Ce document présente une solution technique pour un système de stockage d'énergie par batterie lithium-fer-phosphate de 500 kW/2 MWh. Il décrit de manière systématique l'approche globale et la feuille de route technique, de la planification et la conception à la mise en œuvre. Il aborde la vue d'ensemble du projet, les bases de conception et les principes techniques clés. Le document analyse l'état actuel de la consommation d'électricité commerciale et les tendances d'évolution de la charge, propose un schéma d'intégration système et une échelle de construction adaptés, et vérifie l'impact du système de stockage d'énergie sur la sécurité et la fiabilité du réseau de distribution électrique existant par le biais de calculs de courant de court-circuit. Sur cette base, la solution détaille la sélection et la conception d'intégration système des équipements clés tels que les batteries de stockage d'énergie, le système de contrôle de puissance (PCS), le système de gestion de batterie (BMS) et le système de gestion de l'énergie (EMS). Il fournit également une évaluation complète des aspects électriques, des systèmes secondaires, du génie civil, de la protection incendie, de la protection de l'environnement et de la sécurité de la production, garantissant que le projet répond aux normes et exigences opérationnelles pertinentes en matière de sécurité, de fiabilité, d'économie et de durabilité. Ce document fournit une base technique pour la construction et l'exploitation stables à long terme de la centrale de stockage d'énergie.
1. Description générale
1.1 Bases de conception
1) GB/T 36547-2018 Spécifications techniques pour le raccordement au réseau des systèmes de stockage d'énergie électrochimique
2) GB/T 36545-2018 Exigences techniques pour les systèmes mobiles de stockage d'énergie électrochimique
3) GB/T 36548-2018 Spécifications d'essai pour le raccordement au réseau des systèmes de stockage d'énergie électrochimique
4) Q/GDW 11725-2017 Spécifications relatives au niveau de détail de conception des systèmes de stockage d'énergie raccordés aux réseaux de distribution
5) Q/GDW 36547-2018 Spécifications techniques pour le raccordement au réseau des systèmes de stockage d'énergie électrochimique
6) Q/GDW 36276-2018 Batteries lithium-ion pour le stockage d'énergie
7) Q/GDW 36549-2018 Indicateurs de fonctionnement et évaluation des centrales de stockage d'énergie électrochimique
8) Q/GDW 36558-2018 9) Conditions techniques générales applicables aux systèmes de stockage d'énergie électrochimique dans les réseaux électriques
10) Q/GDW 10769-2017 Lignes directrices techniques pour les centrales électriques à stockage d'énergie électrochimique
11) GB/T 34133-2017 Spécifications techniques des convertisseurs de stockage d'énergie
12) GB/T 34131-2017 Spécifications techniques des systèmes de gestion des batteries lithium-ion pour les centrales électriques à stockage d'énergie électrochimique
13) GB/T 34120-2017 Spécifications techniques des convertisseurs de stockage d'énergie dans les systèmes de stockage d'énergie électrochimique
14) Q/GDW 10696-2016 Spécifications de commande et d'exploitation des systèmes de stockage d'énergie électrochimique raccordés aux réseaux de distribution
15) Q/GDW 10676-2016 Spécifications d'essai des systèmes de stockage d'énergie électrochimique raccordés aux réseaux de distribution
16) NB/T 1816-2018 Codage Lignes directrices pour les systèmes d'identification des centrales de stockage d'énergie électrochimique
17) NB/T 1815-2018 17) NB/T 42090-2016 Spécifications techniques pour le système de surveillance d'une centrale de stockage d'énergie électrochimique
18) NB/T 42089-2016 Spécifications techniques pour le système de conversion d'énergie d'une centrale de stockage d'énergie électrochimique
1.2 Aperçu du projet
1.2.1 Conditions naturelles du projet
(1) Emplacement du projet
Le site du projet se situe à 50 m à gauche de l'entrée sud du système de stockage d'énergie (le sol sous les fondations est stable). Il est accessible par la route (2,5 m de large, allée bordée de 2,7 m de large) et entouré d'arbres et d'herbe à l'extérieur de la clôture. Le site est situé entre des bâtiments, à environ 200 mètres de la route, et bénéficie d'une bonne desserte.
1.3 Principes techniques principaux
Ce projet concerne un système de stockage d'énergie par batterie lithium-fer-phosphate de 500 kW/2 MWh, divisé en deux lignes de 250 kW/1 MWh raccordées à la charge du local de distribution électrique. L'agencement général adopte une structure modulaire en conteneurs, comprenant deux compartiments de batteries et un compartiment PCS.
2. Présentation du système
2.1 Aperçu de la consommation électrique commerciale
D'après une étude sur site, la topologie de l'alimentation électrique commerciale est la suivante : Ligne d'arrivée haute tension à double voie 10 kV → Poste de distribution moyenne tension (10 kV) → Transformateurs (10 kV/0,4 V, 2 x 2 000 kVA) → Poste de distribution basse tension (400 V).
Points de mesure : Alimentation et mesure haute tension. Un compteur d'énergie triphasé est installé sur chacun des deux côtés haute tension de 10 kV afin de mesurer la consommation des deux transformateurs.
2.2 Conditions de charge et prévisions
Consommation électrique réelle actuelle : Transformateur n° 1, puissance installée de 2 000 kVA, charge réelle de 50 kW, facteur de charge de 2,5 %. Transformateur n° 2, puissance installée de 2 000 kVA, charge réelle de 150 kW, facteur de charge de 7,5 %. Les deux transformateurs fonctionnent actuellement à faible charge. Compte tenu de la future mise en service du réseau principal commercial, la charge augmentera sensiblement. Par ailleurs, en raison de l'écart important entre les prix de l'électricité en heures pleines et en heures creuses dans la région, l'ajout d'un générateur de 250 kW/1 MWh est envisagé.Chaque système de stockage d'énergie est raccordé au côté basse tension des transformateurs n° 1 et n° 2, pour une capacité totale de 500 kW/2 MWh.
