Solutions de transformateurs pour les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)
Lors de la spécification de l'infrastructure électrique pour un projet de stockage d'énergie par batterie de 100 MW / 200 MWh, une idée fausse courante est de lier directement la capacité du transformateur à la capacité de la batterie.Alors que le MW définit la production maximale et que le MWh suit l'énergie totale, aucun chiffre ne dicte ce que votre transformateur step-up doit réellement gérer.
Le dimensionnement du transformateur est entièrement déterminé par la sortie du système de conversion de puissance (PCS), les exigences de surcharge thermique et les charges de l'installation auxiliaire.Pour le faire correctement, il faut faire correspondre l'électronique de puissance avec les réalités du réseau de moyenne tension grâce à des calculs de génie électrique standard..
Un BESS à l'échelle des services publics intègre le stockage d'énergie électrochimique avec l'électronique de puissance et l'infrastructure du réseau.
- Génération de courant continu:Les racks de batteries stockent et déchargent l'énergie électrique sous forme de courant continu (CC).
- Conversion de puissance:Le système de conversion de puissance (PCS) agit comme un onduleur bidirectionnel, convertissant le courant continu en courant alternatif (CA) pendant la décharge et le courant alternatif en courant continu pendant les cycles de charge.
- Transformation de la tension:Comme la sortie CA basse tension du PCS (typiquement comprise entre 600 V et 1 000 V) ne peut pas être directement reliée aux lignes de distribution ou de transport,le transformateur BESS augmente progressivement la tension pour qu'elle corresponde au réseau de collecte de moyenne tension (10 kV à 35 kV).
Le flux d'énergie est complètement bidirectionnel. Pendant la charge, l'énergie passe du réseau à travers le transformateur jusqu'aux piles de batteries; pendant la décharge, la direction est inversée.Le transformateur doit s'adapter à ces changements thermiques et électriques dynamiques sans compromettre la fiabilité du système.
L'architecture électrique du BESS repose sur des catégories de transformateurs distinctes selon que l'équipement gère l'exportation d'énergie primaire ou les charges internes de l'installation.
Les unités remplies de liquide, y compris les transformateurs triphasés, sont le choix standard pour les applications PCS step-up.Installés à l'extérieur sur des plaquettes de béton dans des stations d'onduleurs modulaires ou à dérapage, ces transformateurs gèrent le niveau de conversion de puissance primaire.
- Partie basse tension:Interfaces directes avec les bornes de sortie PCS via des barres de bus ou des câbles lourds.
- Partie haute tension:Liés au réseau de collecte de la centrale de moyenne tension.
- Configurations:Disponible dans diverses capacités, classes de tension et arrangements de remontage, utilisant souvent des configurations de commutation d'alimentation radiale ou en boucle pour répondre aux exigences de mise en page.
Les transformateurs de type sec servent les besoins de la balance de l'usine (BOP) et des installations internes plutôt que l'exportation d'énergie primaire.Les charges auxiliaires nécessitent une distribution de basse tension dédiée pour:
- Systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation.
- Circuits de refroidissement par liquide ou de gestion thermique active pour les racks de batteries.
- Surveillance du contrôle et de l'acquisition de données (SCADA), suppression d'incendie et panneaux de surveillance.
- Éclairage de sécurité interne et alimentation de commande.
Les transformateurs auxiliaires correspondent à ces charges auxiliaires localisées, réduisant la tension moyenne ou la tension de sous-distribution à des niveaux de basse tension standard (480 V ou 208 V).
La spécification d'un transformateur BESS nécessite d'évaluer plusieurs paramètres électriques interconnectés propres aux cycles de service de stockage d'énergie.allant du vieillissement thermique prématuré et de la surchauffe localisée aux défaillances des équipements de terrain.
