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10 个储能系统设计的重要考虑因素

时间:2023-02-24   访问量:317

  2023年2月15号

  

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  作者:Joe Jancauskas,PE,PMP,Castillo Engineering高级电气工程师

  太阳能发电系统具有多种视觉上明显的独特风格:固定倾斜地面安装、跟踪器、屋顶、车棚、漂浮和混合用途农业光伏阵列,电池储能系统 (BESS) 则不同。相比之下,BESS 主要由集装箱和升压变压器组成,不同系统表面上看起来都非常相似。 因此人们可能会假设每个 BESS 之间的电气差异不大。然而,当深入挖掘时,会发现系统BOS的电气设计中存在大量关键的细微和隐藏差异,必须仔细考虑这些差异才能确保 BESS 项目实现良好集成、高性能和成本效益。下面列出了 Castillo 工程团队在努力生产符合规范、可靠且可经济建造的 BESS 设计时遇到的十个关键设计考虑因素。

  关键设计考虑因素之一: 高的能量密度和导体能量密度,尤其是最流行的锂离子技术电池,在相对较小的 BESS 占地面积内非常高。这意味着现场某处将有多组非常粗的导体连接 - 很可能在地下,通常在管道中。因此,必须确定并实施可最大限度减少导线总截面积的技术,以降低安装成本,同时创建一种设计,使必要数量的穿管实际上可以在指定的地板检修口内被截断。对于尺寸似乎任意小的地板检修口,这项任务可能特别具有挑战性,因此很难在这个检修口的小正方形内布置大转弯半径的导体。

  关键设计考虑因素之二:最大的电池组串电压与集中式变流器该技术允许的最大电池组串电压通常无法经济地匹配大型集中式变流器直流输入电压,并且需要一个DC/DC转换器。在这些情况下,重要的是要确定 DC/DC 转换器是包装在单独的集装箱中,还是用于多个集装箱的单独大型设备。同样,有必要确定 DC/AC 变流器是否包装在集装箱内,或者它们是否是用于多个集装箱的单独的、更大的设备。根据系统架构中构建模块的数量,大型的并联电缆走线的数量可能需要加倍,随之而来的是要连接的电缆接头和要固定的螺栓数量也要增加一倍和三倍。

  

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  关键设计考虑因素之三:辅助负荷当涉及到辅助负荷以最大限度地降低项目成本时,需要考虑几个因素。首先,用于冷却和制热的HVAC系统的BESS 的辅助电源是否是来自公用事业的独立馈电回路,以便即使在公用事业重合闸分闸时也可以提供 HVAC?其次,应该确定辅助电源负荷是否明确定义,或者它们是否看起来容量过大、过于谨慎,从而需要昂贵的大规格设备。此外,需要确定的是,在庞大的辅助负荷列表中,哪些真正需要来自电站内辅助配电柜的外部电源,哪些实际上是可以忽略的内部馈电辅助负荷。电池设计人员通常不区分内部电源和外部电源,因为他们经常将它们归为辅助负荷的一般类别。

  关键设计考虑因素之四:通信和布线一个常见的 BESS 设计挑战是通信图通常不会指示各点之间应该采用哪种布线。对于双向功率流,有必要根据给定工作电流下特定地点的电池架数量确定每个方向的最大满载电流。

  关键设计考虑因素之五:确定适用的规范在确定适用规范时,NEC 第 480 条、UL 1788、UL 1973、UL 9540、NFPA 101、NFPA 855、NFPA 5000、IFC 第 12 章、NFPA 1 第 52 章和本地采用的规范之间有时会存在冲突、差距或更严格的要求。如果项目涉及混合 BESS 和太阳能发电光伏装置,了解有多少规范规则发生变化将是至关重要的。在项目地点的辖区内找到能够就适用哪些规范给出明确答案的一站式专家,也将大大有助于确保尽可能高效和经济地执行项目。

  关键设计考虑因素之六:单页宣传册、设计指南和安装手册BESS 设计发展如此之快,以至于单页宣传册、设计指南和安装手册经常包含过时、冲突或缺失的信息。多轮的 RFI(信息需求征集) 和文档修订可能无法澄清问题。如果答案可以对信息进行务实的、基于经验的判断,提供大量关于设计元素的解释性注释以提供清晰度并且不增加混淆程度,这将是一种幸运但现在很少见的情况。

  关键设计考虑因素之七:NEC标准的灰色地带NEC在其发展过程中的大部分时间都在处理不具备机载计算机类型处理能力的不太复杂的非自动化设备。因此,有几组 NEC 标准 没有正确解决的灰色地带。例如,假设 BESS 设计精巧,具有多个故障安全保护级别以防止发生过流,并且还通过了详尽的 UL 测试并获得认证。业主工程师或其他第三方标准审查人员是否会要求在 60 周的交货时间内安装 3,000 安培的外部熔断器?在这些灰色地带,该行业可能距离任何语言版本至少有两个 NEC标准修订周期。

  关键设计考虑因素之八:术语不明确由于 BESS 的快速发展和持续的技术创新,仍然存在大量的混淆、误解和对特定术语缺乏一致意见。以下是 Castillo Engineering 从事的项目的一些最新例子:“我们不认为那是电池,那只是一个电芯。”“我们不会将这些电缆连接到电池簇。我们需要在连接的电池簇串的末端连接它们。”“那边的那个集装箱里面只有电池,只需要连接直流电源输出电缆,而旁边那个外观相同的集装箱包含一个变流器,电池簇的数量只有一半,所以它有交流电源线。他们把带有交流电源输出导线的那个集装箱放在离升压变压器和公用设施互连点最远的地方是有什么特殊的原因吗?”

  关键设计考虑因素之九:增加地下管道和立管BESS 地下将有许多大型电气管道,但这些管道也开始有一些非电气公司。许多集装箱的两端都装有立管,这样消防员就可以连接软管,并在需要时向集装箱内注水。根据火灾的强度,可能不会有很多志愿者走上前去连接软管,因此 BESS 安装手册开始建议在离集装箱一定距离的地方进行立管连接。因此,不仅大型地下管道的数量急剧增加,而且水管也在电线管道下方和上方运行。

  关键设计考虑因素之十:缺少必要的接线端子假设安装的 BESS 产品具有出色的文档和贴有标签的端子,在后期阶段仍然可能会出现问题。如果首席电工准备连接主控制器中到BESS系统主接地,并且发现似乎设计没有为其提供端子,请不要感到惊讶。(小刘:这事真遇见过,设备没有设计接地端子)

  参考文献

  https://www.solarpowerworldonline.com/2023/02/10-energy-storage-design-considerations-that-can-make-or-break-your-project/?utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter

  文章出处:CLEANdata(公众号)