Đánh giá dự án này được viết bởi các kỹ sư đã thiết kế và vận hành hệ thống. Nó giải thích lý do tại sao Hệ thống lưu trữ năng lượng pin này được xây dựng như hiện tại: hồ sơ tải của khách hàng trông như thế nào, tại sao nguồn cung cấp hiện tại không còn thoải mái nữa, C&I ESS có kích thước như thế nào và điều gì đã thay đổi sau khi nó được đưa vào sử dụng.
Khách hàng là một công ty chế tạo kim loại tại một khu công nghiệp ở tỉnh Bình Dương, Việt Nam. Họ sản xuất các bộ phận kim loại tấm có độ chính xác cao, các bộ phận được cắt bằng laze và các cụm hàn cho các OEM thang máy và HVAC, chủ yếu để xuất khẩu. Nhà máy thực hiện hai ca sản xuất từ thứ Hai đến thứ Bảy, với ca đêm nhỏ hơn trên dây chuyền hàn. Cơ sở thiết bị bao gồm máy đột dập và cắt laser CNC, phanh ép, tế bào hàn robot, dây chuyền sơn tĩnh điện và hệ thống khí nén tập trung.
Lần đầu tiên chúng tôi đến thăm sau khi khách hàng nhận được báo giá tiện ích cho việc nâng cấp máy biến áp và muốn có ý kiến thứ hai; cuộc kiểm toán sau đó đã trở thành nền tảng của dự án lưu trữ.
Chúng tôi bắt đầu bằng việc ghi lại tải trọng thực tế của nhà máy. Máy phân tích công suất tạm thời ở phía điện áp thấp của máy biến áp chính đã ghi lại dữ liệu trong ba tuần, bao gồm cả hai tuần sản xuất đầy đủ.
Trong ca sáng, tải ở mức 450–650 kW, tăng sau bữa trưa và đạt cực đại trong khoảng thời gian từ 13:30 đến 16:30, khi máy CNC, máy ép phanh, máy nén và lò sơn cùng chạy. Mức trung bình cao nhất trong 15 phút được ghi nhận là khoảng 980 kW, so với mức tải trung bình ban ngày là khoảng 620 kW - một khoảng cách rộng hơn nhiều so với mức mà nhóm sản xuất đã nhận ra.
Hồ sơ đó có hai hậu quả. Biểu giá của tỉnh bao gồm phí nhu cầu dựa trên nhu cầu trung bình 15 phút cao nhất mỗi tháng, do đó, giờ cao điểm buổi chiều đã tăng phần cố định của hóa đơn. Và đỉnh cao vẫn đang tăng lên: một dây chuyền cắt laser mới đã được đặt hàng.
Nhà máy được cấp điện bằng một máy biến áp 22/0,4 kV có công suất định mức 1.250 kVA. Ở công suất 980 kW và hệ số công suất đo được khoảng 0,92, nó mang khoảng 1.065 kVA - trên 85% định mức. Không phải là tình trạng quá tải ngay lập tức, nhưng không có khoảng trống, và điều đó giải thích cho hai lời phàn nàn từ người quản lý bảo trì.
Đầu tiên, điện áp: vào giờ cao điểm buổi chiều, đầu xa của thanh cái nhà máy bị chùng xuống và bộ điều khiển CNC thỉnh thoảng bị vấp do điện áp thấp trong những tháng nóng nhất. Thứ hai, công suất: dây chuyền laser mới sẽ đẩy máy biến áp đến gần mức giới hạn trong vòng một năm.
Công ty điện lực này đề xuất một máy biến áp 2.000 kVA mới và cấu hình lại trạm biến áp — thời gian thực hiện dài và chi phí vốn đáng kể. Chúng tôi nhìn nhận vấn đề theo cách khác: máy biến áp chỉ bị căng thẳng trong hai đến ba giờ mỗi ngày và có nhiều lợi nhuận trong thời gian còn lại. Sự bất đối xứng đó chính là điều mà bộ lưu trữ đã khắc phục, vì vậy thay vì nâng cấp máy biến áp để phục vụ thời gian cao điểm trong ba giờ, chúng tôi đã đề xuất một ESS giúp loại bỏ thời gian cao điểm và giữ nguyên cơ sở hạ tầng hiện có.
