Analyse approfondie de l’armoire du système de stockage d’énergie

L'armoire du système de stockage d'énergie, en tant que dispositif central de stockage d'énergie compact et intelligent, offre une solution efficace et pratique pour la gestion moderne de l'énergie en intégrant plusieurs modules fonctionnels. Grâce à son excellente conception et à ses fonctions puissantes, il joue un rôle important dans les scénarios de stockage, d'allocation et d'optimisation de l'énergie, offrant aux utilisateurs une expérience d'utilisation de l'énergie sûre, respectueuse de l'environnement et efficace. Il est devenu un élément indispensable des futurs systèmes énergétiques intelligents.

Dans la pratique de l'industrie du stockage d'énergie, les techniciens se concentrent souvent sur l'analyse des données de charge et le calcul du stockage d'énergie, et négligent souvent la compréhension approfondie de l'armoire principale du système de stockage d'énergie. Les principaux produits de stockage d'énergie sur le marché intérieur actuel peuvent être divisés en deux catégories : l'une est l'armoire intégrée de stockage d'énergie de 261 kWh adaptée aux projets basse-tension (0,4 kV), et l'autre est le conteneur de stockage d'énergie de 5 MWh pour les projets haute-tension (10 kV et plus).

Un système de stockage d'énergie est une solution complexe pour le stockage et la régulation de l'énergie, composée de composants clés tels que des cellules de batterie, des onduleurs de stockage d'énergie (PCS), des systèmes de gestion de batterie (BMS), des systèmes de gestion de l'énergie (EMS), des systèmes de contrôle de température et des systèmes de protection incendie. Tous les composants fonctionnent ensemble pour garantir le fonctionnement efficace, sûr et stable du système de stockage d’énergie. Cet article commencera par les composants principaux et disséquera un par un le principe de fonctionnement et la valeur fonctionnelle du système de stockage d'énergie de l'armoire de stockage de batterie solaire.

Système de gestion des cellules et batteries (BMS) :Le fonctionnement collaboratif des cellules repose sur une gestion hiérarchique. Le système de batterie est divisé en trois niveaux : PACK, cluster de batteries et pile de batteries. BMS adopte une architecture de gestion à trois-niveaux pour assurer une surveillance précise des cellules et un fonctionnement efficace du système. Structurellement, les cellules de batterie sont connectées en série via une matrice pour former des PACKs, et plusieurs PACKs sont connectés en série pour former des clusters de batteries. Chaque groupe de batteries est connecté en parallèle pour former une pile de batteries pour la collecte d'énergie. Dans l’armoire de stockage d’énergie par batterie, le fonctionnement collaboratif de centaines ou de milliers de cellules de batterie repose sur un mécanisme de gestion scientifique hiérarchique. Le système de batterie est généralement divisé en trois niveaux : le bloc de batteries (PACK), le cluster de batteries et la pile de batteries. De manière correspondante, le système de gestion de batterie (BMS) adopte également une architecture de gestion à trois -niveaux, à savoir le niveau PACK (niveau 1), le niveau cluster (niveau 2) et le niveau cabine (niveau 3). Ce mode de gestion hiérarchique permet d'obtenir une surveillance et un contrôle précis de chaque cellule de batterie, garantissant ainsi le fonctionnement efficace de l'ensemble du système de batterie.

Boîtier haute tension et convertisseur de stockage d'énergie (PCS) :La plage de tension et de fluctuation des différents types de cellules de batterie est différente. Selon le principe du circuit, le groupe de batteries est connecté en série pour superposer la tension, et la pile de batteries est connectée en parallèle pour maintenir la stabilité de la tension. La tension de sortie finale du système est égale à la tension du groupe de batteries. Le boîtier haute-tension est responsable de la distribution et de la surveillance de l'état de l'énergie électrique haute-, assurant l'alimentation stable en tension du PCS pour l'armoire de stockage d'énergie refroidie par liquide. Actuellement, la tension d'entrée principale du côté CC du PCS est de 1 000 V et 1 500 V. Il existe des différences dans la tension nominale et la plage de fluctuation de tension des différents types de cellules, par exemple, la tension nominale de la batterie au lithium fer phosphate est de 3,2 V, avec une plage de fluctuation de 2,8 à 3,6 V ; la tension nominale de la batterie au lithium ternaire est de 3,7 V, avec une plage de fluctuation de 3,0 à 4,2 V. Selon les principes de base du circuit, la tension dans le circuit série est superposée, tandis que la tension dans le circuit parallèle reste constante.