Ce système de stockage peut mettre en œuvre des stratégies de contrôle ciblées en fonction des tarifs d'électricité locaux (tarification selon les heures d'utilisation) et des conditions de charge réelles : la charge s'effectue pendant les heures creuses (de 23h00 à 7h00) et la décharge pendant les heures de pointe (de 11h00 à 13h00 et de 16h00 à 17h00), permettant ainsi de lisser les pics de consommation.
Schéma d'un système de 250 kW/1 MWh
Point de raccordement au réseau de stockage d'énergie du transformateur
Point de raccordement au réseau de stockage d'énergie du transformateur
2.4 Échelle de construction
L'échelle de construction initiale de ce projet prévoit deux systèmes de 250 kW/1 MWh, soit une puissance totale de 500 kW/2 MWh.
2.5 Analyse du courant de court-circuit
(1) Le court-circuit se produit à l'intérieur de la zone de stockage d'énergie, c'est-à-dire à l'extérieur de la barre omnibus basse tension du transformateur.
Dans ce cas, l'impédance de transfert du système au point de court-circuit est supérieure à celle mesurée lorsque le système de stockage d'énergie n'est pas connecté, et le courant de court-circuit côté système est par conséquent inférieur au courant de court-circuit initial (lorsque le système de stockage d'énergie n'est pas connecté). Ce court-circuit n'affectera pas les équipements existants.
(2) Le court-circuit se produit à l'intérieur du système, c'est-à-dire du côté de la barre omnibus du transformateur n° 1 ou du transformateur n° 2.
Dans ce cas, le courant de court-circuit circulant dans la barre omnibus basse tension du transformateur comprend le courant de court-circuit initial ainsi que le courant de court-circuit sortant de la station de stockage d'énergie. En raison de l'influence des dispositifs de puissance de l'onduleur, le courant de sortie maximal de la station de stockage d'énergie ne dépassera pas 1,5 fois le courant nominal, soit 562,5 A. Actuellement, le courant de court-circuit des transformateurs n° 1 et n° 2 est de 36,085 kA. Après la mise en service du système de stockage d'énergie, le courant de court-circuit de la barre omnibus du transformateur ne dépassera pas 36,647 kA. Le pouvoir de coupure nominal du disjoncteur situé côté sortie basse tension du transformateur initial est de 50 kA. Les résultats de l'analyse du courant de court-circuit confirment que le nouveau système de stockage d'énergie n'aura aucune incidence sur l'ensemble du réseau de distribution électrique ni sur les équipements existants.
3. Système de stockage d'énergie
3.1 Sélection de la batterie
3.1.1 Stockage par batterie lithium-ion
Les batteries lithium-ion utilisent l'oxyde métallique de lithium comme matériau d'électrode positive et le graphite ou le titanate de lithium comme matériau d'électrode négative, comme illustré sur la figure. Elles se caractérisent par une densité énergétique élevée et présentent des avantages tels qu'une tension de décharge stable, une large plage de températures de fonctionnement, un faible taux d'autodécharge et la capacité de se charger et de se décharger à des courants élevés. Le phosphate de fer lithié (LiFeP) possède une capacité théorique de 170 Wh/kg, une bonne cyclabilité (après 2 000 cycles à 100 % de profondeur de décharge, il conserve plus de 80 % de sa capacité), une sécurité élevée et peut être chargé et déchargé en continu à un taux de charge/décharge de 1 à 3 fois (1C à 3C), avec un plateau de décharge stable et un taux de décharge instantané atteignant 30C. Cependant, les performances des batteries LiFeP sont médiocres à basse température. À 0 °C, la capacité de décharge n'est que de 70 à 80 %, et la durée de vie peut atteindre 5 000 à 6 000 cycles. Un schéma de sa structure est présenté sur la figure.
Structure de la batterie lithium-ion
Ce système utilise des batteries lithium-fer-phosphate. Offrant une capacité de production et un rendement élevés, ces batteries sont fabriquées à l'aide d'équipements entièrement automatisés, garantissant une grande homogénéité de produit, une longue durée de vie et une production non polluante. Leur conception modulaire facilite la production et l'installation. Elles présentent également une densité énergétique élevée et un faible encombrement.
La tension/capacité nominale d'un élément de batterie est de 3,2 V/205 Ah. La durée de vie à 80 % de profondeur de décharge (DOD) peut atteindre 6 000 cycles.
3.2 Choix de la méthode d'installation du stockage par batterie
3.2.1 Méthode d'installation
Ce projet utilise la méthode d'installation en conteneur.
Généralement, la conception de base et les dimensions extérieures d'un conteneur standard servent de référence. Après modifications et aménagements, la batterie, le système de conversion de puissance bidirectionnel (PCS), l'armoire de distribution, etc., sont installés dans un conteneur préfabriqué.
3.3 Choix du PCS
Le PCS (système de conversion de puissance) est un dispositif d'un système de stockage d'énergie électrochimique qui connecte le système de batteries au réseau électrique (et/ou à la charge) pour réaliser une conversion de puissance bidirectionnelle. Il permet de contrôler les processus de charge et de décharge de la batterie, d'effectuer la conversion AC/DC et d'alimenter directement les charges AC en l'absence de réseau électrique. Il constitue l'équipement central du système de stockage d'énergie.
Des produits performants, de haute qualité et éprouvés sont utilisés. Conformément aux exigences du projet, un convertisseur de puissance (PCS) de 250 kW a été adopté. Ce PCS se compose d'un convertisseur bidirectionnel DC/AC, d'une unité de contrôle, etc. Le contrôleur du PCS reçoit les commandes de contrôle via une interface de communication et pilote le PCS pour charger ou décharger la batterie en fonction du signe et de l'amplitude de la commande de puissance, régulant ainsi la puissance active et réactive du réseau électrique. Parallèlement, le PCS peut communiquer avec le système de gestion de l'énergie (EMS) via l'interface CAN pour obtenir des informations sur l'état de la batterie, permettant ainsi une charge et une décharge protégées et garantissant un fonctionnement sûr de la batterie.