Phạm vi đã thỏa thuận là Hệ thống lưu trữ năng lượng pin được kết nối với lưới với ba chức năng: cạo cao điểm vào buổi chiều, chuyển tải bằng cách sạc vào ban đêm khi mức giá thấp hơn và dự phòng cho danh sách xác định các phụ tải quan trọng khi xảy ra sự cố lưới điện. Kết quả là một hệ thống AC 500 kW với công suất LiFePO4 danh định là 1.075 kWh được đặt trong năm tủ ngoài trời. Bảng tóm tắt các thông số; các phần bên dưới giải thích lý do mỗi giá trị được chọn.
| tham số | Giá trị |
|---|---|
| Công suất máy biến áp (hiện có) | 1.250 kVA, 22/0,4 kV |
| Tải trung bình ban ngày | ~620 kW |
| Tải trọng cao nhất được ghi lại (trung bình 15 phút) | ~980 kW |
| Công suất định mức ESS | 500 kW AC (5 × 100 kW) |
| Dung lượng pin | 1.075 kWh danh nghĩa, LiFePO4 |
| Phạm vi hoạt động SOC | 10–90%, với dự trữ dự phòng có thể định cấu hình |
| Cửa sổ sạc | 22:30–06:30, nguồn điện bị giới hạn bởi EMS |
| Cửa sổ xả | 13:30–16:30, nhu cầu tối đa 850 kW |
| làm mát | Quạt làm mát bằng không khí, điều khiển bằng biến tần |
| Bao vây | Tủ ngoài trời, IP54, chân bê tông |
| Giao tiếp | Modbus TCP sang PCS/BMS, mạng LAN trang web với dự phòng 4G |
| Kết nối lưới | Điện áp thấp, đằng sau đồng hồ, không xuất |
LiFePO4 được chọn vì hai lý do cụ thể theo địa điểm: nó chịu được môi trường ấm áp ngoài trời (nhiệt độ môi trường thường xuyên đạt 35–37°C) và đội ngũ điện của khách hàng không có kinh nghiệm về lithium, vì vậy độ an toàn và độ lão hóa có thể dự đoán được quan trọng hơn hiệu suất cao nhất.
Con số 1.075 kWh không được lấy từ danh mục. Để duy trì giới hạn nhu cầu ở mức 850 kW trong một buổi chiều thông thường cần có mức xả trung bình khoảng 130 kW trong hai đến ba giờ, do đó, công suất danh nghĩa đã được đặt cao hơn mức đó để duy trì chu kỳ hàng ngày ở độ sâu xả thoải mái. Khoảng SOC là 10–90%: giới hạn trên làm chậm quá trình lão hóa trong thời tiết nóng, giới hạn dưới bảo vệ chống phóng điện sâu và EMS bổ sung mức dự trữ dự phòng có thể định cấu hình trong giờ làm việc để việc cạo tối đa không bao giờ làm cạn pin xuống sàn.
Năm tủ 100 kW / 215 kWh của chúng tôidòng tủ ESS công nghiệp và thương mạiđã thay thế những gì lẽ ra là một thùng chứa, vì không gian duy nhất có sẵn gần tổ hợp máy biến áp dài và hẹp. Cách bố trí mô-đun cũng mang lại đường dẫn mở rộng dễ dàng: nếu dòng laser mới đẩy đỉnh cao hơn, có thể thêm một hoặc hai tủ mà không cần chạm vào phần còn lại của hệ thống.
Mỗi tủ đều có cái riêngPCS hai chiều 100 kW, tổng cộng 500 kW AC, xử lý đồng bộ hóa lưới điện, kiểm soát dòng điện và phát hiện đảo. Chuyển đổi phân tán phù hợp với các khối pin mô-đun, cho phép cách ly một bộ phận để sử dụng mà không cần dừng hệ thống và giữ cho hệ thống cáp AC đơn giản.
Hệ thống quản lý năng lượng (EMS), trong bảng điều khiển bên cạnh dãy tủ, đọc phụ tải của nhà máy từ máy biến dòng điện trên bộ thu điện áp thấp chính và điều khiển mọi PCS và BMS qua Modbus TCP trong thời gian thực. Tất cả các điểm đặt, lịch trình và dự trữ SOC đều có thể điều chỉnh được từ xa; kết nối mạng LAN của cơ sở với 4G dự phòng cho phép thợ điện của khách hàng kiểm tra hệ thống tại nhà và cho phép chúng tôi xem xét dữ liệu vận hành mà không cần đến thăm.
