретін болса, сіздің жылуды басқару жүйеңіз тек салқындату ғана емес, жылыту функциясын да қажет етеді.
Көбінесе назардан тыс қалатын тағы бір нәрсе: батарея жинағындағы температураның біркелкілігі абсолютті температура сияқты дерлік маңызды. Сөредегі ең ыстық және ең салқын ұяшықтар 5 градус немесе одан да көп айырмашылығы болған кезде, бұл ұяшықтар әртүрлі жылдамдықта қартаяды, әртүрлі жылдамдықта зарядталады және әртүрлі уақытта кернеу шегіне жетеді. Ең әлсіз ұяшық бүкіл жол үшін төбені орнатады. Мыңдаған ұяшықтары бар көп-МВт/сағ контейнерленген жүйеде біркелкі емес жылуды бөлу - бұл сіз төлеген, бірақ қауіпсіз қол жеткізе алмайтын сыйымдылық.
Жоғарыда сілтеме жасалған көздер: NREL Storage Futures Study and Annual Technology Baseline (температура бойынша нұсқаулық, деградацияны модельдеу); UL 9540 (ESS жабдықтың қауіпсіздік стандарты); UL 9540A (NFPA 855 сілтемесі бар термиялық өрттің таралуын сынау әдісі); LFP және NMC химиялары бойынша қартаю зерттеулерін жариялады.
Ауа салқындату - Қай жерде жұмыс істейді, қай жерде жұмыс істемейді
Ауа салқындату батарея модульдері арқылы қоршаған немесе кондицияланған ауаны жылжыту үшін желдеткіштерді пайдаланады. Қарапайым, арзан, бұзатын заттар аз. Біз оны өзімізде қолданамызсыртқы шкаф BESSДәл осы себептерге байланысты - 60–120 кВт/сағ коммерциялық шкафта күніне бір рет қалыпты жылдамдықпен айналады, ауаны салқындату сұйықтық контурының сантехникалық күрделілігінсіз жылу жүктемесін бақылауда ұстайды.
Шынайы шектеу: ауа жылуды жақсы өткізбейді. Тығыздығы жоғары контейнерлік пішімдерде -қуат тығыздығын жейтін ауа ағынын сақтау үшін батарея сөрелері арасында кең ауа арналары қажет. Тіпті жақсы ауа ағынының дизайнымен де, ұяшықтардағы температураның 5–8 градусқа-- таралуы жиі кездеседі. Бұл таралу біркелкі емес қартаюды тудырады және ол ыстық климатта немесе агрессивті велосипедпен - жұмыс істеу үшін салқындатуды қажет ететін жағдайларда нашарлайды.
Біз тұтынушыларға шығын себептеріне байланысты арнайы ауаны салқындату мүмкіндігін бердік, содан кейін жазғы ең жоғары қырыну кезінде термиялық тежеу-болады. BMS ыстық ұяшықтарды анықтайды, оларды қорғау үшін разряд қуатын кері тартады және жүйе жылдың ең ыстық күндерінде өзінің номиналды өнімділігінен азырақ өнім береді. Бұл ақау емес - ол өз жұмысын істеп жатқан BMS. Бірақ сіздің бизнесіңіз{5}}күндік өнімділікке байланысты болса, ыстық сыртқы қондырғыда ауаны салқындату сәйкес келмеуі мүмкін.
Тұрғын үй жүйелері, қуаты шамамен 500 кВт/сағ төмен шағын коммерциялық қондырғылар және жұмсақ велосипедпен-басқарылатын климаттық ортада отыратын кез келген нәрсе үшін ауаны салқындату дұрыс шешім болып табылады. Бұдан басқа, біз тұтынушыларды сұйықтыққа бағыттаймыз.
Сұйықтықты салқындату - Неліктен көптеген коммерциялық жобалар осында аяқталады?
Сұйық салқындату су{0}}гликольді салқындатқышты батарея ұяшықтарына қысылған металл тақталар арқылы айналдырады. Салқындату сұйықтығы жылуды сіңіреді, оны сыртқы салқындатқышқа тасымалдайды және суықта қайтады. Бұл қымбатырақ - ауаны салқындатумен салыстырғанда үстеме баға жүйе өлшеміне және жылу архитектурасына - байланысты 15-25% диапазонында жұмыс істейді және оған техникалық қызмет көрсетуді қажет ететін сантехника, сорғылар және салқындатқыш қосылады.
Неліктен C&I және утилиталық жобалардың көпшілігі-сонымен бірге оны таңдайды?
