Issiqlik boshqaruvitashqi shkaf-batareya quvvatini saqlash tizimlariDarslik nazariyasi va maydon haqiqati o'rtasidagi tafovut butun loyiha byudjetlarini yutib yuborish uchun etarlicha keng bo'lgan muhandislik fanlaridan birini ifodalaydi. Litiy temir fosfat hujayralarining elektrokimyoviy xatti-harakati-hozirgi vaqtda statsionar saqlash ilovalaridagi dominant kimyo-haroratga bog'liqlik bilan boshqariladi, bu ko'pchilik xarid guruhlari asosiy dizayn cheklovlari emas, balki izoh sifatida ko'rib chiqadi. Iyul oyida Feniksda 215 kVt quvvatga ega shkafni ishga tushirmaguningizcha, 15 gradusdan 35 darajagacha bo'lgan ish konvertlari qog'ozda saxiy bo'lib ko'rinadi, BMS sizning yorqin yangi aktivingizni 40% quvvatga tushirishini kuzatasiz, chunki kimdir HVACni 2 kVtga kamaytirgan.
Harorat muammosi Hech kim muhokama qilishni xohlamaydi
Sanoat yoritadigan noqulay haqiqat: LFP batareyalari sizning daromad prognozlaringiz haqida qayg'urmaydi. Ular 20 daraja va 30 daraja orasida qolish haqida qayg'uradilar. Ushbu guruhdan tashqarida bo'ling va siz degradatsiya uchun murakkab foizlarni to'lashni boshlaysiz.
Raqamlar shafqatsiz. Har 10 daraja 25 darajadan yuqori bo'lsa, tsiklning ishlash muddati taxminan ikki baravar kamayadi. Doimiy ravishda 45 darajada ishlaydigan kabinet -cho'l qurilmalarida hamma tan olganidan ko'ra tez-tez sodir bo'ladi-, sakkiz yil o'rniga uch yil ichida sig'im pasayish chegarasiga yetadi. Bu yaxlitlash xatosi emas. Bu qadalgan aktiv.
Va haddan tashqari holatlarda yomonlashadi. LFP kimyosi 0 darajadan past bo'lgan ichki qarshilikni sezilarli darajada oshira boshlaydi, bu sizning qishki ertalabki oqim egri chiziqlaringiz yozgi tushdan keyin egri chiziqlaringizga o'xshamaydi. Muzlatish darajasidan pastroq zaryadlash anodga lityum qoplamasi-bo‘lib, hech qanday qayta tiklash bilan tuzatib bo‘lmaydigan doimiy, tuzatib bo‘lmaydigan shikastlanishga olib keladi. BMS bunga yo'l qo'ymasligi kerak, lekin men hujayra ishlab chiqaruvchisining ma'lumotlar varag'ida 0 daraja aniq ko'rsatilganda -10 darajaga o'rnatilgan past harorat chegaralari bilan jo'natilgan qurilmalarni ko'rdim. Uchinchi qishgacha uni hech kim tutmadi.
Havoni sovutish: standart bo'lmasligi kerak bo'lgan standart
Aksariyat C&I kabinet tizimlari majburiy havo issiqlik boshqaruvi-bilan yetkazib beriladi, chunki u arzon. Shkafning tomiga mahkamlangan 3 kVt dan 5 kVt gacha bo'lgan qadoqlangan konditsioner, ba'zi kanallar, ehtimol hech kim o'zgartira olmaydigan filtr-. HVAC tizimi uchun umumiy BOM narxi: 2500 dollar.
Konditsioner amaliy sabablarga ko'ra tepada o'tiradi. Issiqlik ko'tariladi, shuning uchun pastdan sovutishga harakat qilsangiz, siz termodinamikaga qarshi kurashasiz. Eng muhimi, filtrga kirish va sovutgichga xizmat ko'rsatish portlari kontorsionistik harakatlar qilishni afzal ko'rmaydigan texnik xodimlar tomonidan ochiq bo'lishi kerak. Men bir marta AC shkafi orqa panelda tizza darajasida o'rnatilgan saytni aylanib chiqdim. Xizmat ko'rsatish texnologiyasi menga hisob-fakturalarini ko'rsatdi - kirish qiyinligi sababli har bir qo'ng'iroq uchun 30% yuqori ish haqi.
Havo sovutish ishlaydi. Bu masala emas. Muammo shundaki, u ishlamaguncha ishlaydi va muvaffaqiyatsiz bo'lganda, u sizning operatsion iqtisodingiz orqali kaskad tarzda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi.