Các tủ được làm mát bằng không khí một cách có chủ ý. Tốc độ vận hành duy trì ở mức hoặc dưới 0,5C, trong khả năng làm mát không khí. Làm mát bằng chất lỏng lẽ ra sẽ mang lại khả năng kiểm soát nhiệt độ tế bào chặt chẽ hơn và tốc độ C liên tục cao hơn, nhưng nó bổ sung thêm vòng chất làm mát, máy bơm và gánh nặng bảo trì mà nhóm nhỏ của khách hàng sẽ phải gánh chịu trong nhiều năm.
Mỗi tủ đều có cấp bảo vệ IP54, được lắp đặt ngoài trời trên bệ bê tông cao hơn mặt sàn khoảng 300 mm, không bị mưa tạt và bụi đường. Bộ lọc đầu vào có thể sử dụng được nằm trong danh sách bảo trì hàng tháng của khách hàng. Giám sát nhiệt độ và điện áp ở cấp độ tế bào chạy qua từng BMS, với các cảm biến khói và nhiệt độ quá cao có thể kích hoạt việc tắt máy có kiểm soát; Các bên DC và AC có cầu dao độc lập và dãy có điểm dừng khẩn cấp được đánh dấu rõ ràng.
Việc cài đặt bị hạn chế bởi trang web. Vị trí thích hợp duy nhất là dải đất giữa tổ hợp máy biến áp và đường công viên, cách phòng chuyển mạch khoảng 30 mét cáp, vì vậy chúng tôi đổ một cột, đặt năm tủ trên đó với khoảng trống dịch vụ và cấp điện cho mỗi tủ từ bảng phân phối mới đặt sau cầu dao chính. Nhà máy chỉ cho phép dừng sản xuất một lần trong thời gian ngắn nên tất cả công việc trên thanh cái trực tiếp đều được thực hiện vào Chủ nhật, phối hợp với công ty điện lực và kế hoạch ca làm việc.
Quá trình vận hành mất khoảng mười ngày làm việc: kiểm tra cách điện và nối đất, kiểm tra mô-men xoắn cũng như xác minh trình tự pha và cực tính CT bằng cách so sánh chỉ số EMS với đồng hồ tiện ích trong cả ngày. Sau đó là một lần sạc đầy, cho phép BMS cân bằng các ô và sửa tham chiếu SOC - nếu EMS cho rằng pin đã đầy hơn mức hiện tại thì mọi quyết định điều động sẽ bị sai lệch.
Các thử nghiệm bảo vệ quan trọng nhất đối với khách hàng. Chúng tôi đã thử nghiệm khả năng chống đảo bằng cách mở cầu dao tiện ích ngược dòng và xác nhận PCS đã ngừng xuất trong thời gian mà mã lưới địa phương yêu cầu. Sau đó, chúng tôi đã thử nghiệm dự phòng: khi cầu dao chính mở, PCS chuyển sang chế độ đảo và mang bus quan trọng — bộ điều khiển CNC, PLC máy nén, bảng điều khiển đường dây phủ và hệ thống chiếu sáng khẩn cấp. Tiêu chí chấp nhận rất đơn giản: PLC và bộ điều khiển CNC không được khởi động lại. Họ đã không làm như vậy và thử nghiệm đó đã thuyết phục người quản lý địa điểm rằng đây không chỉ là một công cụ thanh toán.
Sau đó, hệ thống chạy ở chế độ quan sát trong hai tuần - ghi lại tải và mô phỏng các quyết định mà không tính phí - để cung cấp cho chúng tôi hồ sơ thực tế để điều chỉnh.
Vào một ngày bình thường trong tuần, hệ thống tuân theo một nhịp điệu mà giờ đây các thợ điện của khách hàng có thể nhận ra ngay lập tức.
Quá trình sạc xảy ra vào ban đêm. EMS bắt đầu lúc 22:30 — có chủ ý sau khi ca hàn đêm kết thúc vào khoảng 22:15 — và thường kết thúc tốt đẹp trước 06:30, giới hạn công suất sạc ở mức khoảng 200–250 kW để giữ cho máy biến áp tải ở mức vừa phải và xử lý pin nhẹ nhàng. Một đêm thông thường sẽ chuyển SOC từ khoảng 15% trở lại mức trần 90%: khoảng 600–650 kWh.