Өйткені физикадағы алшақтық үлкен. Су{1}}гликоль ауаға қарағанда айтарлықтай жоғары жылу сыйымдылығы мен жылу өткізгіштігіне ие, сондықтан сұйықтық{2}}салқындатылған жүйелер жасушалардың-клетка температурасының- өзгеруін 2-3 градус аралығында ұстай алады. Бұл біркелкілік тікелей жасушалардың біркелкі қартаюына, жүйенің кепілдік мерзімі ішінде пайдалану мүмкіндігінің тұрақты болуына және 5-ші жылы жасушалар алшақтай бастағанда күтпеген жағдайлардың аз болуына әкеледі.
Тығыздық - басқа фактор. Тартпалар арасында кең ауа арналары болмаса, бір контейнерге көбірек сақтау орнын жинауға болады. Кейбір сұйық{2}}салқындатылған 20{5}}футтық контейнерлер қазір бірдей кеңістіктегі әдеттегі ауамен салқындатылған конфигурацияларға қарағанда 5 МВт сағ - асады. Жер құны немесе рұқсат беру шектеулері физикалық өлшемді шектейтін жобалар үшін бұл тығыздық артықшылығы маңызды.
Сондай-ақ кіріс туралы дау бар. Қызып кетпей, агрессивті айналым жасай алатын жүйелер жоғары -ақылы желі қызметтеріне - жиілікті реттеуге, сұранысқа жауап беруге, күніне бірнеше циклды қажет ететін арбитраж стратегияларына жарамды. Сұйық салқындату ұсынатын қосымша велошабандоздар жылдық кірісті айтарлықтай жақсарта алады, дегенмен нақты көтерілу нарыққа, жөнелту стратегиясына және тариф құрылымына байланысты.
Айырмашылықты анық көрсететін бір жоба: a2 МВт/сағ контейнерлік ESS біз Австралияда орналастырдық. Жүйе LFP ұяшықтары арқылы жылу жүктемесін сыртқы ыстық ауада - басқару үшін сұйық салқындатуды пайдаланады, дәл сол жерде ауа салқындату BMS-ті жазғы қалыпты реттеуге мәжбүр етеді. Ұяшықтардың--ұяшықтарға тығыз біркелкілігін қамтамасыз ететін сұйық ілмегі арқылы жүйе ұқсас климаттардағы төмен сипатталған термиялық конструкцияларды бұзатын сыйымдылықты төмендетпей, ең жоғары қырыну және жаңартылатын интеграция үшін күн сайын айналым жасайды. Бұл брошюраға қою қиын, бірақ он екі айдағы өнімділік деректерінде оңай көрінетін нәтиже түрі.
500 кВт/сағ асатын кез келген жүйе, күніне бір реттен көп велосипед тебу немесе ыстық климатта ашық ауада отыру үшін бастапқы конфигурация ретінде сұйық салқындату ұсынылады. Алдын ала премиум нақты, бірақ ол батареяны мерзімінен бұрын ауыстыру құнына немесе термиялық дроссельден жоғалған кіріске қатысты аз.
Иммерсионды салқындату - қарауға тұрарлық, әлі стандартты емес
Иммерсионды салқындату жасушаларды -өткізбейтін диэлектрлік сұйықтыққа толығымен батырады. Әрбір бет салқындатқыш сұйықтықпен тікелей байланысады - ешқандай пластиналар, жылу интерфейс материалы, ауа саңылаулары жоқ. Жасуша температурасының--вариациясы нөлге дейін төмендейді, ал сұйықтықтың өзі өртке қарсы бөгет ретінде әрекет етеді.
Кейбір жеткізушілер сынағы салқындатылған батареялардың-пластиналық салқындатылған баламаларға қарағанда ұзақ қызмет етуі мүмкін екенін көрсетеді, дегенмен тор масштабындағы тәуелсіз өріс деректері әлі де жұқа. Технология деректер орталығының резервтік қуатына және экстремалды-жылуды орналастыруға назар аударуда. Шығындар төмендеу үрдісі бар, бірақ 2026 жылдың басынан бастап суға салқындату әлі де біз қарап жатқан стационарлық жад - үшін тауаша опция болып табылады, бірақ әдепкі ретінде ұсынатын нәрсе емес.
Бюджет мәселесіне шынайы жауап берді
Бізден әрбір дерлік коммерциялық жобаның салқындату құны-пайдасы туралы сұралады. Міне, біз оны қалай жақтаймыз.
Күнделікті 1 МВт/сағ LFP жүйесін велосипедпен жүріңіз. Сұйық салқындатқышты 25 градусқа жақын ұстайтын ұяшықтармен бұл жүйе кепілдік мерзімі ішінде - 6 000-8 000 циклды жеткізе алады. Нақты сан ағызу тереңдігі мен цикл профиліне байланысты. Егер сол жүйе салқындату сапасы төмен болғандықтан, тұрақты түрде 35 градуста жұмыс істесе, кепілдік мерзімі аяқталғанға дейін циклдің қызмет ету мерзімі 4000 немесе одан да азаяды. Ағымдағы LFP ұяшығы шығындарында осы екі нәтиже арасындағы ауыстыру алшақтығы бастапқыда сұйық салқындатуды көрсету құнынан оңай асып түседі.
