Jak wybrać odpowiednią pojemność i moc dla przemysłowych akumulatorów magazynujących energię?

Dlaczego błędy w wymiarowaniu w przemyśle są droższe niż w budynkach mieszkalnych?

Zakład pakujący zainstalował system akumulatorów o wielkości odpowiadającej średniemu dziennemu zużyciu energii, ale podczas uruchamiania okazało się, że system nie jest w stanie obsłużyć jednoczesnego uruchomienia trzech silników przenośnika podczas zmiany zmiany, co powoduje przekroczenie limitów ochronnych i wstrzymanie produkcji na prawie dwadzieścia minut. W akumulatorze zgromadzono więcej niż wystarczającą ilość energii. Brakowało mu wystarczającej mocy wyjściowej, aby dostarczyć tę energię wystarczająco szybko, aby zapewnić łączny wzrost rozruchu silnika. Jest to błąd w doborze wymiarów, który instalator w budynkach mieszkalnych mógłby szybko wykryć, ale który łatwo przeoczyć na skalę przemysłową, przy wielu obciążeniach włączanych i wyłączanych w trakcie zmiany.

To jest główne wyzwanie przy doborze rozmiaruMagazynowanie energii akumulatorowejw zastosowaniach przemysłowych: pojemność i moc to dwa różne obliczenia, a obiekty przemysłowe, z większymi, bardziej zróżnicowanymi i często jednoczesnymi obciążeniami sprzętu, są znacznie mniej podatne na błędy wymiarowania niż typowa instalacja domowa. System mieszkaniowy o nieco za małej mocy może oznaczać jednorazowe zadziałanie wyłącznika i jego zresetowanie. System przemysłowy, w którym podczas zmiany produkcyjnej brakuje mocy, może oznaczać zablokowanie linii, niedotrzymanie terminu realizacji zamówienia lub w niektórych przypadkach zagrożenie bezpieczeństwa, jeśli krytyczny sprzęt nieoczekiwanie straci moc w połowie-cyklu.

Zrozumienie dwóch liczb, które faktycznie musisz obliczyć

Pojemność (kWh) - ile energii możesz zmagazynować

Pojemność to całkowita ilość energii, jaką może pomieścić bateria, podobnie jak galony opisują objętość zbiornika. Odpowiada na pytanie „jak długo może to wytrzymać dane obciążenie”, a nie na „jaką moc może wytrzymać ta moc w danym momencie”.

Moc (kW) - jak szybko możesz ją dostarczyć

Moc opisuje maksymalną szybkość, z jaką faktycznie można dostarczyć zmagazynowaną energię. Bateria o znacznej pojemności, ale małej mocy znamionowej, może wytrzymać niewielkie obciążenia przez długi czas, ale nie poradzi sobie z nagłym wzrostem zapotrzebowania, niezależnie od ilości zmagazynowanej w niej energii.

Dlaczego połączenie tych dwóch elementów jest najczęstszym błędem w doborze wymiarów w przemyśle?

Większość błędów w doborze wymiarów w projektach przemysłowych ma swój początek w traktowaniu wydajności jako jedynej liczby, która ma znaczenie. Arkusz specyfikacji podkreślający całkowitą liczbę kWh bez równie jasnej mocy znamionowej jest często oznaką, że sprzedawca nie przeprowadził kupującego przez to rozróżnienie, dlatego przed porównaniem ofert warto zapytać bezpośrednio o obie wartości.