3.3.1 Exigences de base pour le PCS
(1) Le boîtier du PCS doit comporter un interrupteur d'arrêt d'urgence et une protection contre les contacts accidentels.
(2) Le PCS doit pouvoir afficher diverses données en temps réel relatives au fonctionnement, aux défauts en temps réel et à l'historique des défauts.
(3) Le boîtier du PCS doit comporter un commutateur de commutation local/distant. En mode local, il doit permettre la mise sous tension, la mise hors tension et le paramétrage ; toute opération locale requiert une authentification.
(4) Le PCS doit détecter automatiquement la connexion de communication avec le système de surveillance. En cas d'interruption de communication, le PCS de stockage d'énergie bidirectionnel doit émettre une alarme sonore et visuelle, puis, après un délai réglable, passer en mode veille.
(5) Le PCS doit être équipé de dispositifs permettant de compenser les courants de circulation et les variations de puissance de chaque branche CC dues au fonctionnement en parallèle direct côté CA.
(6) Le PCS nécessite un disjoncteur sous tension côté CC et un contacteur associé à un disjoncteur côté sortie CA afin de constituer un point d'isolation de sécurité par rapport au point de raccordement au réseau.
(7) La qualité de l'énergie électrique fournie par le dispositif PCS à la charge CA locale doit être conforme aux normes nationales en vigueur en matière d'harmoniques, d'écart de tension, de déséquilibre de tension, de composante continue, de fluctuation de tension et de scintillement.
3.3.3 Contrôle de fonctionnement
(1) Démarrage et arrêt
Le PCS dispose de fonctions complètes d'autocontrôle matériel et logiciel lors du démarrage. En cas de dysfonctionnement ou d'anomalie, il doit déclencher une alarme et enregistrer les informations pertinentes de manière détaillée. Il doit également confirmer la communication normale avec le système de surveillance lors du démarrage.
Le PCS est équipé d'un circuit d'autoréinitialisation. Si, après réinitialisation, il ne fonctionne toujours pas correctement, il doit être capable d'émettre un signal ou une information d'anomalie.
Délai de démarrage : Le temps écoulé entre la mise sous tension initiale et le fonctionnement à puissance nominale ne doit pas excéder 15 s.
Délai d'arrêt : Dans toutes les conditions de fonctionnement, le temps écoulé entre la réception de la commande d'arrêt et la déconnexion de l'interrupteur côté CA ne doit pas excéder 100 ms.
La variation de la puissance active fournie lors du démarrage de l'appareil ne doit pas dépasser le taux de variation de puissance maximal défini.
Sauf en cas de défaut électrique ou sur instruction du gestionnaire du réseau électrique, la puissance déconnectée simultanément par plusieurs dispositifs PCS doit rester inférieure au taux de variation de puissance maximal autorisé par le réseau.
(2) Mode de contrôle de l'appareil
Le PCS doit être équipé de trois modes de contrôle : local et distant.
Local : Dans ce mode, l'unité de contrôle locale du PCS ne reçoit pas de commande à distance depuis l'ordinateur hôte du système de surveillance. Les opérateurs peuvent effectuer et confirmer les opérations étape par étape, conformément à la procédure d'utilisation du mode local, jusqu'à l'obtention d'un fonctionnement stable.
Commande à distance : Le démarrage ou l'arrêt automatique du fonctionnement est réalisé par le biais de commandes EMS.
Le contrôle local est…La configuration s'effectue sur le panneau de commande de l'armoire, tandis que la commande à distance est réalisée par l'envoi de commandes via le système de surveillance, conformément au protocole de communication. La priorité des modes de commande à distance et locale augmente séquentiellement.
Les paramètres de commande des modes local et à distance du système de stockage d'énergie (PCS) sont configurables.
3.4 Système de gestion de batterie (BMS)
3.4.1 Architecture du système de gestion de batterie
Les fonctions de protection et de surveillance du système de batterie sont assurées par le BMS. Ce dernier possède une architecture réseau à trois niveaux : module de détection de gestion de batterie (CCM), unité esclave de gestion de batterie (BMU) et unité maître de gestion de batterie (BCU). Les principales fonctions de chaque module sont les suivantes :
CCM : Surveille la tension et la température de chaque cellule et transmet ces informations à la BMU en temps réel, permettant ainsi de contrôler l'équilibre de tension des cellules. BMU : Collecte et gère les données de tension et de température provenant de plusieurs CCM et les transmet à la BCU en temps réel via le protocole CAN. Il peut également piloter les CCM pour effectuer l'équilibrage selon les instructions du BCU.
Le BCU surveille la tension et le courant totaux de l'ensemble du pack batterie, collecte les informations des BMU de niveau inférieur et estime en temps réel la capacité restante et l'état de santé du pack batterie. Il transmet également ces informations en temps réel au système de gestion de l'énergie (EMS) via le protocole CAN. Il contrôle l'ouverture et la fermeture des relais et assure la gestion des alarmes et la protection du pack batterie.
Schéma d'architecture du BMS
3.4.2 Fonctions du système de gestion de batterie
Le module de gestion de batterie (CCM) et l'unité de gestion de batterie (BMU) gèrent les modules de batterie (un ou plusieurs modules), surveillent leur état (tension, température, etc.) et assurent les interfaces de communication. Le système de gestion de batterie (BMS) surveille l'état de la batterie (température, tension, courant, état de charge, etc.), assure les interfaces de communication et intègre un système de protection. Ses exigences spécifiques sont les suivantes :
1) Acquisition de haute précision et de haute fiabilité de la tension et de la température de chaque cellule, dans une plage de température de -40 °C à 85 °C.