Harorat gradyanlari yashirin qotildir. Oddiy havo{1}}sovutiladigan shkafda siz kirish-yon tarafdagi batareya modullari va egzoz{5}}yon tarafdagi modullar o'rtasida 8 darajadan 12 darajagacha deltalarni ko'rasiz. AC qabul qilish joyi yaqinidagi hujayralar qulay 22 gradusda o'tirgan bo'lishi mumkin, havo oqimi yo'lining eng oxiridagilari esa 34 daraja pishiradi. Xuddi shu kabinet, bir vaqtning o'zida, qarish tezligi tubdan farq qiladi. Besh yildan so'ng siz 85% SOH va 65% SOH da ba'zi modullarga ega bo'ldingiz. Degradatsiyaga uchragan modullar butun tizim sig‘imini cheklay boshlaganda, buni O&M jamoasiga tushuntirishda omad tilaymiz.
Bu boradagi NREL ma'lumotlari juda dahshatli. 30 gradusda ishlaydigan litiy{1}}ion hujayralari 20 darajada bo'lgan hujayralarga qaraganda umrining 20% ga yaqinini yo'qotadi. 40 gradusda siz umr ko'rish muddatini 40% qisqartirishga qaraysiz. 45 daraja haroratda -buni yomon moʻljallangan havo{11}}kabinetda yozgi tushdan keyin eng yuqori choʻqqi-soqol olish davrida-mutlaqo erishsa boʻladi-siz batareya quvvatini ikki baravar qisqartirasiz. Bular nazariy raqamlar emas. Ular tezlashtirilgan qarish tadqiqotlaridan olingan va dala ma'lumotlari bilan tasdiqlangan.
Suyuq sovutish: Yaxshi ishlash, turli xil bosh og'rig'i
Sanoatning suyuq sovutgichli shkaf tizimlariga-burilishi tez va katta darajada oqlandi. Batareya modullariga biriktirilgan sovuq plitalar orqali o'tadigan suv{2}}glikol aralashmalari butun paket bo'ylab ±2 darajadan ±3 darajagacha haroratning bir xilligiga erishishi mumkin. Bu havo sovutishning ±6 darajadan ±8 darajagacha (va ko'pincha undan ham yomoni) o'zgaruvchan yaxshilanishi.
Fizika oddiy: suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi havodan taxminan to'rt baravar ko'p. Siz bir xil miqdordagi issiqlik energiyasini keskin kamroq massa oqimi bilan ko'chirishingiz mumkin. Sovuq plitalar modul sirtlari bilan to'g'ridan-to'g'ri interfeysga ega bo'lib, havo sovutgichli konstruktsiyalarni cheklaydigan konvektiv chegara qatlamini yo'qotadi. Suyuq sovutish haqida hamma narsa termodinamik jihatdan ustundir.
Xo'sh, nega har bir idishdagi suyuqlik-sovumaydi?
Narxi, aniq. Suyuq issiqlikni boshqarish tizimi-sovutgich bloki, nasoslar, sovuq plitalar, sanitariya-tesisat, glikol toʻldirish, kengaytirish tanki, oqishni aniqlash-kabinet narxiga sigʻimga qarab 8 000 dan 15 000 dollargacha qoʻshadi. Umumiy o'rnatilgan narxi 80 000 AQSh dollari bo'lgan 100 kVt soat quvvatga ega tizim uchun bu sezilarli foiz o'sishidir.
Ammo haqiqiy ikkilanish operatsion tashvishdan kelib chiqadi. Suyuqlik{1}}yuqori kuchlanishga yaqin doimiy elektr toki odamlarni asabiylashtiradi, bu sababsiz emas. Quvvatlangan shkaf ichidagi glikol oqishi havo sovutishda mavjud bo'lmagan ishlamay qolish rejimlarini ko'rsatadi. Eng yaxshi suyuqlik sovutgichli konstruksiyalar{4}}dielektrik suyuqliklardan foydalanadi yoki sovutish halqasini elektr bo'linmalaridan fizik jihatdan ajratib turadi, lekin men sovuq plastinka manifoldlari to'g'ridan-to'g'ri BMS taxtalari ustida ishlaydigan tizimlarni ko'rib chiqdim. Bitta mos kelmaslik va siz katta voqea tergovini ko'rib chiqmoqdasiz.