Krok pierwszy - utwórz dokładny profil obciążenia

Dlaczego średnie dzienne spożycie zakrywa prawdziwy obraz

Średnie dzienne zużycie kWh informuje o ogólnym apetycie energetycznym obiektu, ale ukrywa kształt tego zapotrzebowania w ciągu dnia. Dwa obiekty korzystające z identycznej całkowitej dziennej energii mogą mieć bardzo różne momenty szczytowego zapotrzebowania, w jednym przypadku obciążenie jest stałe i przewidywalne, a w drugim gwałtownie wzrasta w określonych oknach produkcyjnych, a te dwa obiekty wymagają systemów o bardzo różnej wielkości pomimo identycznego średniego zużycia. Obiekt, który po prostu pyta „ile kWh zużywamy dziennie” i dobiera baterię w oparciu o tę liczbę, odpowiedział na prawdziwe pytanie, ale nie na to, które faktycznie określa, czy system będzie działać, gdy ma to największe znaczenie.

Gromadzenie danych interwałowych - 15-w przyrostach minutowych i źródłach danych narzędziowych

Właściwy profil obciążenia rejestruje zapotrzebowanie w krótkich odstępach czasu, najlepiej co 15-minut, w reprezentatywnym okresie, ujawniając okresy szczytowego zapotrzebowania, jak długo trwają i jak często się powtarzają. Dane o interwałach użyteczności publicznej, jeśli są dostępne, są zazwyczaj najszybszym sposobem na zbudowanie tego obrazu bez instalowania oddzielnych urządzeń pomiarowych, a większość komercyjnych przedsiębiorstw użyteczności publicznej może zażądać tych danych bezpośrednio od swojego dostawcy za niewielką opłatą lub bezpłatnie. Tam, gdzie dane dotyczące mediów nie są łatwo dostępne lub nie obejmują wystarczającej ilości historii, tymczasowe opomiarowanie podlicznikami na kilka tygodni może wypełnić lukę i jest ogólnie opłacalną inwestycją, biorąc pod uwagę, w jakim stopniu zmniejsza to ryzyko związane z podjęciem decyzji dotyczącej rozmiaru.

Identyfikacja okien szczytowego zapotrzebowania i czasu ich trwania

Gdy już uzyskasz dane dotyczące interwałów, zwróć uwagę na to, jak długo faktycznie trwają okresy szczytowego zapotrzebowania, a nie tylko na ich wielkość. Obiekt, w którym każdego ranka występuje krótki, pięcio-minutowy wzrost, potrzebuje zupełnie innego profilu mocy niż obiekt, w którym utrzymuje się zwiększone zapotrzebowanie przez dwie godziny z rzędu, nawet jeśli szczytowa wartość kW wygląda identycznie na papierze. Ten szczegół czasu trwania ma znaczenie, ponieważ bezpośrednio wpływa na to, jak system zarządzania akumulatorem musi sobie radzić z utrzymującym się-rozładowaniem o dużej mocy w porównaniu z krótkim przepięciem, a system zbudowany tylko w oparciu o wielkość szczytową bez uwzględnienia czasu trwania może nadal osiągać słabsze wyniki, nawet jeśli surowa liczba kW wygląda na prawidłowo dopasowaną.

Krok drugi - oblicz pojemność na podstawie rzeczywistych potrzeb

Podstawowy wzór na pojemność

Dobór pojemności rozpoczyna się od energii, którą należy dostarczyć w docelowym okresie tworzenia kopii zapasowych lub-zmiany obciążenia, podzielonej przez użyteczną głębokość rozładowania akumulatora, zwykle wynoszącą 80–95% w przypadku wysokiej jakości systemu LiFePO4. Obiekt wymagający pokrycia 80 kWh obciążenia krytycznego w scenariuszu 4-godzinnego rezerwowego, przy 90% użytecznej głębokości rozładowania, potrzebuje około 89 kWh wydajności nominalnej (80 ÷ 0,9).

Głębokość rozładowania i dlaczego zmienia ona rzeczywistą pojemność użyteczną

Pojemność z tabliczki znamionowej i pojemność użytkowa to nie to samo. Akumulator o mocy 100 kWh, ale ograniczony do 85% użytecznej głębokości rozładowania, w praktyce niezawodnie dostarcza jedynie około 85 kWh, a potwierdzenie tej wartości, zamiast zakładać, że dostępna jest pełna wartość znamionowa, zapobiega niedoborom wymiarowym, które stają się oczywiste dopiero po uruchomieniu systemu.