Қаржыландыру да соның бір бөлігі. Несие берушілер мен сақтандырушылар жобаны бағалағанда, қауіпсіздік құжаттарына мұқият қарайды. UL 9540 - ESS жабдықтарының қауіпсіздік стандарты - және UL 9540A - NFPA 855 - нақты сілтеме жасаған термиялық өрттің таралуын бағалауға арналған сынақ әдісі 855 - екеуі де жүйенің жылу кернеуін қалай өңдейтінін зерттейді. Жақсы жобаланған жылуды басқару жүйесі-қолдайтын жүйетолық UL сертификатыжақсырақ сақтандыру шарттарын алуға және тезірек рұқсат алуға бейім. Бұл жеңіл пайда емес - бұл жобаның уақыты мен капитал құны.
Тұтынушыларға шешім қабылдауға қалай көмектесеміз
Тұтынушы бізге жобаны жобалаудың басында келгенде, біз термиялық конфигурацияны ұсынбас бұрын бес айнымалыны қарастырамыз:
- Жүйе өлшемі:500 кВт сағаттан төмен ауа салқындату әдетте жүктемені көтереді. 1 МВт сағаттан жоғары сұйықтық салқындату әдепкі болып табылады.
- Велосипед профилі:0,25С температурада күніне бір жұмсақ цикл? Ауа жақсы. Бірнеше күнделікті циклдар немесе желілік қызметтер үшін жылдам разряд? Сұйықтық.
- Сайттың климаты:Ішкі немесе қалыпты ашық ауада ма? Ауа жұмыс істей алады. Шөлді, тропиктік немесе төтенше-суық орналастыру ма? Біріктірілген қыздыру контуры бар сұйықтық.
- Табыс моделі:Қарапайым қырыну? Ауа жеткілікті болуы мүмкін. Жиілікті реттеу және арбитраж арқылы кірістерді жинақтау? Жүйеге сұйық салқындату қамтамасыз ететін велоспортқа арналған орын қажет.
- Аяқ ізінің шектеулері:Тығыз сайт? Сұйықтықты салқындату тығыздығының артықшылығы бірдей сыйымдылыққа арналған контейнерлердің аз болуын білдіреді.
Егер сіз BESS конфигурацияларын салыстырып жатсаңыз және жылуды басқару шешімнің бөлігі болып табылады, біздің мақаладанақты-әлемдік BESS өнімділік факторлары- кеңірек суретті қамтиды, соның ішінде BMS сапасы, интеграциялық сынақтар және жылумен басқарудың кепілдік шарттарымен өзара әрекеттесуі.
Ауа мен сұйықтық пен батыру - Жылдам анықтама
| Ауа салқындату | Сұйықтықты салқындату | Иммерсиялық салқындату | |
|---|---|---|---|
| Жүйе өлшемі | 5 кВт/сағ – 500 кВт/сағ | 500 кВтсағ – көп-МВтсағ | Мамандық / пилоттық-масштаб |
| Велосипедтің қарқындылығы | Күніне 1 рет, орташа C-бағасы | Бірнеше цикл/күн, жоғары C- жылдамдығы | Жоғары C-ставка, үздіксіз жұмыс |
| Ұяшықтың--ұяшықтың біркелкілігі | 5–8 градус (дизайнға-тәуелді) | 2-3 градусқа тән | Нөлге жақын- |
| Климаттың қолайлылығы | Қоңыржай, жабық, жұмсақ сыртқы | Барлық климаттар (жылыту ілмегі бар) | Төтенше ыстық, жоғары{0}}тығыз жерлер |
| Салыстырмалы құн | Ең төменгі | Орташа премиум | Ең жоғары (төмендеу) |
| Ең жақсысы | Тұрғын үй, шағын C&I, резервтік көшірме | C&I, утилита{0}}масштаб, тор қызметтері | Деректер орталықтары, экстремалды орталар |
Жылу менеджментінде не өзгереді
Өнімді әзірлеу жағында біз назар аударатын бірнеше нәрсе.
Кейбір BESS жеткізушілері AI{0}}қуат басқару бағдарламалық құралына - басқарылатын жылулық оңтайландыруды ауа райы болжамдары мен жөнелту кестелерін пайдаланып, -температураның күрт көтерілуінен кейін әрекет етудің орнына, ауыр циклдің алдында батареяларды салқындату үшін біріктіреді. Ол жақсы орналастырылған жерде операторлар қосымша қуат тұтынуды азайта отырып, қатаңырақ жылу бақылауын хабарлайды. Біз мұны негізінен үлкенірек бағдарламалық-интеграторлардан көріп отырмыз; ол әлі орта-нарық жүйелеріне дейін сүзілген жоқ.