Vào buổi sáng, tải vẫn ở dưới mức giới hạn và ESS nghỉ. Sau bữa trưa, khi tải đạt đến giới hạn 850 kW, EMS sẽ phóng điện và điều chỉnh đầu ra để giữ tổng lượng tiêu thụ ở mức giới hạn, điều phối luân phiên giữa các tủ để giữ trạng thái sạc cân bằng. Trong hầu hết các ngày, quá trình xả kéo dài từ hai đến ba giờ và pin kết thúc buổi chiều ở mức dự trữ chứ không phải ở mức sàn.
Nếu lưới điện bị sụt giảm hoặc bị hỏng trong giờ làm việc, các bộ phận PCS sẽ phát hiện tình trạng bất thường, ngắt kết nối và hình thành một hòn đảo cung cấp cho xe buýt quan trọng từ pin. Khi lưới điện hoạt động trở lại, hệ thống sẽ xác minh độ ổn định của điện áp và tần số trước khi đồng bộ lại và tiếp tục lịch trình của nó. Dự trữ tồn tại cho tình huống này: EMS không bao giờ phóng điện dưới mức đó trong thời gian cao điểm, vì vậy năng lượng luôn được dự trữ cho sự kiện lưới điện, thậm chí vào cuối buổi chiều.
Hệ thống đã chạy được vài chu kỳ thanh toán. Các tuyên bố về hiệu suất lưu trữ thường được phóng đại nên chúng tôi chỉ báo cáo những gì dữ liệu giám sát và hồ sơ của khách hàng cho thấy.
Giới hạn nhu cầu đã được giữ. Kể từ khi bắt đầu hoạt động cạo râu vào giờ cao điểm, nhu cầu 15 phút cao nhất trong ngày làm việc vẫn ở mức 850 kW đã định cấu hình, so với mức cao nhất khoảng 980 kW đo được trong quá trình kiểm tra. Khách hàng kỳ vọng phí nhu cầu sẽ giảm tương ứng và dữ liệu hoạt động ban đầu cho thấy kỳ vọng đó là thực tế, mặc dù cần phải so sánh đầy đủ trong 12 tháng trước khi trích dẫn khoản tiết kiệm của công ty.
Chức năng sao lưu cũng đã được chứng minh. Hai lần trong những tháng đầu tiên, đường cấp nước bị hỏng, nguyên nhân là do công trình xây dựng bên ngoài. Trong trường hợp dài hơn, lưới điện không xuất hiện trong khoảng 25 phút; ESS đã vận chuyển xe buýt quan trọng xuyên suốt và hoàn thành trên mức dự trữ. Khách hàng cho biết không một chương trình CNC nào bị mất - trước đây là rủi ro hàng tháng trong mùa bão.
Về mặt nhiệt, nhiệt độ tế bào cao nhất trong tuần nóng nhất là khoảng 42°C, nằm trong giới hạn thiết kế, với quạt chỉ chạy tốc độ cao trong thời gian xả buổi chiều. Người quản lý bảo trì lưu ý rằng hệ thống này cần ít sự chú ý hơn so với máy nén khí bên cạnh.
Một số bài học đáng được truyền lại cho bất kỳ ai có kế hoạch lắp đặt tương tự.
Đầu tiên, đường cong tải trọng là nền tảng. Khách hàng nói "máy biến áp quá nhỏ"; các phép đo cho thấy mức cao nhất kéo dài ba giờ trên một máy biến áp hoạt động bình thường. Định cỡ dựa trên mô tả thay vì dữ liệu là nguyên nhân khiến các dự án có tỷ lệ kW/kWh sai.
Thứ hai, thuế quan xác định giá trị. Dự án này thanh toán vì phí nhu cầu dựa trên mức cao điểm 15 phút; không có điều đó, hệ thống tương tự sẽ có thời gian hoàn vốn lâu hơn nhiều — chúng tôi đã nói như vậy trong quá trình kiểm tra.