Dlaczego zbyt duża pojemność marnuje budżet przemysłowy szybciej niż budżet mieszkaniowy?

Wydajność przemysłowa wiąże się z rzeczywistym kosztem kWh, a przewymiarowanie na dużą skalę powoduje zwielokrotnienie strat, które powodują znacznie więcej strat niż w przypadku błędnych obliczeń w budynkach mieszkalnych. Tworzenie obliczeń wymiarowych na podstawie rzeczywistego profilu obciążenia, a nie przybliżonych szacunków, jest warte dodatkowego kroku, szczególnie dlatego, że budżety projektów przemysłowych zwiększają koszt błędnego obliczenia tej wartości, często o dziesiątki tysięcy dolarów w przypadku nawet niewielkiego błędu przewymiarowania na skalę komercyjną.

Krok trzeci - oblicz moc na podstawie szczytowego jednoczesnego zapotrzebowania

Dlaczego sama pojemność nie gwarantuje wystarczającej mocy

Powyższy scenariusz w zakładzie pakowania dokładnie to ilustruje: pojemność akumulatora była wystarczająca, ale jego moc znamionowa, powiązana ze współczynnikiem C- systemu, nie była dostosowana do łącznego chwilowego zapotrzebowania wielu dużych silników uruchamianych jednocześnie.

Uwzględnianie rozruchu silnika i prądu rozruchowego

Silniki przemysłowe zwykle pobierają prąd rozruchowy kilka razy większy od-stałej mocy roboczej w stanie ustalonym przez krótki okres podczas uruchamiania, czasami 3-6 razy większy niż normalny pobór przez ułamek sekundy do kilku sekund. Obliczenie wielkości mocy musi uwzględniać łączne zapotrzebowanie rozruchowe wszystkiego, co może uruchomić się jednocześnie, a nie tylko sumę obciążeń roboczych w stanie ustalonym.

Prosty przykład doboru mocy przemysłowej

W tym uproszczonym przykładzie dobór mocy wyjściowej wyłącznie w oparciu o sumę-stanu ustalonego (43 kW) znacznie zaniżyłby system w przypadku rzeczywistego najgorszego-przypadku jednoczesnego uruchomienia, który mógłby osiągnąć 89 kW lub więcej w zależności od nakładania się taktowania.

Krok czwarty - Uwzględnij współczynnik C-i rolę składu chemicznego akumulatora w dostarczaniu mocy

Jak współczynnik C-określa rzeczywistą-światową moc wyjściową

Współczynnik C- opisuje prędkość rozładowania w stosunku do pojemności. Wartość znamionowa 1C oznacza, że ​​akumulator może rozładować całą swoją pojemność w ciągu godziny, więc akumulator 100 kWh o temperaturze 1C dostarcza do 100 kW, podczas gdy ten sam akumulator 100 kWh o temperaturze zaledwie 0,5°C zapewnia maksymalnie 50 kW, czyli połowę mocy z identycznej ilości zmagazynowanej energii.

Dlaczego akumulator o tej samej pojemności może mieć bardzo różną moc znamionową

Dwa produkty o dopasowanej wydajności kWh mogą ogromnie różnić się-rzeczywistą wydajnością w zależności od ich współczynnika C-, dlatego właśnie porównanie samych danych dotyczących wydajności pomiędzy ofertami dwóch dostawców niewiele mówi o tym, jak każdy system będzie się faktycznie zachowywał przy rzeczywistym zapotrzebowaniu Twojego obiektu.

