Análisis profundo del gabinete del sistema de almacenamiento de energía

El gabinete del sistema de almacenamiento de energía, como dispositivo central de almacenamiento de energía compacto e inteligente, proporciona una solución eficiente y conveniente para la gestión energética moderna mediante la integración de múltiples módulos funcionales. Con su excelente diseño y potentes funciones, desempeña un papel importante en escenarios de optimización, asignación y almacenamiento de energía, brindando a los usuarios una experiencia de uso de energía segura, respetuosa con el medio ambiente y eficiente. Se ha convertido en un componente indispensable de los futuros sistemas energéticos inteligentes.

En la práctica de la industria del almacenamiento de energía, los técnicos a menudo se centran en el análisis de datos de carga y el cálculo del almacenamiento de energía, y a menudo pasan por alto el conocimiento profundo del gabinete central del sistema de almacenamiento de energía. Los principales productos de almacenamiento de energía en el mercado interno actual se pueden dividir en dos categorías: uno es el gabinete integrado de almacenamiento de energía de 261 kWh adecuado para proyectos de bajo-voltaje (0,4 kV), y el otro es el contenedor de almacenamiento de energía de 5 MWh para proyectos de alto-voltaje (10 kV y superior).

Un sistema de almacenamiento de energía es una solución compleja para el almacenamiento y la regulación de energía, que consta de componentes clave como celdas de batería, inversores de almacenamiento de energía (PCS), sistemas de gestión de baterías (BMS), sistemas de gestión de energía (EMS), sistemas de control de temperatura y sistemas de protección contra incendios. Todos los componentes trabajan juntos para garantizar el funcionamiento eficiente, seguro y estable del sistema de almacenamiento de energía. Este artículo comenzará con los componentes principales y analizará uno por uno el principio de funcionamiento y el valor funcional del sistema de almacenamiento de energía del gabinete de almacenamiento de batería solar.

Sistema de gestión de celdas y baterías (BMS):El funcionamiento colaborativo de las células se basa en una gestión jerárquica. El sistema de baterías se divide en tres niveles: PACK, grupo de baterías y pila de baterías. BMS adopta una arquitectura de gestión de tres-niveles para lograr una supervisión precisa de las células y un funcionamiento eficiente del sistema. Estructuralmente, las celdas de batería están conectadas en serie a través de una matriz para formar PACK, y varios PACK se conectan en serie para formar grupos de baterías. Cada grupo de baterías está conectado en paralelo para formar una pila de baterías para la recolección de energía. En el gabinete de almacenamiento de energía de batería, la operación colaborativa de cientos o miles de celdas de batería se basa en un mecanismo científico de gestión jerárquica. El sistema de baterías generalmente se divide en tres niveles: paquete de baterías (PACK), grupo de baterías y pila de baterías. En consecuencia, el sistema de gestión de batería (BMS) también adopta una arquitectura de gestión de tres-niveles: nivel PACK (Nivel 1), nivel de clúster (Nivel 2) y nivel de cabina (Nivel 3). Este modo de gestión jerárquica puede lograr un seguimiento y control precisos de cada celda de la batería, garantizando el funcionamiento eficiente de todo el sistema de batería.

Caja de alto voltaje y convertidor de almacenamiento de energía (PCS):El voltaje y el rango de fluctuación de los diferentes tipos de celdas de batería son diferentes. Según el principio del circuito, el grupo de baterías se conecta en serie para superponer voltaje y la pila de baterías se conecta en paralelo para mantener la estabilidad del voltaje. El voltaje de salida final del sistema es igual al voltaje del grupo de baterías. La caja de alto-voltaje es responsable de la distribución y el monitoreo del estado de la energía eléctrica de alto-voltaje, asegurando el suministro estable de voltaje al PCS para el gabinete de almacenamiento de energía enfriado por líquido. Actualmente, el voltaje de entrada principal en el lado de CC del PCS es de 1000 V y 1500 V. Existen diferencias en el voltaje nominal y el rango de fluctuación de voltaje de diferentes tipos de celdas, por ejemplo, el voltaje nominal de la batería de fosfato de hierro y litio es de 3,2 V, con un rango de fluctuación de 2,8-3,6 V; El voltaje nominal de la batería de litio ternaria es de 3,7 V, con un rango de fluctuación de 3,0 a 4,2 V. Según los principios básicos del circuito, el voltaje en el circuito en serie se superpone, mientras que el voltaje en el circuito en paralelo permanece constante.

