Как выбрать правильный PCS для коммерческого BESS: Номинальная мощность, топология и эффективность

Начните с нагрузки PCS, а не с кВтч батареи

Правильный PCS для коммерческой BESS должен быть выбран исходя из необходимой активной мощности, kVA/реактивной нагрузки, диапазона напряжения постоянного тока батареи, топологии системы, эффективности при реальных рабочих нагрузках и условий снижения мощности на месте. Вместимость батареи сама по себе не определяет размер PCS. Батарея на 265 кВтч может легитимно использовать очень разную мощность PCS в зависимости от того, предназначен ли проект для сглаживания пиков, резервного питания, переноса солнечной энергии или другой операционной стратегии.

NREL моделирует коммерческие батарейные системы с различными мощностями и продолжительностью хранения, а не предполагает фиксированное соотношение кВт к кВтч.NREL

Когда я просматриваю предложение на PCS, первое число, на которое я обращаю внимание, этонеобходимая переменная мощность на месте.

100 кВт не всегда равны 100 кВА

Рассмотрим гипотетическую фабрику, требующую:

Активная мощность разряда: 100 кВт

Если PCS нужно только обеспечить активную мощность близкую к единичному коэффициенту мощности, выбор прост.

Теперь предположим, что проект одновременно требует:

100 кВт активной мощности

40 kvar реактивной мощности

Требование к видимой мощности становится:

S = √(100² + 40²) ≈ 107.7 kVA

PCS с жестким ограничением в 100 kVA не может одновременно обеспечить эту полную нагрузку.

Вот почему я разделяю эти спецификации:

Для сглаживания пиков кВт может доминировать в разговоре. Для поддержки сети или приложений микросетей kVA может стать столь же важным.

Проверьте окно напряжения постоянного тока перед сравнением эффективности

Это мой первый фильтр совместимости.

Предположим, что батарея работает в диапазоне:

740–950 В постоянного тока

но PCS принимает:

600–850 В постоянного тока

Номинальное напряжение может выглядеть достаточно близким.

Фактические рабочие диапазоны не таковы.

Реальный пример от Dawnice иллюстрирует, почему это важно. ТекущийBS07-265-ES-Xвсе-в-одном C&I система сочетает в себе125 кВт PCS с номинальной энергией 265.3 кВтч, в то время как его опубликованный диапазон напряжения постоянного тока составляет739,2–950,4 В. Dawnice BS07-265-ES-X

В интегрированной системе это соотношение батарея–PCS уже является частью архитектуры продукта.

Если я покупаю батарею на стороне постоянного тока и отдельно приобретаю PCS, эта работа по интеграции становится ответственностью моего проекта.

Поэтому, прежде чем спрашивать, является ли PCS A на 0,2% более эффективным, чем PCS B, я проверяю:

минимальное напряжение постоянного тока

максимальное напряжение постоянного тока

максимальный ток постоянного тока

ограничения зарядки/разрядки батареи

Превышение пределов работы преобразователя за пределами реального рабочего диапазона батареи не является проблемой эффективности.

Это неправильный PCS.

Централизованные против модульных: спросите, что происходит, когда один блок выходит из строя

Представьте себе BESS мощностью 400 кВт.

Две возможные архитектуры:

1 × 400 кВт PCS

или

4 × 100 кВт PCS

Централизованный PCS может означать меньшее количество преобразователей, меньше интерфейсов и более простую архитектуру оборудования.

Модульная схема может позволить частичную работу, если один модуль PCS недоступен.

Если один блок мощностью 100 кВт выходит из строя, оставшиеся три теоретически могут сохранить до300 кВтемкости преобразования, в зависимости от архитектуры системы и управления.

Но модульный не означает автоматически лучше.

Четыре преобразователя также создают большее количество:

точек связи

интерфейсов защиты

компонентов охлаждения

требований к запасным частям

Поэтому мой вопрос по закупкам не в том:

"Является ли модульный более надежным?"

Это:

"Если один PCS выходит из строя, какой процент BESS остается работоспособным и сколько времени занимает замена?"

