모듈형 상용 배터리 스토리지: 적층형 아키텍처에서 통합 캐비닛 시스템까지

모듈식 상용 배터리 저장소는 하나의 아이디어를 바탕으로 구축되었습니다. 즉, 이미 있는 것을 뜯어내는 것이 아니라 장치를 추가하여 용량을 추가하는 것입니다. 현재의 로드에 맞게 시스템 크기를 조정하고, 비즈니스 사례가 변경되면 - 대대적인 재배선이나 장비 교체 없이 확장하십시오.

실제로 그 아이디어는 두 가지 형식으로 나타납니다. 스택형 배터리 모듈 - 버스바를 통해 연결되는 5~10kWh 범위의 개별 LFP 장치-는 총 필요량이 수백 킬로와트-시간 미만인 소규모 상업용 사이트에 적합합니다. 통합 캐비닛 시스템은 동일한 논리를 사용하여 더 높은 수준으로 패키징합니다. 배터리 셀, PCS, BMS, EMS, 열 관리 및 화재 진압은 일반적으로 장치당 약 200kWh부터 시작합니다. 둘 다 단위를 추가하여 확장됩니다. 차이점은 "단위"가 무엇인지, 그리고 사이트에 도달하기 전에 제조업체가 처리하는 통합 정도입니다.

스택형 모듈 진입점

적층형 배터리 모듈은 상용 스토리지만큼 플러그 앤 플레이에 가깝습니다.- 각 장치 - 일반적으로 5~10kWh를 유지하는 48V 또는 51.2V LFP 블록 -에는 셀 전압, 온도 및 충전 상태를 모니터링하는 자체 BMS가 있습니다. 쌓아두고 버스바 또는 빠른{10}플러그 커넥터를 통해 연결하고 호환되는 인버터와 페어링하면 시스템에 하나의 배터리 뱅크가 표시됩니다.

소규모 C&I 프로젝트에서 이 형식이 인기를 끄는 이유는 실용적입니다. 단일 모듈의 무게는 45~55kg입니다. 설치자 2명이 운반할 수 있습니다. 10kWh 확장은 전기실을 재구성하는 것이 아니라 상자 1개를 추가하고 15분의 노동력을 투입하는 것을 의미합니다. 그리고 각 모듈은 독립적인 BMS 결함 격리를 실행하기 때문에 한 모듈의 약한 셀은 문자열 -을 제거하지 않으며 BMS는 나머지 모듈이 계속 실행되는 동안 해당 모듈을 오프라인으로 전환합니다. 청구서가 가장 많이 청구되는 시간 동안 계획되지 않은 가동 중단 시간이 발생하면 금전적 가치가 부가되는 상업 시설에서는 이것이 중요합니다.

스택형 모듈이 부담을 받기 시작하는 곳은 수백 킬로와트-시간 이상이 필요할 때 또는 사이클링 강도가 하루에 한 번--완만한 피크 감소를 지나 공격적인 수요 반응 또는 주파수 조절로 이어질 때입니다. 이 시점에서는 모듈 간 연결 수,-분산 열 관리의 한계, 수십 개의 소형 BMS 장치 병렬 연결의 복잡성이 불리하게 작용하기 시작합니다. 통합 캐비닛이 여기에 해당됩니다.

통합 캐비닛 내부: 하위 시스템이 서로 조화를 이루는 방법

더 높은 통합-모듈형 장치가 어떤 모습인지 보여주기 위해 다음은 6개의 핵심 하위 시스템이 상업용 실외 캐비닛에 어떻게 구성되어 있는지 보여줍니다.-125kW/241kWh 시스템이 클래스의 제품이 일반적으로 제작되는 방식의 한 예입니다.