Xizmat yuki ham ortadi. Nasoslar ishlamay qoldi. Glikol parchalanadi va vaqti-vaqti bilan almashtirilishi kerak. Sovutgichlarda eskiradigan kompressorlar mavjud. Kondensator bobinlaridagi havo filtrlari chang bilan tiqilib qoladi va ularni hech kim tekshirmaydi, chunki tizim to'siq bilan o'ralgan hovlida o'tiradi, unga texnik xizmat ko'rsatish yiliga ikki marta tashrif buyuradi. Faol parvarish qilinmagan suyuqlik sovutish tizimi 18 oy ichida yomon ishlaydi va 36 oy ichida ishlamay qoladi.
Issiqlik almashinuvchilari: bo'lmagan o'rta yo'l
Havodan havoga{1}}issiqlik almashinuvchilari texnik xususiyatlarda doimiy ravishda namoyon bo'ladi, ular odatda sovutgich asosidagi sovutishga-"ishonchliroq" muqobil sifatida joylashtiriladi. Ovoz quyidagicha bo'ladi: kompressor yo'q, sovutgich zaryadi yo'q, murakkab HVAC boshqaruvlari yo'q-shunchaki issiqlik trubkasi yoki shkafdagi issiqlikni passiv ravishda atrof-muhit havosiga o'tkazadigan termosifon.
Bitta kichik muammo bor. Issiqlik almashinuvchilari faqat atrof-muhit harorati maqsadli shkaf haroratidan past bo'lganda issiqlikni rad etishlari mumkin. Agar siz shkafning ichida 25 darajani ushlab turishni istasangiz va u 35 daraja tashqarida bo'lsa, sizning issiqlik almashtirgichingiz endi noto'g'ri yo'nalishda qimmat issiqlik ko'prigi sifatida ishlaydi.
Bu ochiq-oydin aytilganda ravshan ko'rinadi, lekin men Amerikaning janubi-g'arbiy qismidagi issiqlik almashtirgich-issiqlik almashtirgich bilan jihozlangan loyihalarni ko'rdim, chunki savdo muhandisi "yillik o'rtacha haroratlar" grafigini ko'rsatdi, bu esa kunduzgi 45 darajali cho'qqilarni juda boshqariladigan45o'rtacha ko'rinishga qulay tarzda tekislaydi. Tizim oktyabrdan aprelgacha yaxshi ishladi. Maydan sentyabrgacha batareyalar kunduzgi yorug'lik soatlarining ko'p qismini termal quvvatsizlantirdilar.
Issiqlik almashtirgichlar ma'lum iqlim sharoitida-Skandinaviya, Shimoliy Germaniya, Tinch okeanining shimoli-g'arbiy qismida, atrof-muhit harorati belgilangan qiymatdan ishonchli tarzda past bo'lgan har qanday joyda mantiqiy. Bir necha issiq kunlar uchun kichik qo'shimcha AC moslamasi bilan birgalikda ular yillik sovutish energiyasi iste'molini 60% yoki undan ko'proq kamaytirishi mumkin. Ammo ular universal yechim emas va ularni shunday taqdim etgan sotuvchilar o'z mijozlariga yomon xizmat qilmoqdalar.
Parazit yuk hech kim uchun byudjet
Kabinet HVAC tizimlari elektr energiyasini iste'mol qiladi. Bu yangilik emas. Ko'pgina loyiha ishlab chiquvchilari uchun-yangilik shundaki,{3}}qancha elektr energiyasi iste'mol qilishlari va bu iste'mol biznesga qanchalik sezilarli ta'sir qilishidir.
Bir nechta iqlim zonalaridagi qurilmalardan olingan dala ma'lumotlari yumshoq iqlim sharoitida batareyaning umumiy quvvatining 8% dan ekstremal muhitda 34% gacha bo'lgan parazitar termal boshqaruv yuklarini ko'rsatadi. Qish mavsumida isitish talablari yuqori bo'lgan subarktik qurilmada batareyalarda saqlanadigan energiyaning uchdan biridan ko'prog'i o'sha batareyalarni maqbul haroratda saqlashga sarflanadi.
Ko'pgina moliyaviy modellarda standart taxmin 2% dan 3% gacha yordamchi yukdir. Bu taxmin noto'g'ri, ko'pincha qiyin joylashtirishlarda kattalik tartibiga ko'ra.