Krok piąty: - uwzględnij nadmiarowość w przypadku krytycznych operacji

Dlaczego architektura N+1 zmienia matematykę dotyczącą rozmiaru

Jeśli koszt przestoju obiektu uzasadnia nadmiarową architekturę, dobór rozmiaru musi uwzględniać utrzymanie przez system odpowiedniej wydajności i mocy nawet wtedy, gdy jeden moduł jest w trybie offline. Zwykle oznacza to dobranie całkowitej wydajności i mocy systemu nieco powyżej obliczonych potrzeb, tak aby utrata jednego modułu nie spowodowała spadku systemu poniżej rzeczywistych wymagań.

Obliczanie kosztów przestojów w celu uzasadnienia inwestycji w redundancję

Obiekt, który traci kilka tysięcy dolarów na godzinę w wyniku nieplanowanego przestoju, często może uzasadnić dodatkowy koszt nadmiarowej architektury w ramach pojedynczego zdarzenia, którego udało się uniknąć, natomiast obiekt, w którym przestój jest niewielką niedogodnością, może rozsądnie zdecydować, że dodatkowy koszt redundancji nie jest tego wart. Wykonywanie tych obliczeń jawnie, zamiast domyślnie stosować redundancję lub pomijać je z przyzwyczajenia, w obu przypadkach pozwala na podjęcie bardziej uzasadnionej decyzji dotyczącej rozmiaru.

Względy regulacyjne i wzajemne połączenia sieciowe wpływające na wielkość

Limity przyłączy mediów

Niektóre umowy dotyczące wzajemnych połączeń mediów określają maksymalną moc znamionową systemu dla pamięci masowej-podłączonej do sieci, co może ograniczyć projekt niezależnie od tego, co w innym przypadku uzasadniałby profil obciążenia obiektu. Potwierdzenie tych ograniczeń u dostawcy na wczesnym etapie procesu projektowania pozwala uniknąć przeróbek projektu systemu w dalszej części projektu, ponieważ wykrycie ograniczenia połączeń po zamówieniu sprzętu może oznaczać kosztowne przeprojektowanie lub całkowitą rozbieżność pomiędzy tym, co zostało zakupione, a tym, co narzędzie faktycznie umożliwi połączenie.

Wymagania-programu reagowania na zapotrzebowanie oraz minimalna/maksymalna moc znamionowa

Zakłady użyteczności publicznej oferujące-odpowiedź-zapotrzebowania lub udział w programie zarządzania opłatami za popyt często określają minimalne moce znamionowe systemu w celu kwalifikowalności, co oznacza, że ​​system dostosowany wyłącznie do potrzeb Twojego obiektu może nie skorzystać z zachęt w ramach programu, jeśli spadnie tuż poniżej progu kwalifikacyjnego. Sprawdzenie wymagań programu przed ostatecznym określeniem rozmiaru może znacząco zmienić ogólną ekonomikę projektu, czasami uzasadniając niewielki wzrost mocy znamionowej, szczególnie w celu zakwalifikowania się do płatności motywacyjnych, które rekompensują znaczną część całkowitego kosztu systemu w całym okresie jego użytkowania.

Trend branżowy, - dlaczego profilowanie obciążenia staje się standardowym pierwszym krokiem

W ciągu ostatnich kilku lat w większej liczbie projektów dotyczących pamięci przemysłowych odeszło od przybliżonych szacunków pojemności w stronę-profilowania obciążenia opartego na danych, stanowiącego standardowy pierwszy krok w procesie projektowania, a nie opcjonalny-dodatek. Ta zmiana odzwierciedla zarówno spadający koszt dostępu do danych o interwałach użyteczności publicznej, jak i rosnące uznanie w całej branży, że błędy w doborze wymiarów na skalę przemysłową niosą ze sobą rzeczywiste konsekwencje finansowe, od zmarnowanego kapitału na zbyt duże systemy po kosztowne zakłócenia operacyjne spowodowane zbyt małą mocą znamionową. Dostawcy, którzy włączają profilowanie obciążenia do swojego standardowego procesu wymiarowania, zamiast traktować je jako dodatkowy krok, o który muszą poprosić kupujący, w coraz większym stopniu wyróżniają się jako bardziej wyrafinowana opcja na rynku, na którym błędy w doborze wymiarów są zaskakująco częste.

