Cách thiết kế hệ thống lưu trữ pin cho thương mại và công nghiệp: Vì sao phân tích tải phải thực hiện trước khi xác định dung lượng pin | JKESS

Mức tiêu thụ hàng năm là một con số tổng về năng lượng (kWh), trong khi hệ thống lưu trữ pin (BESS) phản ứng với các sự kiện công suất ngắn hạn (đỉnh kW). Một cơ sở có cùng mức tiêu thụ điện năng hàng năm có thể có các biểu đồ tải đỉnh rất khác nhau, tùy thuộc vào lịch ca làm việc, trình tự khởi động thiết bị và tải điều hòa không khí (HVAC). Việc xác định kích thước dựa trên kWh hàng năm thường ước tính quá cao dung lượng cần thiết và làm giảm tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án.

Tối thiểu là 12 tháng dữ liệu với khoảng cách lấy mẫu 15 phút. Điều này giúp nắm bắt được các biến đổi theo mùa cả về mức tiêu thụ năng lượng lẫn các đỉnh nhu cầu. Đối với các cơ sở có những thay đổi quy trình đáng kể — ví dụ như dây chuyền sản xuất mới hoặc mở rộng cơ sở — nên xem xét sử dụng dữ liệu 24 tháng. Hóa đơn tiền điện hàng tháng là không đủ vì chúng tổng hợp dữ liệu, làm mất đi các sự kiện đỉnh 15 phút mà BESS được thiết kế để xử lý.

Một dự án bị giới hạn về năng lượng cần tổng dung lượng kWh lớn vì các sự kiện đỉnh có thời gian kéo dài, thường trên 2 giờ trong ví dụ so sánh minh họa ở trên. Một dự án bị giới hạn về công suất cần đầu ra kW cao nhưng tổng năng lượng tương đối nhỏ vì các sự kiện đỉnh ngắn nhưng cường độ cao. Các dự án bị giới hạn về năng lượng ưu tiên khả năng mở rộng dung lượng pin; các dự án bị giới hạn về công suất ưu tiên công suất PCS đủ lớn cũng như khả năng điện áp và dòng điện ở phía pin. Thời lượng sự kiện là một chỉ báo, không phải quy tắc phân loại độc lập: cần xác minh cả giá trị kW và kWh.

Công suất định mức của PCS phải ít nhất bằng công suất cắt đỉnh mục tiêu (kW). Nếu mục tiêu là giảm đỉnh 850 kW xuống còn 300 kW, thì PCS phải cung cấp liên tục ít nhất 300 kW trong suốt sự kiện đỉnh. Dải điện áp và dòng điện cực đại của hệ thống pin phải đảm bảo duy trì mức công suất đó trên toàn bộ dải SOC hoạt động.

Có, nếu kiến trúc hệ thống hỗ trợ khả năng mở rộng theo mô-đun. Bản tóm tắt cấu hình JKESS được cung cấp mô tả việc bắt đầu với 4 hộp pin phụ (khoảng 64 kWh) và mở rộng lên 16 hộp (khoảng 256 kWh) theo cấu trúc truyền thông nối tiếp (daisy-chain), mà không cần thay thế hộp điều khiển chính. Hãy coi lộ trình mở rộng này như một cam kết cấu hình và xác minh lại với tài liệu sản phẩm đã được phê duyệt, các tế bào pin đã chọn cũng như dải điện áp của PCS. Không giả định rằng mọi số lượng hộp trung gian hoặc mọi cách bố trí nối tiếp/song song đều được phê duyệt.

Việc thiết kế pin quá cỡ làm tăng chi phí vốn ban đầu mà không mang lại lợi ích doanh thu tương xứng. Đối với các dự án cắt đỉnh tải, một cụm pin lớn gấp hai lần mức cần thiết hiếm khi xả hết dung lượng, nghĩa là cùng mức giảm phụ tải đỉnh sẽ đạt được nhưng với khoản đầu tư tăng gấp đôi. Việc thiết kế quá cỡ cũng làm tăng độ phức tạp trong vận hành và bảo trì, đồng thời có thể kích hoạt các yêu cầu bổ sung về an toàn cháy nổ hoặc diện tích lắp đặt.

Sự mất cân bằng giữa các tế bào làm giảm dung lượng sử dụng được của cụm pin theo thời gian. Tài liệu tóm tắt nguồn trích dẫn khả năng giảm 10–15% trong vòng 5 năm, nhưng không cung cấp dữ liệu thử nghiệm hay điều kiện vận hành để chứng minh con số này. Cân bằng chủ động, ví dụ như khả năng cân bằng 2 A được nêu rõ, là một yếu tố thiết kế nhằm duy trì tính nhất quán giữa các tế bào. Không được sử dụng tỷ lệ phần trăm chưa được kiểm chứng này như một tốc độ suy giảm đảm bảo hoặc như một khoản dự phòng đã được xác thực cho việc quy mô hóa hệ thống.

Ví dụ được cung cấp áp dụng hệ số hiệu suất vòng kín (RTE) 90% cho mục tiêu năng lượng xả 225 kWh, dẫn đến khoảng 250 kWh. Phép tính này chỉ lặp lại yêu cầu trong bản tóm tắt; nó không xác lập một yêu cầu về dung lượng danh định đã được kiểm chứng. Giá trị RTE được cung cấp không được xác định rõ là hiệu suất chỉ riêng khi xả, và cũng không nêu rõ dải SOC sử dụng được hay mức dự phòng cho cuối đời pin. Hãy xác nhận các giả định này ở tốc độ dòng điện (C-rate), nhiệt độ và dải SOC dự kiến trước khi xác định kích thước hệ thống.

Mô-đun thử nghiệm mô tả trong bài viết này bắt đầu với một hộp điều khiển chính và bốn hộp điều khiển phụ, tổng dung lượng khoảng 64 kWh. Hãy sử dụng tùy chọn giám sát qua WiFi hoặc đám mây để so sánh dữ liệu vận hành đo được với kết quả phân tích tải trong khoảng thời gian từ 3 đến 6 tháng. Một mô-đun thử nghiệm chỉ xác thực được công suất và năng lượng mà nó thực sự có thể cung cấp; nó không thể minh chứng khả năng đạt mục tiêu đầy đủ 300 kW trừ khi phần cứng của nó hỗ trợ mức công suất đó. Hãy xác nhận kế hoạch mở rộng đã được phê duyệt trước khi nhân rộng quy mô.

JKESS cung cấp phần cứng hệ thống lưu trữ năng lượng pin cao áp (HV BESS) theo mô-đun; tài liệu cấu hình cung cấp nêu rõ các hộp điều khiển chính HV-BC250 (200 A) và HV-BC150-100A (100 A), cùng các bộ hộp pin phụ HV-B6U với 16S mỗi hộp và cân bằng chủ động 2 A. Tài liệu mô tả khả năng sử dụng từ 4 đến 16 hộp pin phụ, giao diện CAN/RS485, truyền thông nối tiếp (daisy-chain) và tùy chọn giám sát qua WiFi; thông số kỹ thuật mẫu cuối cùng và tích hợp với bộ biến đổi nguồn (PCS) sẽ được xác nhận cụ thể cho từng dự án. JKESS không bán tế bào pin; khách hàng tự chủ động lựa chọn và cung cấp riêng các tế bào LiFePO4 để hệ thống có thể được cấu hình phù hợp với đặc tính kỹ thuật của tế bào và yêu cầu tải. Vui lòng chia sẻ biểu đồ tải (load profile) với đội kỹ thuật JKESS để xem xét cấu hình đề xuất.