| Facteur d'évaluation | Considération principale en ingénierie | Points de difficulté et risques en ingénierie critique en cas d'erreur de calcul |
|---|---|---|
| 1. Capacité et sortie PCS | La puissance apparente nominale (kVA/MVA) et la capacité de puissance réactive selon PCS. | Décalage de capacité (sous-dimensionnement ou surdimensionnement):La sélection d'un transformateur basé uniquement sur les MWh de la batterie, sans tenir compte de la puissance dynamique du PCS, peut entraîner une surcharge thermique pendant les conditions de charge ou de décharge de pointe.Une unité surdimensionnée peut augmenter les investissements inutiles dans l'équipement et entraîner des pertes plus élevées sans charge. |
| 2Le rapport de tension | Voltage de sortie CA de l'onduleur par rapport au réseau de collecte de moyenne tension du site. | Décalage de tension et portée insuffisante du robinet:Une correspondance de tension incorrecte peut entraîner une dérive de la tension du côté CA du PCS en dehors de sa plage de fonctionnement autorisée, réduire la marge de régulation de l'onduleur et la capacité de sortie disponible,et déclenchent des alarmes ou des pannes fréquentes liées à la tension. |
| 3. Harmonics et pertes | Les processus de commutation non linéaires dans les équipements électroniques de puissance génèrent des courants harmoniques. | Les points chauds de remontage non contrôlés et les pertes indépendantes:Les courants harmoniques générés par le PCS augmentent les pertes supplémentaires d'enroulement et les pertes de déviation dans les pièces structurelles, ce qui conduit à des points chauds localisés et à une augmentation plus élevée de la température.L'absence d'évaluation de la capacité du transformateur sous charge non insolitaire peut accélérer le vieillissement de l'isolation et raccourcir la durée de vie du transformateur. L'IEEE C57.110 peut être utilisé comme référence pour l'évaluation, la capacité étant évaluée si nécessaire. |
| 4. Impédance et groupe vecteur | Impédance de court-circuit (Z%) et décalage de phase (par exemple, Dyn11). | Problèmes de courant de défaut excessif et de raccordement au réseau:Une mauvaise sélection d'impédance affecte les niveaux de courant de court-circuit et la coordination de la protection.Il peut exposer les interrupteurs à des courants de défaut au-delà de leur indication de conception ou provoquer un démarrage incorrect des relais de protectionDans les systèmes à transformateurs parallèles ou à plusieurs blocs d'onduleurs, les groupes vectoriels non correspondants, les relations de phase,ou des dispositifs de mise à la terre peuvent également causer des courants de circulation ou des problèmes de coordination de la protection en séquence zéro. |
Ces paramètres doivent être vérifiés par rapport aux données fournies par les fournisseurs de PCS, aux conditions de raccordement au réseau du projet et au profil de fonctionnement réel.impédance, et la configuration des connexions de remontage.
Winley fournit des configurations de transformateurs conçues pour répondre aux exigences rigoureuses des architectures BESS modernes.
Conçus pour l'intégration de PCS extérieurs et les applications à haute tension moyenne:
- Disponible avec des options d'enroulement en cuivre ou en aluminium.
- Les caractéristiques suivantes sont utilisées pour les systèmes de distribution à alimentation radiale ou en boucle:
- Modèles certifiés conformes aux normes UL/cUL applicables dans des domaines de fabrication spécifiques.
- Plage de performance:
- Modèles certifiés UL américains:La capacité est de 45 ‰ 5 000 kVA, les valeurs de haute tension de 26 ‰ 36 kV et les valeurs de basse tension de 0,1 ‰ 1,5 kV.
- Modèles certifiés canadiens:La capacité s'étend sur 75 ‰ 3 000 kVA, les valeurs de haute tension de 26 ‰ 36 kV et les valeurs de basse tension de 0,1 ‰ 1,5 kV.
Winley Electric propose des solutions de transformateurs à sec à trois phases polyvalentes adaptées à la distribution d'énergie auxiliaire BESS, couvrant à la fois les applications de moyenne tension et de basse tension.
-
Unités VPI à tension moyenne:D'une puissance allant jusqu'à 25 MVA et 34,5 kV, avec isolation de classe H/R, modes de refroidissement AN/AF et systèmes d'isolation à 220 °C reconnus par UL.
-
Unités à basse tension de type sec:Couvrant 0,5 à 1 500 kVA avec des tensions nominales de 110 à 600 Vac, disponibles dans des configurations d'enroulement en cuivre ou en aluminium souples.
-
Confiance certifiée:Équipé de modèles basse tension certifiés UL et de systèmes d'isolation reconnus UL pour soutenir la conformité stricte des projets nord-américains.
Afin d'assurer une évaluation rapide et un dimensionnement technique précis de votre projet de stockage, veuillez préparer les paramètres suivants lorsque vous demandez un devis à Winley:
- Puissance de sortie nominale PCS (kW ou kVA)
- Voltage de sortie CA PCS
- Voltage de raccordement du côté du réseau à moyenne tension requis
- Capacité nominale du transformateur (kVA / MVA)
- Facteur de puissance de fonctionnement et besoins en puissance réactive
- Nombre total d'unités PCS ou d'inverseurs par bloc de transformateur
- Les données relatives au spectre harmonique ou à la distorsion harmonique totale (THD), le cas échéant
- Environnement d'installation (électronique à l'intérieur de la maison, monté à l'extérieur sur un tampon ou en zone côtière/conditions difficiles)
- Normes régionales et exigences de certification applicables (par exemple UL, IEEE, CSA)
La sélection du bon transformateur garantit qu'un système de stockage d'énergie par batterie fonctionne efficacement et en toute sécurité et satisfait aux exigences d'interconnexion du réseau.impédanceLes développeurs de projets peuvent réduire les risques opérationnels et optimiser les performances du cycle de vie.
Pour discuter des exigences de votre prochain projet de stockage d'énergie ou demander une revue des spécifications des transformateurs personnalisés, contactez l'équipe d'ingénierie de Winley.