Tendencję tę wzmacniają także bardziej wyrafinowane wymogi dotyczące finansowania projektów. Kredytodawcy i ubezpieczyciele ubezpieczający większe projekty magazynowania przemysłowego coraz częściej oczekują udokumentowanej analizy profilu obciążenia jako części pakietu projektu, zamiast akceptować ogólną docelową pojemność w oparciu o przybliżone szacunki. Projekt, który może wykazać jego wielkość, został zbudowany na podstawie rzeczywistych danych interwałowych, a nie założeń. Generalnie przechodzi przez przegląd finansowania i gwarantowania emisji bardziej płynnie, co sprawiło, że profilowanie obciążenia stało się standardowym, oczekiwanym krokiem, a nie-miłym-posiadaniem.

Rzeczywista-aplikacja -właściwy-dobór rozmiaru po początkowym błędnym obliczeniu

Po incydencie związanym z uruchomieniem silnika pakowalnia współpracowała ze swoim dostawcą w celu ponownej oceny rozmiaru na podstawie rzeczywistego profilu obciążenia interwałowego, a nie średniego zużycia. Zmieniony system utrzymał pojemność w dużej mierze niezmienioną, ale znacznie zwiększył moc znamionową, określając konfigurację o wyższej współczynniku C-, rozwiązując problem uruchamiania bez konieczności zwiększania mocy, której obiekt w rzeczywistości nie potrzebował. Lekcję tę przeniesiono do kolejnego projektu rozbudowy obiektu, w którym profilowanie obciążenia stało się standardowym pierwszym krokiem, a nie późniejszą refleksją, a obiekt żąda obecnie od swoich przedsiębiorstw danych interwałowych przed podjęciem jakiejkolwiek nowej decyzji dotyczącej rozmiaru sprzętu, składowania lub w inny sposób.

Lista kontrolna rozmiarów przed złożeniem zapytania o wycenę

Zbuduj profil obciążenia, korzystając z danych interwałowych, a nie tylko średniego dziennego zużycia

Oblicz pojemność na podstawie docelowego czasu trwania kopii zapasowej i użytecznej głębokości rozładowania

Oblicz moc na podstawie szczytowego jednoczesnego zapotrzebowania, w tym skoków rozruchu silnika

Potwierdź stawkę C-za dowolną podaną wartością mocy, zamiast akceptować samą pojemność

Dodaj margines redundancji, jeśli koszt przestoju uzasadnia architekturę N+1

Potwierdź wszelkie wymagania dotyczące wzajemnych połączeń mediów lub-programu odpowiedzi na zapotrzebowanie

Dobór rezerwowego magazynu energii pod kątem realistycznych warunków pracy

Niezależnie od ostatecznych liczb, wymiarowanie przemysłowego zapasowego magazynu energii sprawdza się najlepiej, gdy jest zbudowany na podstawie rzeczywistych danych operacyjnych, a nie założeń, ponieważ różnica między „powinna wystarczyć na papierze” a „faktycznie wystarczająca podczas prawdziwej zmiany zmiany” to dokładnie miejsce, w którym zdarzają się błędy w doborze rozmiaru, takie jak ten powyżej.

Jak wybrać niezawodnego producenta, aby uzyskać dokładne wsparcie w zakresie doboru rozmiaru

Poważny producent magazynów energii powinien chcieć omówić z Tobą rzeczywisty profil obciążenia, a nie wyłącznie na podstawie ogólnego zapotrzebowania na pojemność, i powinien jasno wyjaśnić, w jaki sposób współczynnik C-jego produktu wpływa na rzeczywiste-światowe dostarczanie energii dla Twojego konkretnego zestawu sprzętu.

Skontaktuj się teraz

Często zadawane pytania