Mesure en temps réel des données électriques et thermiques relatives à la batterie, notamment la tension de chaque cellule, la température du module, la tension du module, le courant du circuit série, la résistance d'isolement et d'autres paramètres.
2) La précision de mesure de chaque paramètre d'état doit être conforme aux exigences spécifiques de la section « 5.2 Exigences de mesure » de la norme GB/T 34131-2017 « Spécifications techniques pour les systèmes de gestion de batteries lithium-ion destinés aux centrales de stockage d'énergie électrochimique ». 3) Estimer l'état de charge (SOC) de la batterie, l'énergie de charge et de décharge (Wh), le courant de charge maximal, le courant de décharge maximal et d'autres paramètres d'état, avec une capacité de conservation des données en cas de coupure de courant et la possibilité de les transférer vers le système de surveillance. La précision de mesure de chaque paramètre d'état doit être conforme aux exigences spécifiques de la section « 5.3 Exigences de calcul » de la norme GB/T 34131-2017 « Spécifications techniques pour les systèmes de gestion de batteries lithium-ion destinés aux centrales de stockage d'énergie électrochimique ».
4) Assurer l'équilibrage de la charge entre les cellules grâce à un circuit de contrôle d'équilibrage.
5) Les circuits de détection de tension et de température, de contrôle d'équilibrage et d'estimation d'état du système de gestion de batterie sont totalement isolés électriquement de l'alimentation de contrôle et du bus CAN. Le niveau d'isolation de l'alimentation de commande et de la communication par bus CAN est garanti à 2 500 V, assurant ainsi la conformité aux exigences de connexion en série des cellules de batterie haute tension.
6) Le BMS met en œuvre la détection de la résistance d'isolement haute tension, ce qui requiert l'isolation électrique des circuits concernés et une prise en compte complète des effets du bruit. Un échantillonnage multiple et un moyennage des données collectées sont effectués afin d'obtenir des valeurs d'échantillonnage plus précises. 7) Le BMS doit être capable d'estimer avec précision l'état de charge (SOC) du dispositif de stockage d'énergie par batterie. La précision requise est ≤ 5 % lorsque le SOC ≤ 30 % ; ≤ 5 % lorsque 30 % < SOC < 80 % ; et ≤ 5 % lorsque le SOC ≥ 80 %. Il doit également être capable de calibrer dynamiquement la valeur du SOC et de fournir un tableau d'estimation de la précision du SOC.
8) Le système de gestion de batterie (BMS) doit gérer efficacement la charge et la décharge afin d'éviter toute surcharge ou décharge excessive, et empêcher le courant et la température de charge de dépasser les valeurs admissibles. Pendant la charge, la tension de charge admissible de la batterie doit être maintenue dans les limites de la tension de charge maximale admissible ; pendant la décharge, le courant et la tension doivent être maintenus dans les limites de la tension de décharge minimale admissible. Le BMS doit pouvoir fournir au système de gestion thermique des informations sur la température de la batterie et d'autres signaux de contrôle, et l'aider à maintenir un écart de température moyen de 5 °C entre les batteries.
9) Le BMS doit mettre en œuvre des stratégies de charge et de décharge, nécessitant une surveillance en temps réel tout au long du processus. En cas d'anomalie, il doit immédiatement déclencher des alarmes et des mesures de protection pour garantir la sécurité de la batterie. 10) Le BMS utilise une fonction de protection par alarme à trois niveaux pour les équipements de stockage d'énergie par batterie, avec des paramètres de protection précis. Selon le niveau de gravité, des mesures telles que la réduction de la puissance, l'interdiction de la charge et de la décharge, et la déconnexion des circuits de la batterie sont prises pour garantir le fonctionnement sûr, stable et fiable du pack de batteries.
3.5 Conception générale du système de stockage d'énergie
Compte tenu de la surface disponible sur le site, ce système utilise trois modules de stockage d'énergie préfabriqués : deux modules de batteries et un module PCS. La capacité installée totale est de 2 MWh, répartie en deux branches de stockage. Chaque branche comprend un convertisseur de stockage d'énergie de 250 kW, une batterie de stockage d'énergie de 1 MWh et un système de gestion de l'énergie. Les deux branches sont raccordées aux barres omnibus basse tension de 400 V des transformateurs n° 1 et n° 2 du local de distribution.
Schéma de l'unité de stockage d'énergie
Le système de stockage d'énergie se compose d'un système de stockage par batteries, d'un système de conversion de puissance (PCS), d'un système de gestion de batteries (BMS) et d'un système de gestion de l'énergie (EMS). Après conversion CC/CA via le PCS, les batteries sont connectées au réseau électrique, permettant ainsi le stockage et la restitution d'énergie. Le PCS contrôle la charge et la décharge des batteries : lors de la charge, il agit comme un redresseur, convertissant le courant alternatif en courant continu pour le stockage ; lors de la décharge, il agit comme un onduleur, convertissant le courant continu stocké en courant alternatif pour alimenter les charges du réseau. Le BMS surveille en temps réel la tension, le courant et la température des batteries. En transmettant ces informations clés à l'EMS, ce dernier coordonne et gère les processus de charge et de décharge, prévenant les surtensions, les sous-tensions et les surintensités, et assurant l'équilibrage charge/décharge.
Le système de stockage d'énergie est géré par un logiciel. Il permet un contrôle précis ou global. Le système de stockage d'énergie est piloté par des instructions de répartition, et sa puissance de sortie est ajustable selon les besoins dans la plage de fonctionnement nominale du PCS. Le système est doté d'une commande à bouton unique, et chaque unité de stockage d'énergie contrôle son sous-système en fonction des exigences de la commande globale. Le taux de charge et de décharge de la batterie est conforme aux normes nationales et est ajustable entre 0 et 0,5C.