Sistema de control de temperatura (aplicación principal de la unidad de refrigeración líquida):La principal tecnología de control de temperatura del gabinete de almacenamiento de energía de Pylontech es la refrigeración líquida con placa fría, la refrigeración por aire se está eliminando gradualmente, la refrigeración por cambio de fase no se utiliza ampliamente y la refrigeración líquida por inmersión no es temporalmente común. La unidad de refrigeración líquida transporta el refrigerante a través de una tubería dedicada, controlando con precisión la diferencia de temperatura de las celdas de la batería dentro de 2 grados, asegurando que el equipo funcione a la temperatura óptima y mejorando el rendimiento y la confiabilidad del sistema.

Sistema de protección contra incendios y sistema de gestión de energía (EMS):Los sistemas de protección contra incendios suelen instalarse en el lateral o en la parte superior del armario de almacenamiento de energía exterior, con volúmenes más pequeños; El EMS no está integrado en el gabinete de almacenamiento de energía y generalmente se instala en la sala de monitoreo o en la sala de equipos para lograr el monitoreo y la gestión completos del proceso del sistema de almacenamiento de energía.

En general, la estructura central y la lógica de funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía para gabinetes exteriores se pueden resumir en los siguientes cuatro puntos: en primer lugar, las celdas de la batería están dispuestas en una matriz de 4 × 13 para formar un módulo de batería (PACK), y cinco PACK de esta especificación se conectan en serie para formar un grupo de baterías; En segundo lugar, el sistema de administración de baterías (BMS) adopta un modo de implementación de dos-niveles, con el BMS de primer nivel estrechamente integrado con cada PACK y el BMS de segundo nivel instalado de forma independiente en el área inferior del sistema; En tercer lugar, el sistema de batería compuesto por celdas de batería recolecta energía a través de una caja de alto-voltaje y, después de completar la conversión CA-CC a través de un convertidor de almacenamiento de energía (PCS), la energía eléctrica se transmite al escenario de uso final; En cuarto lugar, la unidad de refrigeración líquida controla con precisión la temperatura de cada PACK a través de tuberías de refrigeración líquida dedicadas, lo que garantiza que el paquete de baterías funcione dentro de un rango de temperatura adecuado y mejora continuamente el rendimiento operativo y la confiabilidad del sistema.

Con base en un análisis profundo de la estructura central y los principios técnicos de los gabinetes integrados de almacenamiento de energía, combinados con el estado de desarrollo actual de la industria, se pueden hacer las dos predicciones siguientes para sus tendencias de desarrollo futuras: En primer lugar, el aumento continuo en la capacidad de las celdas individuales está impulsando la mejora de la capacidad de los gabinetes de almacenamiento de energía eólica solar. En 2024, la capacidad principal de una sola celda en el mercado será de 280 Ah, y se actualizará a 314 Ah para 2025. Actualmente, están surgiendo en la industria productos de celdas de gran capacidad con 500 Ah y más, incluidos productos de nivel 600 Ah, 700 Ah e incluso 1000 Ah. Se espera que para 2026, la capacidad individual de los gabinetes integrados de almacenamiento de energía aumente aún más, y especificaciones como 488 kWh y 522 kWh se generalicen gradualmente en el mercado.

En segundo lugar, la iteración de la tecnología de refrigeración líquida se está acelerando y se espera que la refrigeración líquida por inmersión se convierta en la corriente principal a largo-plazo. Con el aumento continuo de la capacidad de una sola celda, la demanda de disipación de calor del gabinete integrado de almacenamiento de energía de refrigeración líquida para viento es cada vez más prominente, y se sigue destacando la importancia de la tecnología de refrigeración líquida por inmersión. Sin embargo, debido a los altos costos técnicos a corto plazo, todavía existen ciertas limitaciones para su promoción y aplicación a gran-escala. Se espera que después de 2027, a medida que la tecnología madure y los costos disminuyan, la tecnología de refrigeración líquida por inmersión se convierta gradualmente en la tendencia de desarrollo principal en el campo del control de temperatura de los sistemas de almacenamiento de energía.

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