Этот ответ гораздо более полезен.

Я хочу кривую эффективности, а не просто 98.5%

Пиковая эффективность легко сравнивается и легко неправильно используется.

Предположим:

PCS A максимальная эффективность: 98,5%

PCS B максимальная эффективность: 98,2%

PCS A выглядит лучше.

Но что если BESS проводит большую часть рабочего времени между 25% и 60% мощности?

Моделирование хранения NREL рассматривает производительность инвертора как зависимость между входным DC и выходным AC, а не предполагает одно постоянное значение эффективности.NREL

Для B2B сравнения я бы запросил:

Затем я сравниваю эти значения с фактическим профилем распределения.

PCS, который выигрывает при 100% нагрузке, может не быть более эффективной машиной за год частичной нагрузки.

Номинальная мощность при 25°C не обязательно равна номинальной мощности на объекте

Последняя проверка - экологическая.

PCS, выбранный близко к своему номинальному значению, может оказаться недостаточным, если высокая температура окружающей среды или высота приведут к снижению мощности.

Если проект требует:

120 кВт непрерывной мощности

и выбранный PCS имеет номинал:

125 кВт

Я хочу кривую снижения мощности от производителя перед тем, как одобрить его для горячей открытой площадки.

То же самое касается заявлений о перегрузке.

"138 кВт максимум" мало значит без знания:

как долго

при какой температуре окружающей среды

при каком напряжении DC

ипоставляется ли реактивная мощность одновременно.

Мой лист выбора PCS короткий

Перед одобрением коммерческого PCS я хочу, чтобы эти пункты были закрыты:

Требуемые непрерывные кВт

Требуемые кВА и kvar

Диапазон напряжения/тока батареи DC

Напряжение и частота AC

Централизованная или модульная архитектура

Эффективность при ожидаемых рабочих нагрузках

Способность к перегрузке и продолжительность

Снижение мощности при температуре/высоте

Связь BMS/EMS

Стратегия отказа и замены

Для проектов Ruibit/Dawnice C&I, именно поэтому я предпочитаю выбирать PCS после определения нагрузки на объект. Стандартная125 кВт/265 кВтчконфигурация может быть полезным вариантом продукта, но её соотношение не должно становиться универсальным правилом проектирования.

Выбирайте мощность PCS исходя из нагрузки на объект, топологию из требований доступности проекта и эффективность из нагрузок, при которых преобразователь будет фактически работать. КВтч батареи также следует учитывать — но это не должно определять выбор PCS само по себе.

Часто задаваемые вопросы

1. Как выбрать правильную номинальную мощность PCS для коммерческого BESS?

Начните снеобходимой непрерывной активной мощности (кВт), затем проверьте кВА, требования к реактивной мощности, способность к перегрузке, ограничения по напряжению/току постоянного тока батареи и условия снижения мощности на объекте.

2. В чем разница между номиналами PCS в кВт и кВА?

кВтпредставляет активную мощность, используемую для зарядки и разрядки.кВАпредставляет видимую мощность и становится важной, когда PCS должен одновременно предоставлять активную и реактивную мощность.

3. Является ли модульный PCS лучше централизованного PCS?

Не всегда. Модульная архитектура PCS может обеспечить частичную рабочую мощность после отказа одного модуля, в то время как централизованные системы могут иметь меньше компонентов и интерфейсов. Сравните избыточность, время обслуживания, запасные части и влияние отказов.

4. Должны ли покупатели сравнивать PCS по максимальной эффективности?

Нет. Максимальная эффективность представляет собой только одну рабочую точку. Покупатели B2B должны запрашиватькривую эффективности при частичных нагрузках, особенно когда BESS часто работает между 25% и 75% от номинальной мощности.

5. Почему необходимо проверять постоянное напряжение батареи перед выбором PCS?

Окно работы PCS на постоянном токе должно покрывать фактический диапазон напряжения батареи. Несоответствие может ограничить зарядку/разрядку, вызвать снижение мощности или сделать комбинацию батарея–PCS неподходящей, даже если их номинальные характеристики кажутся совместимыми.