Гибридті салқындату архитектурасында пассивті термиялық буфер ретінде фазаны өзгерту материалдары зерттелуде. IRENA-ның жылу энергиясын сақтауға арналған инновациялық болжамы жақсартылған PCM-ді тиімділікті арттырудың әлеуетті жолы ретінде анықтады, дегенмен стационарлық BESS-те коммерциялық пайдалану әлі де шектеулі. - өтпелі ұштарды тегістеу үшін балқыған кезде жылуды сіңіретін материалды пайдалану - идеясы дұрыс. Оны контейнерлік пішімде сенімді түрде масштабтау - қалған инженерлік міндет.
Ұяшық аппаратурасы жағынан үлкенірек{0}}пішім ұяшықтарына (2022–2024 жылдары басым болған 280 Ah ұяшықтарынан 314 Ah форматына 700+ Ah пішіміне) ауысу жылуды басқаруға әсер етеді. Жүйедегі ұяшықтардың аз болуы температура градиенттері пайда болатын ұяшықтардың-жасушаларының-қосылуларының аз екендігін білдіреді. Бұл ауаны-сұйықтыққа қарсы- есептеуді өзгерту үшін салқындатуды жеңілдетеді ме, жоқ па, бұл пакеттің архитектурасына - байланысты, бірақ ол дұрыс бағытта қозғалады.
Егер сізді химия пәні қызықтырса, біздің бөлімжоғары вольтты батареяның химиялық өнімділігіLFP және NMC термиялық кернеу кезінде - қалай әрекет ететінін және бұл жүйе дизайны үшін нені білдіретінін тереңірек түсіндіреді.
Сатып алушылардан алатын жалпы сұрақтар
Менің нысаныма шын мәнінде сұйық салқындату қажет пе, әлде бұл артық сатылды ма?
Бұл жүйенің қаншалықты қиын жұмыс істейтініне байланысты. Егер сіз кондиционері бар қосалқы бөлмеге 200 кВт/сағ резервтік жүйені орнатып, оны айына бірнеше рет -жүріп жатсаңыз, сұйық салқындату - ауаны салқындату үшін өте жақсы жұмыс істейді. Күнделікті ең жоғары қырыну және сұранысқа жауап беру үшін 1 МВт сағаттық жүйені көшеде орналастырсаңыз, сұйық салқындату артық сатылмайды. Бұл алты сандық инвестицияны -болдыруға болатын тозудан қорғайды. Бұл қателіктің құны әдетте 3–5 жылы, ыстық климаттағы ауаны салқындату{11}}жүйелері болжанған қаржылық модельден тезірек қуатты жоғалта бастағанда пайда болады.
LFP және NMC - туралы не айтуға болады, химия салқындату талаптарын өзгерте ме?
LFP кеңірек термиялық қауіпсіздік шегіне ие. Оның термиялық ыдырау нүктесі NMC үшін 210 градусқа қарсы шамамен 270 градус, бұл LFP қысқа температура экскурсияларын кешіреді. Бірақ екі химия да оңтайлы жұмыс диапазонынан тыс жылдамырақ бұзылады. LFP қауіпсіздігінің артықшылығы салқындату сәтсіздігінің салдары аз апатты болады - салқындатуды өткізіп жіберуге болмайды. Химия таңдау термиялық басқарудың негізгі қажеттілігіне емес, өлшемдерге және қауіпсіздік шегіне әсер етеді.
Ауа салқындатуды бастап, кейінірек жаңартуға болады ма?
Техникалық тұрғыдан иә, іс жүзінде қиын. Сұйықтықты салқындатуды ауамен салқындатылған контейнерге қайта орнату-стеллаждың орналасуын қайта жоспарлауды, сантехникалық құбырларды қосуды, салқындатқышты орнатуды және BMS-ті қайта калибрлеуді білдіреді. Көп жағдайда шығын мен тоқтау уақыты сұйық салқындатуды көрсетуге жұмсаған уақытыңыздан асып түседі. Жүйенің қызмет ету мерзімі ішінде сіздің велоспорт профиліңіздің немесе кіріс стратегияңыздың күшеюіне кез келген мүмкіндік болса, бастапқы жағдайды емес, соңғы ойынға арналған жылу жүйесін көрсетіңіз. БіздіңBESS шығындарының бөлінуімақалада мұны алдын ала қалай дұрыс бюджеттеу керек.