Yoz aslida ko'p joylarda parazit yuk nuqtai nazaridan osonroq mavsumdir. Ha, siz o'zgaruvchan tokni uzluksiz ishlayapsiz, lekin siz belgilangan nuqtadan atigi 10 dan 20 daraja yuqori bo'lgan havoga issiqlikni rad etyapsiz. Sovuq iqlimdagi qishda narsalar qimmatga tushadi. Siz qarshilikli isitgichlarni ishlayapsiz va elektr qarshilik isitishni samaraliroq qilish uchun hech qanday termodinamik hiyla yo'q. Sizga kerak bo'lgan har bir vatt issiqlik uchun aynan bir vatt elektr quvvati-shuningdek, batareya va isitgich o'rtasida qanday quvvat konversiyasi bo'lishidan qat'i nazar, samarasiz bo'ladi.
PCS chiqindi issiqlik hosil qiladi va aqlli shkaf dizaynlari qishki issiqlikni boshqarish uchun uni ushlaydi. PCS termal konvert ichida yashaganda, uning 3% dan 5% gacha konversiya yo'qotishlari sovuq oylarda "erkin" isitishga aylanadi. U tashqi-koʻpincha ajratilgan{5}}tizim konstruksiyalarida akkumulyator shkafi va quvvat elektroni kabineti alohida birlik boʻlgan-tashqariga oʻrnatilganda, siz foydali issiqlik energiyasini tashlab yubordingiz va endi uni batareya quvvati bilan ishlaydigan-rezistent isitish bilan almashtirishingiz kerak boʻladi.
Termal qochqin: hamma narsani shakllantiradigan qo'rquv
LFP NMC yoki NCA kimyolarining termal qochib ketadigan xususiyatlariga ega emas. Bu haqiqat. Temir fosfat katod strukturasi qizdirilganda kislorod chiqarmaydi, shuning uchun siz kobaltga asoslangan kimyoviy moddalarni juda xavfli qiladigan kaskadli ekzotermik parchalanishni olmaysiz.
Ammo "xavfsizroq" "xavfsiz" emas va sanoatning LFP termal xatti-harakatlariga nisbatan o'sib borayotgan xotirjamligi voqea hisobotlarida namoyon bo'la boshladi.
LFP termal qochishi NMC uchun 150 darajadan 200 darajagacha bo'lgan chegaradan ancha yuqori -taxminan 270 darajadan boshlanadi. Qochish paytida haroratning ko'tarilish tezligi daqiqada 1,5 darajani tashkil qiladi, kobalt kimyosi uchun daqiqada yuzlab daraja. Bu sizga javob berish uchun ko'proq vaqt beradi va hujayralar o'rtasida tarqalish ehtimolini kamaytiradi.
Xavfsizlik bo'yicha muhokamadan ko'pincha olib tashlangan narsa shundaki, LFP xujayralari ishlamay qolganda hali ham yonuvchi va zaharli gazlarni chiqaradi. Vodorod, uglerod oksidi, uglevodorodlar va vodorod ftoridlari gaz aralashmasida-ko'rinadi. Miqdorlari NMC dan pastroq va chiqarilishi sekinroq, lekin yopiq maydonda ventilyatsiya qiluvchi LFP hujayralari bilan to'la shkaf hali ham jiddiy xavf hisoblanadi.
Sheffild universiteti tomonidan olib borilgan yaqinda olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, LFP batareyalari ba'zi stsenariylarda ko'proq alangalanish xavfini ko'rsatadi, chunki o'chirilgan{0}}gaz aralashmasi-kamroq hajmli-avtomatik{3}}olovlanish chegarasiga ega. To'liq qog'oz nozik va LFP umuman xavfliroq degan xulosaga kelmaydi, lekin u LFP "o't tuta olmaydi" degan tobora keng tarqalgan marketing da'vosini buzadi.
Bularning barchasi bizni termal boshqaruvga qaytaradi. Termal hodisalarni oldini olishning eng yaxshi usuli ularga olib keladigan sharoitlarning oldini olishdir. Hech qachon 45 darajadan oshmaydigan, surunkali harorat gradiyentini boshdan kechirmaydigan, 0 darajadan pastroq quvvatlanmaydigan hujayralar -bu hujayralar odatdagidek qariydi, o‘zini oldindan aytib bo‘ladigan tarzda tutadi va xavfsizlikka minimal xavf tug‘diradi. Issiqlikni boshqarish tizimi sizning yong'inni o'chirish tizimi emas, balki birinchi himoya chizig'ingizdir.
Kabinetdagi havo oqimi: Har kim xato qiladigan tafsilot
To'g'ri o'lchamdagi HVAC bilan ham, issiqlik bir xilligi havo oqimining taqsimlanishiga bog'liq. Bu erda men hisoblashdan ko'ra ko'proq muhim muhandislik halokatlarini ko'rganman.