• 전력 변환 시스템(PCS)은 배터리의 DC 측과 시설의 AC 그리드 사이에 위치합니다. 이 장치에는 125kW 양방향 인버터 - 그리드-연결 및 오프{5}}그리드 모드, 380V/400V/415V 3상-, 50/60Hz가 있습니다. 양방향이란 저렴한 시간 동안 그리드 또는 태양광에서 동일한 하드웨어를 충전하고 피크 요금 동안 저장된 전력을 시설로 다시 보내는 것을 의미합니다.
• 에너지 관리 시스템(EMS)이 시기를 결정합니다. 피크 절전 일정, TOU 차익거래, 태양열 자체-소비 최적화, 수요 대응 파견 - EMS는 배터리 상자를 실제로 공공 요금 청구서에 표시되는 것으로 바꿔줍니다. SCADA API 액세스가 가능한 시스템은 더 광범위한 건물 관리 또는 산업 제어 인프라에 연결할 수 있습니다.
• BMS는 셀 수준에서 작동합니다. 240-시리즈 LFP 스트링 전체에서 셀당 전압, 전류 및 온도를 모니터링하고, 약한 셀 드리프트를 방지하기 위해 적극적으로 전하 균형을 맞추고, ±2% 정확도로 충전 상태를 추적합니다. 우리는 이전에 방법에 대해 글을 썼습니다.BMS 품질이 실제{0}}BESS 성능을 결정합니다셀 등급보다 더 자주 - 이것이 실행되는 레이어입니다.
• STS(정적 전송 스위치)는 서버, 냉장 및 생산 제어가 중단을 등록하지 않을 만큼 충분히 빠른 속도로 20밀리초 이내에 - 그리드{0}}에서-오프-그리드 전환을 처리합니다. 모든 캐비닛에 UPS가 포함되어 있는 것은 아니지만 10초의 발전기 시동 간격이 문제가 되는 시설의 경우 별도의 UPS가 필요하지 않습니다.
• 열 관리: 공랭식{0}}버전은 IP55 강제 환기를 사용하므로 온대 기후에서 적당한 사이클링에 적합합니다. 액체-냉각식 구성은 높은-주기 또는 더운-기후 배포에서 비용 대비 가치가 있는 ±2도 셀-에서-셀 균일성-을 위해 글리콜 냉각판을 실행합니다.
• 화재 진압은 연기/가스 감지, 에어로졸 신속 대응, 열폭주 전파 시 퍼플루오로헥사논 범람 등 3단계로 진행됩니다. 잔류 에이전트가- 없으므로 시스템이 종료되는 대신 잠재적으로 다시 시작할 수 있습니다.

이러한 각 캐비닛은 완전한 장치입니다. 확장은 하나를 더 추가하는 것을 의미합니다. 이는 스택 가능한 모듈과 마찬가지로 추가-하지 마세요-규모가 다르고 사이트가 아닌 공장에서 이미 통합이 완료된 것과 동일한 원리입니다.

중소{0}}규모 기업에서 어떤 형식을 사용하든 문제를 해결할 수 있습니다.

쌓을 수 있는 모듈로 제작했든 통합 캐비닛으로 제공했든 상업적 가치는 동일합니다. 즉, 현재의 크기에 적합하고 정당화되면 확장할 수 있습니다.

피크 저감은 대부분의 C&I 저장 프로젝트가 시작되는 곳입니다. $15/kW 수요 요금으로 150kW 피크 수요를 끌어내는 소규모 제조 공장은 일반적으로 오후 2시간 동안 작동하는 중장비 한 대에 의해 발생하는 급증 -에 대해서만 월 $2,250를 지불하고 있습니다. 100kWh 모듈형 시스템은 해당 피크에서 50kW를 줄이고 월 $750를 절약하며 매장에서 내년에 두 번째 생산 라인이 나올지 여부를 예측할 필요가 없습니다. 그렇다면 용량을 추가합니다. 그렇지 않다면 과도하게 구축되지 않은 것입니다.

태양광 자체-소비는 동일한 논리를 따릅니다. $0.04–$0.08/kWh의 잉여분을 수출하는 50kW 옥상 어레이가 있는 창고는 해당 에너지를 $0.20–$0.35의 저녁 소비를 상쇄하도록 방향을 바꿀 수 있습니다. 올바른 스토리지 크기는 비즈니스 변화에 따라 변경되는 로드 프로필에 따라 달라집니다. - 모듈식 아키텍처가 이를 흡수합니다.

백업 전원이 이를 마무리합니다. 소매점 운영에는 4시간 동안의 정전 동안 POS, 냉장, 보안을 위해 30kWh가 필요합니다. 소규모 데이터룸에는 80kWh가 필요합니다. 작게 시작하고 실제 중단 경험을 기반으로 확장하는 것은 숫자를 추측하고 규모가 너무 크거나 노출되어 있음을 발견하는 것보다 낫습니다.

언제 어느 것을 사용해야 하는가?

스택형 모듈은 총 저장 용량이 수백 킬로와트-시간 미만이고 순환 속도가 보통인 소규모 상업용 배포 - 상점, 소규모 창고, 사무실 건물 -에 적합한 경향이 있습니다. 초기 비용이 저렴하고 설치가 빠르며 나중에 용량을 추가하는 것도 간단합니다.

여러 가지 요인으로 인해 프로젝트가 통합 캐비닛으로 전환됩니다.

• 스토리지를 수백{0}}백-kWh 범위 이상으로 이동해야 하며, 여기서 수십 개의 개별 모듈을 관리하면 연결 지점이 복잡해집니다-
• 공격적인 일일 사이클링 - 피크 감소와 수요 반응 또는 일일 다중 사이클 - 공장 통합 열 관리가-별도의 모듈에 분산된 냉각보다 더 잘 유지됩니다.
• 평방미터당 에너지 밀도가 중요한 제한된 부지 면적
• 턴키 배송 ​​선호: 인클로저 1개, 시운전 1개, 보증 보유자 1개

둘 사이에는 명확한 선이 없습니다. 200kWh 사이트에서 부드럽게 사이클링하면 어느 쪽이든 작동할 수 있습니다. 공격적인 일일 피크 저감 및 수요 반응을 실행하는 200kWh 현장은 일반적으로 통합 시스템을 통해 보다 일관되게 수행됩니다.BMS, 열관리, 전력변환을 함께 설계.