3.6 Analyse de l'efficacité du système de stockage d'énergie
L'échange d'énergie entre le stockage par batterie et le point de raccordement au réseau s'effectue via deux éléments principaux : le PCS et la ligne principale. Lors des phases de charge et de décharge, chaque élément subit des pertes d'énergie. Compte tenu des pertes inhérentes au système de batterie lui-même lors de ces phases, l'efficacité globale du système est influencée par trois facteurs.
Selon les normes industrielles en vigueur et les niveaux de fabrication des équipements, l'efficacité globale de charge et de décharge est déterminée par l'efficacité du PCS (97 %), l'efficacité de charge de la batterie (90 %) et les pertes en ligne (3 %). La majorité des pertes (10 %) lors des cycles de charge-décharge de la batterie se produisent pendant la charge. Par conséquent, pour chaque watt-heure de capacité de stockage d'énergie, lors d'un cycle de charge-décharge (avec une profondeur de décharge de 90 %), environ 0,87 Wh (1 × 0,9 × (0,97 × 0,997)) d'énergie est libérée pendant la décharge, tandis que 1,034 Wh (0,9 / (0,9 × 0,97 × 0,997)) est consommée pendant la charge.
3.7 Sécurité du système de stockage d'énergie
3.7.1 Sécurité de la batterie
Il s'agit d'une batterie au lithium-fer-phosphate. Pendant la charge, le système de gestion de la batterie (BMS) régule la batterie et l'environnement de charge afin d'éviter la formation d'hydrogène. Un système de ventilation intégré au compartiment de la batterie permet de détecter et d'évacuer rapidement tout gaz explosif. Chaque système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est équipé d'un système d'extinction automatique d'incendie.
3.7.2 Garantie de sécurité opérationnelle
Le BMS assure une surveillance et une gestion complètes des paramètres de fonctionnement de la batterie et du système de stockage d'énergie. Il surveille les informations collectées sur l'état des batteries, le fonctionnement des équipements et l'état du réseau tout au long du processus. Il diagnostique également l'état des batteries et peut les réparer automatiquement en cas de problèmes mineurs. Il alerte et notifie rapidement les utilisateurs en cas de conditions de fonctionnement erronées ou anormales.
3.7.3 Garantie de sécurité des équipements électriques
Le système de stockage d'énergie est protégé contre les surcharges de tension et de courant (côté CC et CA), les courts-circuits, les surchauffes et les perturbations du réseau. En cas d'instabilité de la tension, de la phase ou de la fréquence du réseau dépassant les seuils définis dans l'équipement, une alarme se déclenche immédiatement ou une protection supplémentaire est mise en œuvre. 3.7.4 Conception du système de protection incendie du système de stockage d'énergie par batterie (BESS)
Les systèmes automatiques d'alarme et d'extinction d'incendie sont essentiels au bon fonctionnement des systèmes de stockage d'énergie. Ils doivent réagir rapidement à la détection d'un incendie ou d'une fumée, protégeant ainsi la centrale de stockage d'énergie et minimisant les dommages matériels.
La conception de la protection incendie du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) repose sur les aspects suivants :
(1) Surveillance en temps réel de la température de fonctionnement du système de batteries, du système de commutation (PCS) et du système de distribution électrique. En cas d'anomalie de température importante, une alarme se déclenche, voire le système s'arrête.
(2) Utilisation de matériaux ignifuges pour les équipements, les boîtiers de batteries, les armoires et les câbles.
(3) Sélection de panneaux sandwich métalliques en polyuréthane ignifuges, d'une épaisseur de 50 mm et présentant une résistance au feu d'au moins une heure.
(4) Installation d'un système d'extinction automatique à gaz intégré, manuel/automatique, à l'intérieur du conteneur. L'agent extincteur utilisé est l'heptafluoropropane (HFC-227ea), associé à des dispositifs d'extinction à poudre.L'heptafluoropropane est installé dans le compartiment des batteries et l'extincteur à poudre dans le compartiment PCS.
(5) L'ensemble du système est conçu selon un principe de liaison pour la lutte contre l'incendie. Lorsqu'un signal d'alarme est émis par le contrôleur d'incendie, les systèmes de stockage d'énergie, de ventilation et de dissipation thermique s'arrêtent afin de garantir le bon fonctionnement du système d'extinction.
3.8 Conteneur
Ce projet est fourni sous forme de conteneurs et nécessite une intégration système. Deux batteries de stockage d'énergie (BESS) sont fournies dans cette phase. Le conteneur doit être facile à entretenir et à remplacer afin de simplifier la maintenance, la réparation et le remplacement des équipements.
3.8.1 Exigences générales
(1) L'indice de protection du conteneur doit être au minimum IP54 et sa résistance au levage à pleine charge doit être illimitée pendant toute sa durée de vie (25 ans).
(2) Le conteneur doit être peint de manière uniforme. Le logo extérieur peut être peint selon les exigences du client.
(3) Autoconsommation : Le taux d'autoconsommation de l'équipement pendant le fonctionnement du système doit être faible, afin de garantir que la puissance d'autoconsommation maximale ne dépasse pas 15 kW, même dans des conditions de températures extrêmes.
(4) Étanchéité : Le dessus du conteneur ne doit présenter aucune accumulation d'eau, fuite ou infiltration ; les parois du conteneur doivent être étanches à la pluie ; et le fond du conteneur ne doit présenter aucune fuite.
(5) Isolation thermique : Les cloisons et portes préfabriquées doivent bénéficier d'une isolation thermique adéquate. Dans des conditions environnementales où la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du conteneur atteint 55 °C, le coefficient de transfert thermique doit être inférieur ou égal à 1,5 W/(m²·°C). (6) Résistance à la corrosion : L'aspect, la résistance mécanique et la résistance à la corrosion de la cabine préfabriquée garantissent sa conformité aux exigences d'une durée de vie pratique de 25 ans.