Eng kam qarshilik yo'li muhim. Sovuq havo shkafga kiradi va u to'g'ridan-to'g'ri qaytib keladigan kanalga o'tishni xohlaydi. Batareya modullari shunday joylashtirilsa, ba'zilari asosiy oqim yo'lida, boshqalari esa o'lik zonalarda bo'lsa, siz qancha kilovatt sovutish o'rnatganingizdan qat'iy nazar, harorat tabaqalanishiga ega bo'lasiz.
Baffles yordam beradi. Plenum dizaynlari yordam beradi. Eng ko'p yordam beradigan narsa, dizayn bosqichida CFDni ishga tushirish-bu pul va vaqtni talab qiladi, shuning uchun ko'pgina C&I loyihalarida amalga oshirilmaydi. Muhandislik munosabati odatda "bu kichik shkaf, havo oqimi qanchalik murakkab bo'lishi mumkin?" Javob: qo'shni modullar o'rtasida 10 daraja gradient yaratish uchun etarlicha murakkab.
Konteynerli BESS tizimlari bu muammoni asosan standartlashtirish orqali hal qildi. Asosiy integratorlar CFD-ni ishga tushirdilar, prototiplarni yaratdilar, dizaynlarni tasdiqladilar va termal arxitekturada qulflandilar. Shkaf tizimlari, ayniqsa kichikroq sotuvchilar, ko'pincha bu jarayondan o'tmagan. Siz dizaynning birinchi yoki ikkinchi avlodini sotib olmoqdasiz, u termik tekshirilmagan bo'lishi mumkin, ammo "konditsioner 35 daraja kun ichida ichki haroratni pasaytiradi".
Xarid qilish uchun aslida nima muhim
Agar siz BESS tashqi shkafini belgilasangiz, quyidagilarni talab qilishingiz kerak:
Haroratning bir xilligi spetsifikatsiyasi. "Kabinetda konditsioner bor" emas, balki haqiqiy raqam: maksimal muhitda nominal zaryadlash/bo'shatish paytida barcha batareya modullari bo'ylab maksimal harorat deltasi. Agar sotuvchi bu savolga javob bera olmasa, ular issiqlik muhandisligi bilan shug'ullanmagan.
Saytning o'ziga xos sharoitlarida parazitar yukni baholash-. Oʻrnatish joyingiz uchun TMY ob-havo maʼlumotlari yordamida-sotish panelidagi umumiy 2% koʻrsatkich emas. Agar parazitar yuk har yili nominal o'tkazuvchanlikning 10% dan oshsa, bu sizning moliyaviy modelingizda ko'rsatilishi kerak.
Past haroratli zaryaddan-himoya. Lityum qoplamaga olib keladigan haroratlarda zaryadlash imkonini beradigan ba'zi bir murosasiz qiymat emas, balki kesish harorati hujayra ishlab chiqaruvchisi tavsiyasiga mos kelishini tasdiqlang. Buni faqat texnik jadvalda emas, balki BMS konfiguratsiyasida tasdiqlang.
Issiqlik boshqaruvi tizimini tanlash-havo va suyuqlik-bu tizim qanchalik yaxshi joriy etilgani va unga xizmat ko‘rsatilishidan kamroq ahamiyatga ega. Tegishli havo oqimi muhandisligi bilan-loyihalangan,-sovutiladigan shkaf ishlamay qolgan nasos yoki tiqilib qolgan kondensator bilan-suyuq sovutilgan tizimdan yaxshi ishlaydi. Eng yaxshi issiqlik boshqaruv tizimi - bu aktivning ishlash muddati davomida unga e'tibor qaratiladigan tizimdir.
Yakuniy kuzatishlar
Termal boshqaruv qiziqarli press-relizlar yaratmaydi. Keyingi RE+ konferentsiyasida hech kim kabinetdagi havo oqimini chalkashtirib yuborish bo'yicha yutuq haqida e'lon qilmoqchi emas. Ammo bu 15 yillik aktiv bilan 8 yillik aktiv oʻrtasidagi farq, yaʼni yozning issiq kunlarida nominal quvvatni taʼminlaydigan tizim va sizga eng kerak boʻlganda 60% ga kamaytiruvchi tizim oʻrtasidagi farq.
Issiqlik boshqaruvidagi eng qimmat xato bu muammoni boshqa birov hal qilgan deb taxmin qilishdir. Ikkinchi eng qimmat bu Myunxenda ishlaydigan narsa Dubayda ishlaydi deb taxmin qilishdir.
Avval termal dizaynni to'g'ri oling. Qolgan hamma narsa u erdan keladi.