두 가지 형식 모두에서 LFP를 사용해야 하는 이유

거의 모든 모듈형 상용 배터리 - 적층형 또는 캐비닛 -은 인산철리튬 전지를 사용합니다. LFP의 열분해는 NMC의 경우 210도에 비해 270도에 있습니다. 60-도의 마진 덕분에 정교한 억제 인프라 없이도 실내 정격 상용 배포가 실용적입니다. NMC는 리터당 더 많은 에너지를 포장하지만 열 창이 더 좁아 밀도 이점을 잠식하는 인클로저 및 억제 비용을 발생시킵니다.

LFP는 또한 더 긴 주기를 갖습니다. 80% 방전 심도에서의 상업용 피크 면도 듀티는 일반적으로 배터리가 원래 용량의 80%에 도달하기 전까지 5,000~6,000회의 전체 사이클 - 13+일일 사용 -을 제공합니다. Sandia National Laboratories 테스트에서는 통제된 조건에서 LFP가 10,000사이클에 도달하는 것으로 나타났습니다. NMC의 2,000~4,000주기 범위에 비해 총 소유 비용 비교는 논쟁의 여지가 없습니다. 그리고 LFP는 코발트와 니켈 대신 철과 인산염을 사용하기 때문에 현재 예측해야 하는 비용 기준으로 4년차에 확장 모듈을 구매할 때 원자재 가격이 더 안정적입니다.{19}}

크기 조정: 생각보다 작게 시작

상업용 모듈형 스토리지 프로젝트에서 가장 흔히 저지르는 실수는 너무 많은 양을 미리 구매하는 것입니다. 이 아키텍처의 요점은 첫날부터 바로 추측할 필요가 없다는 것입니다.

피크 감소를 위해 12개월 동안의 15분 간격 측정기 데이터를 가져옵니다. 수요가 최고조에 달할 때, 지속 시간, 면도 횟수를 확인하여 더 낮은 등급으로 떨어지세요. 하루 300kWh를 소비하는 시설은 피크가 예측 가능한 기간에 집중되는 경우 50~80kWh만 저장하면 되는 경우가 많습니다. 거기에서 시작하세요. 두 번의 청구 주기에 걸쳐 유효성을 검사합니다. 그런 다음 실제 데이터를 기반으로 확장이 경제적으로 합리적인지 여부를 결정합니다.

에 관한 기사고전압 배터리 성능 및 크기전압{0}}등급 결정을 더 깊이 있게 다루고 있습니다. - 고{2}}전압 스택은 48V 시스템보다 약 5% 더 나은 왕복 효율성을 제공하고-더 긴 상업용 케이블에서 배선 비용을 절감합니다.

반복할 가치가 있는 한 가지 규칙은 모듈 브랜드나 용량을 병렬로 혼합하지 마십시오. 다양한 BMS 구현에서는 다양한 전압 임계값과 전류{1}}제한 논리를 사용합니다. 시스템은 가장 보수적인 것으로 기본 설정되며, 용량 불일치로 인해 불균일한 주기가 발생하여 더 작은 모듈이 더 빨리 마모됩니다. 제조사도 같고, 모델도 같고, 생산일도 비슷합니다.

시장은 어디로 향하고 있는가

고-스택 가능 아키텍처 - 90스택당 V ~ 400V+-가 상용 스토리지 전반에 걸쳐 표준이 되고 있습니다. 전압이 높을수록 동일한 전력 출력에서 ​​전류가 낮아집니다. 즉, 케이블이 얇아지고 차단기가 작아지며 열 손실이 줄어듭니다. 20+미터 케이블을 사용하여 설치하면 시스템 절감 효과가-더해집니다.- 최대고-전압 스택형 구성이제 Deye, Growatt, Goodwe, SMA 및 Victron 인버터 에코시스템과의 호환성을 지원합니다. 무선-빠른-연결 버스바가 - 도구 없이 15분 만에 10kWh를 추가하여 단계적 확장의 경제성을 변화시킵니다.

314Ah 셀 형식은 스택형 모듈과 통합 캐비닛 모두에서 280Ah를 대체합니다. 모듈당 셀 수가 적다는 것은 연결 지점 수가 적고 전류 분배가 향상되며 BMS 관리가 단순해진다는 것을 의미합니다. 이는 두 제품 범주 모두에 동일하게 혜택을 주는 변화입니다.

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