(7) Résistance au feu : La structure de l'enveloppe extérieure, les matériaux d'isolation thermique et les matériaux décoratifs intérieurs et extérieurs de la cabine préfabriquée sont tous composés de matériaux ignifuges.
(8) Résistance au sable : La cabine préfabriquée est étanche au sable ; en conditions de ventilation naturelle, le volume d'air frais entrant est ≥ 20 % et le taux d'étanchéité au sable est ≥ 99 %.
(9) Résistance aux séismes : Lors du transport et en cas de séisme, la résistance mécanique de la cabine préfabriquée et de ses équipements internes est conforme aux exigences. Aucune déformation, anomalie de fonctionnement ou dysfonctionnement n'est constaté après les vibrations.
(10) Protection UV : Les propriétés des matériaux intérieurs et extérieurs de la cabine préfabriquée ne se détériorent pas sous l'effet des rayonnements ultraviolets et la cabine n'absorbe pas la chaleur de ces rayons. Le système de gestion de batterie (BMS) convertit le courant continu stocké en courant alternatif pour alimenter les charges concernées au sein de la communauté. Il surveille en temps réel la tension, le courant et la température du stockage de la batterie. En transmettant ces informations clés au système de gestion de l'énergie (EMS), ce dernier coordonne et gère les processus de charge et de décharge du système de stockage d'énergie, prévenant ainsi les surtensions, les sous-tensions et les surintensités, et assurant également l'équilibrage charge/décharge.
3.8.2 Configuration de l'équipement BESS
(1) Interface d'installation de la batterie (PACK)
Le conteneur est équipé de composants de montage pré-intégrés pour le rack de batteries, garantissant une connexion fiable entre ce dernier et les composants pré-intégrés à la plaque de base du conteneur.
(2) Boîte de distribution
La boîte de distribution fournit l'alimentation CA aux équipements électriques intérieurs et assure la distribution de l'énergie CA pour la climatisation, l'éclairage, la protection incendie, l'éclairage de secours et les prises internes et externes de l'armoire.
(3) Système de contrôle de la température
Le conteneur doit prendre des mesures efficaces pour réguler et contrôler la température ambiante à l'intérieur du compartiment. Ces mesures doivent minimiser la consommation d'énergie afin de garantir la capacité d'alimentation maximale du conteneur. Le climatiseur doit pouvoir fonctionner en continu 24 h/24 et 7 j/7, avec une durée de vie minimale de 5 ans.
(4) Système de surveillance
Le conteneur est équipé d'un système de vidéosurveillance et d'une alarme magnétique de porte. Le système de vidéosurveillance assure une surveillance complète à l'intérieur du conteneur, permettant l'observation en temps réel des équipements. En cas de tentative d'ouverture forcée de la porte du compartiment, le capteur magnétique de porte génère un signal d'alarme qui est transmis au centre de surveillance via une connexion Ethernet. Cette alarme doit pouvoir être désactivée par l'utilisateur.
(5) Détecteurs de fumée et de température
Le compartiment est équipé de dispositifs de sécurité tels que des détecteurs de fumée et des capteurs de température et d'humidité. Ces détecteurs doivent être reliés électriquement au système.Interrupteur de commande. En cas de détection d'un défaut, l'utilisateur doit être averti par des alarmes sonores et visuelles ainsi que par communication à distance. Simultanément, le système de batterie au lithium en fonctionnement doit être arrêté.
Selon la configuration du conteneur, certains sont équipés d'un module de surveillance environnementale dynamique. Ce module collecte les informations relatives à la protection incendie et les données des capteurs de température et d'humidité de ce compartiment et des compartiments adjacents. Le module de surveillance environnementale dynamique est relié à l'écran du système de commande auxiliaire intelligent du compartiment de commande principal par un câble blindé à paires torsadées de catégorie 5.
(6) Éclairage du compartiment
Le compartiment est équipé d'un éclairage général et d'un éclairage de secours. Les lampes sont antidéflagrantes. Un système d'éclairage de secours est installé dans le conteneur. En cas de coupure de courant, l'éclairage de secours du conteneur s'active immédiatement. 3.8.3 Système électrique du conteneur de stockage d'énergie
(1) Interrupteurs et prises de commande
Un interrupteur de commande d'éclairage est installé à côté de la porte du conteneur, et une prise de courant à cinq broches est installée à l'intérieur du conteneur. L'alimentation électrique est interdite tant que le fil de terre de la prise triphasée n'est pas connecté (c'est-à-dire que les fiches des phases (L) et neutre (N) ne peuvent être insérées dans la prise sans connexion du fil de terre). Les prises de courant sont raccordées au tableau de distribution équipé de disjoncteurs indépendants assurant la protection contre les courts-circuits, les surcharges et les surintensités.
(2) Câbles et câblage
Les bornes de câblage des différents circuits d'alimentation électrique dans le tableau de distribution doivent être identifiées par des couleurs différentes (c'est-à-dire que des bornes de couleur permettent d'identifier les différents circuits d'alimentation électrique). Tous les câbles du système d'alimentation électrique doivent être des câbles ignifugés isolés en polyéthylène réticulé, avec marquage de couleur. Les câbles possèdent des couches d'isolation et de gaine indépendantes, et leur température de fonctionnement admissible en continu est supérieure ou égale à 90 °C. La tension de tenue diélectrique nominale des câbles est supérieure d'un niveau à la tension réelle. La section des conducteurs neutre et de terre du câble ne doit pas être inférieure à celle du conducteur de phase, et la section minimale de ce dernier ne doit pas être inférieure à 4 mm². Les performances techniques, l'identification, la sécurité et les méthodes de câblage du coffret de distribution doivent être conformes aux exigences les plus strictes des normes nationales.