Système de contrôle de la température (application principale de l'unité de refroidissement liquide) :La technologie principale de contrôle de la température de l'armoire de stockage d'énergie Pylontech est le refroidissement liquide par plaque froide, le refroidissement par air est progressivement supprimé, le refroidissement par changement de phase n'est pas largement utilisé et le refroidissement liquide par immersion n'est temporairement pas courant. L'unité de refroidissement liquide transporte le liquide de refroidissement à travers un pipeline dédié, contrôlant avec précision la différence de température des cellules de la batterie à moins de 2 degrés, garantissant que l'équipement fonctionne à la température optimale et améliorant les performances et la fiabilité du système.

Système de protection incendie et système de gestion de l’énergie (EMS) :Les systèmes de protection incendie sont souvent installés sur le côté ou sur le dessus de l'armoire extérieure de stockage d'énergie, avec des volumes plus petits ; EMS n'est pas intégré à l'armoire de stockage d'énergie et est généralement installé dans la salle de surveillance ou la salle d'équipement pour assurer une surveillance complète du processus et une gestion du système de stockage d'énergie.

Dans l'ensemble, la structure de base et la logique de fonctionnement du système de stockage d'énergie pour armoire extérieure peuvent être résumées dans les quatre points suivants : premièrement, les cellules de batterie sont disposées dans une matrice 4 × 13 pour former un module de batterie (PACK), et cinq PACKs de cette spécification sont connectés en série pour former un cluster de batteries ; Deuxièmement, le système de gestion de batterie (BMS) adopte un mode de déploiement à deux-niveaux, le BMS de premier niveau étant étroitement intégré à chaque PACK et le BMS de deuxième niveau installé indépendamment dans la zone inférieure du système ; Troisièmement, le système de batterie composé de cellules de batterie collecte l'énergie via un boîtier haute -tension, et après avoir terminé la conversion AC-DC via un convertisseur de stockage d'énergie (PCS), l'énergie électrique est transmise au scénario d'utilisation finale ; Quatrièmement, l'unité de refroidissement liquide contrôle avec précision la température de chaque PACK via des canalisations de refroidissement liquide dédiées, garantissant que le bloc de batterie fonctionne dans une plage de température appropriée et améliorant continuellement les performances opérationnelles et la fiabilité du système.

Sur la base d'une analyse approfondie de la structure de base et des principes techniques des armoires intégrées de stockage d'énergie, combinée à l'état de développement actuel de l'industrie, les deux prédictions suivantes peuvent être faites pour leurs tendances de développement futures : Premièrement, l'augmentation continue de la capacité des cellules individuelles entraîne la mise à niveau de la capacité des armoires de stockage d'énergie solaire et éolienne. En 2024, la capacité de cellule unique dominante sur le marché sera de 280 Ah, et elle sera mise à niveau à 314 Ah d'ici 2025. Actuellement, des produits de cellules de grande capacité avec 500 Ah et plus émergent dans l'industrie, notamment des produits de niveau 600 Ah, 700 Ah et même 1 000 Ah. On s'attend à ce que d'ici 2026, la capacité individuelle des armoires intégrées de stockage d'énergie augmente encore et que des spécifications telles que 488 kWh et 522 kWh deviennent progressivement courantes sur le marché.

Deuxièmement, l'itération de la technologie de refroidissement liquide s'accélère et le refroidissement liquide par immersion devrait devenir la norme à long terme. Avec l'augmentation continue de la capacité d'une seule cellule, la demande de dissipation thermique de l'armoire intégrée de stockage d'énergie à refroidissement liquide pour l'énergie éolienne devient de plus en plus importante, et l'importance de la technologie de refroidissement liquide par immersion continue d'être soulignée. Cependant, en raison des coûts techniques élevés à court terme, sa promotion et son application à grande échelle présentent encore certaines limites. On s'attend à ce qu'après 2027, à mesure que la technologie mûrisse et que les coûts diminuent, la technologie de refroidissement par liquide par immersion devienne progressivement la tendance de développement dominante dans le domaine du contrôle de la température des systèmes de stockage d'énergie.

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