Thứ ba, EMS phải luôn có thể điều chỉnh được. Khách hàng đã thay đổi kiểu ca làm việc hai lần và mỗi lần thay đổi đều yêu cầu một sự điều chỉnh nhỏ đối với cửa sổ tính phí hoặc giới hạn. Một lịch trình cố định khi vận hành có thể trở nên sai lầm trong vòng một năm.
Thứ tư, năng lực cục bộ quan trọng hơn các tính năng phần cứng. Chúng tôi chọn làm mát bằng không khí, cấu trúc liên lạc đơn giản và EMS được ghi lại một phần vì nhóm của khách hàng sẽ sống với hệ thống này trong nhiều năm.
Cuối cùng, ngân sách cho thủ tục giấy tờ tiện ích: việc phê duyệt kết nối lưới mất nhiều thời gian hơn việc lắp đặt.
Mọi lựa chọn chính đều dẫn đến một hạn chế về địa điểm. 500 kW bao phủ khoảng cách giữa mức đỉnh được ghi và giới hạn mục tiêu bằng biên độ để điều chỉnh trơn tru. 1.075 kWh bao phủ cửa sổ buổi chiều mà không cần đạp xe sâu, bảo vệ vòng đời trong điều kiện khí hậu ấm áp. LiFePO4 phù hợp với nhiệt độ và khả năng bảo trì của khách hàng; làm mát không khí phù hợp với tốc độ C vừa phải; năm tủ mô-đun phù hợp với kế hoạch bố trí và mở rộng địa điểm; và hoạt động kết nối lưới với dự phòng đã được chọn thay vì lưới điện siêu nhỏ đầy đủ vì chỉ một xe buýt quan trọng được xác định mới cần vận hành đảo - sự khác biệt về chi phí là đáng kể.
Khách hàng không mua hệ thống lớn nhất được đề xuất và chúng tôi cũng không thúc ép hệ thống đó. Chúng tôi đã trình bày logic định cỡ với dữ liệu tải và họ đã chọn cấu hình phù hợp với mức đỉnh, kế hoạch mở rộng và ngân sách đã đo được của họ.
Dự án này không thực sự là về pin. Nó kể về một nhà máy có máy biến áp quá nhỏ chỉ đủ dùng ba giờ một ngày, mức thuế cao nhất vào buổi chiều và hoạt động sản xuất của họ không thể để mất các chương trình CNC mỗi khi lưới điện nhấp nháy. Hệ thống lưu trữ năng lượng pin 500 kW / 1.075 kWh giải quyết cả ba vấn đề này bằng một cơ sở hạ tầng.
Khi bàn giao, khách hàng cho biết hệ thống này hoạt động giống như một phần có thể dự đoán được trong cơ sở hạ tầng điện của nhà máy, chứ không phải một bản thử nghiệm — đối với việc lắp đặt Bộ lưu trữ Năng lượng Thương mại, kết quả tốt nhất có thể có. Nhà máy hiện đang thảo luận về mộtBổ sung năng lượng mặt trời + lưu trữ; BESS đã được chỉ định nên việc thêm PV chỉ cần công suất biến tần mới và bản cập nhật EMS.
Phần cứng được mô tả trong dự án này đến từ dòng sản phẩm lưu trữ năng lượng công nghiệp tiêu chuẩn của chúng tôi. Khách hàng đánh giá một trang bị bổ sung tương tự thường bắt đầu với ba mục sau.
Công ty TNHH Công nghệ Năng lượng Mới Tianon, được thành lập vào năm 2018, là nhà sản xuất đằng sau các hệ thống được sử dụng trong dự án này. Ma trận sản phẩm của nó bao gồm pin lithium dân dụng, tủ C&I ESS ngoài trời, BESS làm mát bằng chất lỏng, bộ lưu trữ năng lượng đóng trong thùng chứa và thùng chứa năng lượng mặt trời có thể gập lại, đồng thời cung cấp các giải pháp lai hoàn chỉnh giữa pin mặt trời và diesel ở mức MWh. Với 80–90% sản lượng được xuất khẩu và phục vụ hơn 3.000 khách hàng, công ty hỗ trợ mọi dự án với quy mô hệ thống nội bộ, tích hợp sản phẩm, vận chuyển và hỗ trợ kỹ thuật sau bán hàng. Thêm thông tin có sẵn trênhồ sơ công tyvà trongdanh mục sản phẩm đầy đủ.