3.8.4 Mise à la terre et protection contre la foudre
Les points de fixation par boulonnage du conteneur sont solidement reliés aux conducteurs non fonctionnels de l'ensemble du conteneur. Ce dernier est également équipé de quatre points de mise à la terre conformes aux normes électriques les plus exigeantes. Ces points de mise à la terre forment une connexion équipotentielle fiable avec les conducteurs non fonctionnels de l'ensemble du conteneur.
Un système de protection contre la foudre fiable et performant est installé sur le dessus du conteneur. Ce système est relié au réseau de terre en quatre points différents par des conducteurs plats ou ronds.
3.8.5 Installation du conteneur de stockage d'énergie
Le conteneur est équipé d'interfaces de montage et de fixation par boulonnage. Après la mise en place, aucun espace ne doit subsister entre le fond du conteneur et les colonnes du pilier. 3.8.6 Câbles
(1) Choix des câbles : Les câbles d’alimentation basse tension doivent être des câbles à âme en cuivre ignifugés ; les câbles d’alimentation haute tension doivent être des câbles blindés ignifugés ; les câbles de commande entrant dans le système de communication et de surveillance doivent être des câbles blindés ; les câbles de communication doivent être des câbles à paires torsadées blindées ou des câbles à fibres optiques.
(2) Pose des câbles : La conception et la pose des câbles doivent être conformes à la norme GB50217-2007 « Code de conception des câbles d’énergie ». Lorsque différents types de câbles sont disposés horizontalement et se croisent, l’espacement doit être conforme à la norme.
(3) Protection contre l’incendie des câbles : Des mesures doivent être prises pour prévenir la propagation des incendies et des flammes ; tous les puits de câbles, les ouvertures murales et les trous de câbles au bas des appareillages de commutation et des panneaux de commande et de protection doivent être étanches. Des cloisons coupe-feu doivent être installées aux jonctions des tranchées de câbles entre les différents niveaux de tension des dispositifs de distribution d’énergie et entre les différentes sections de ces dispositifs. Un revêtement ignifuge doit être appliqué sur une bande de 1,5 mètre de part et d'autre des cloisons coupe-feu dans la tranchée de câbles. Après la pose des câbles à travers les canalisations et les murs, les deux extrémités de ces dernières doivent être scellées avec des matériaux ignifuges et étanches.
4. Section électrique
4.1 Schéma de câblage électrique principal
Le système de conversion de puissance (SCP) est un composant essentiel pour la conversion AC/DC dans le système de stockage d'énergie. Compte tenu des exigences spécifiques de ce projet, un onduleur de chaîne de 250 kW a été sélectionné. Chaque système de stockage d'énergie de 250 kW/1 MWh est composé de quatre modules de 62,5 kW connectés en parallèle.l. Le courant alternatif de sortie est ensuite combiné et connecté au côté basse tension du transformateur. Le schéma de principe est présenté dans la figure ci-dessous.
Schéma
4.2 Agencement des équipements électriques
Compte tenu des facteurs de sécurité, de construction, d'exploitation, de maintenance et d'utilisation du sol, et en lien avec l'agencement des batteries, le système de stockage d'énergie est conçu avec 2 unités de stockage et 1 unité de conversion de puissance.
4.3 Protection contre la foudre et mise à la terre
4.3.1 Protection contre la foudre
Des parafoudres sont installés à l'entrée du convertisseur de puissance et côté CC afin de protéger contre les surtensions causées par la foudre (directe ou indirecte) ou d'autres surtensions transitoires.
La station de stockage d'énergie se compose de 3 conteneurs sans équipement électrique extérieur. Conformément à la norme GB50057-2010 « Code de conception de la protection contre la foudre pour les bâtiments », section 5.3.7, les exigences de conception pour les bâtiments de classe II en matière de protection contre la foudre sont respectées.
La mise à la terre de protection consiste principalement en la mise à la terre de sécurité de l'enceinte du conteneur. Ceci crée une bonne connexion conductrice entre les parties métalliques du système qui ne sont normalement pas sous tension et la terre, assurant ainsi la sécurité des équipements et du personnel. L'armoire de stockage d'énergie possède un point de mise à la terre externe et une barre de terre est installée à l'intérieur. La mise à la terre pour la protection contre la foudre, qui fait partie des mesures de protection, permet de dévier les surtensions vers la terre via le parafoudre. La protection des équipements électriques contre la foudre consiste principalement à connecter une extrémité du parafoudre à l'équipement protégé et l'autre extrémité au dispositif de mise à la terre. En cas de foudroiement direct, le parafoudre absorbe la surtension résultante, et le courant de surtension est évacué vers la terre par son conducteur de descente et le dispositif de mise à la terre, évitant ainsi d'endommager les équipements électriques ou de mettre en danger la sécurité des personnes. Dans cette configuration, des parafoudres AC et DC sont installés à l'intérieur de l'armoire de stockage d'énergie, et leur état de fonctionnement est surveillé par le système de gestion de l'énergie.
4.3.2 Mise à la terre
Conformément à la norme DL/T621-1997 « Mise à la terre des installations électriques AC », tous les boîtiers d'équipements électriques et autres composants métalliques susceptibles d'être mis sous tension en cas d'accident doivent être correctement mis à la terre. Les exigences spécifiques sont les suivantes :
(1) Tous les supports de batteries sont directement connectés au réseau de mise à la terre afin d’éviter l’accumulation d’électricité statique et d’assurer la mise à la terre de protection de toutes les parties conductrices de l’équipement ; tous les boîtiers d’équipement sont connectés au réseau de mise à la terre principal par des câbles de terre.
(2) La mise à la terre de protection, la mise à la terre de service et la mise à la terre de protection contre les surtensions utilisent le même réseau de mise à la terre. Ce réseau adopte une méthode de mise à la terre composite artificielle. Le réseau de mise à la terre principal de la station de stockage d’énergie est principalement constitué d’électrodes de terre horizontales, complétées par un nombre approprié d’électrodes de terre verticales, formant ainsi un réseau de mise à la terre composite. L’utilisation d’acier plat galvanisé est recommandée pour le réseau de mise à la terre principal.
4.4 Pose des câbles
Les câbles sont posés à l’aide de conduits ou de chemins de câbles. Les exigences en matière de protection contre l’incendie et de résistance au feu des câbles sont mises en œuvre conformément à la norme nationale GB50217.
4.5 Alimentation et éclairage de la station
4.5.1 Raccordement à l'alimentation électrique et câblage de la station
L'alimentation et l'éclairage (220 V CA) de la station de stockage d'énergie sont fournis par le réseau électrique municipal.
4.5.2 Agencement et choix des équipements de distribution électrique de la station
L'alimentation électrique de la station est de 220 V CA et tous les interrupteurs sont situés dans le compartiment de l'onduleur de stockage d'énergie. Les disjoncteurs du tableau de distribution sont tous de marques de haute qualité. Le principe d'alimentation est le suivant :
Schéma de l'alimentation électrique
4.5.3 Éclairage de la zone de la station
Conformément au Règlement technique relatif à la conception de l'éclairage des centrales thermiques et des postes de transformation (DLGJ56-95), des projecteurs sont installés dans la zone de la station de stockage d'énergie. L'alimentation électrique est raccordée au coffret de distribution d'éclairage de la station.
4.5.4 Éclairage intérieur du conteneur
Le système d'éclairage de l'unité de stockage d'énergie comprend un éclairage normal et un éclairage de secours. L'éclairage normal à l'intérieur du conteneur est alimenté par le réseau électrique, tandis que l'éclairage de secours dispose de sa propre batterie pour la signalisation d'évacuation.
Des luminaires LED sont utilisés uniformément pour l'éclairage normal et de secours à l'intérieur du conteneur. Des voyants de sécurité et des feux d'évacuation sont installés aux portes de maintenance, de part et d'autre. L'éclairement dans chaque zone est conforme aux exigences du Règlement technique relatif à la conception de l'éclairage des centrales thermiques et des postes de transformation.
4.6 Protection électrique de l'unité de stockage d'énergie
Le côté courant continu de la station de stockage d'énergie peut ne pas nécessiter de dispositifs de protection séparés. La protection côté CC peut être mise en œuvre par le système de conversion de puissance (PCS) et le système de gestion de batterie (BMS). La configuration de la protection côté CC doit répondre aux exigences suivantes :
4.6.1 Configuration de la protection de l’unité de stockage d’énergie
La protection de l’unité de stockage d’énergie est principalement assurée par le système de gestion de batterie (BMS). Le BMS doit surveiller de manière exhaustive l’état de fonctionnement de la batterie, notamment la tension, le courant, la température et l’état de charge de chaque cellule/module et du système de batterie, et émettre des alarmes en cas d’incident. Le BMS doit protéger efficacement le pack de batteries et intégrer des fonctions telles que la protection contre les surtensions, les sous-tensions, les surintensités, les surchauffes et la surveillance de l’isolation CC.
4.6.2 Configuration de la protection de l’unité de connexion CC
L’unité de connexion CC désigne la connexion entre le pack de batteries et le PCS, et comprend principalement les câbles CC et les disjoncteurs (sectionneurs) CC. Un disjoncteur doit être installé côté sortie de la batterie et un sectionneur peut être installé côté CC du PCS. La protection de cette section n’est pas configurée indépendamment. Ceci est principalement réalisé par la protection de l'unité de stockage d'énergie grâce au déclenchement du disjoncteur côté sortie de la batterie.
5. Section Système secondaire
5.1 Système de gestion de l'énergie (SGE)
5.1.1 Principes de conception
(1) La station de stockage d'énergie est conçue selon le mode « fonctionnement sans surveillance, supervision humaine ».
(2) Le contrôle secondaire de la station de stockage d'énergie est assuré par un système de surveillance informatique.
(3) Le système d'automatisation intégré adopte une structure ouverte, hiérarchique et distribuée.
5.1.2 Présentation du système
Le système de gestion de l'énergie (SGE), en fonction des exigences du système et du mode de fonctionnement de la station de stockage d'énergie, assure la surveillance et la régulation automatiques en temps réel des équipements électriques, tels que la station de stockage et le système d'alimentation. Il intègre également le système de contrôle et de répartition intelligent (PCS) du stockage d'énergie et le logiciel de surveillance des batteries, offrant ainsi des fonctions de surveillance pour les batteries et le PCS. La plateforme de surveillance du stockage d'énergie par batterie est utilisée pour la surveillance et le contrôle du système de stockage d'énergie par batterie, la coordination de son fonctionnement et de son accès, et la mise en œuvre de ses applications. Outre les trois fonctions de contrôle à distance classiques (télémétrie, télécommande et téléindication), le système de surveillance du stockage d'énergie propose différents modes d'application selon les besoins de contrôle, tels que l'écrêtement des pointes et le remplissage des creux de consommation.
Le système de surveillance du stockage d'énergie par batterie adopte une architecture de contrôle hiérarchique et distribuée, comprenant généralement trois parties principales : la couche de surveillance, la couche de contrôle et la couche de surveillance locale. La couche de surveillance est principalement responsable de la gestion des communications, de l'acquisition et du traitement des données, ainsi que de la gestion des opérations. La couche de contrôle coordonné assure les fonctions de contrôle coordonné au niveau du système et envoie des commandes de contrôle de puissance au contrôleur local pour la gestion de la puissance de chaque onduleur. La couche de surveillance locale est constituée d'un système de surveillance et de contrôle local qui surveille en temps réel l'état du système de contrôle de puissance (PCS), des batteries et du système de distribution d'énergie, et transmet rapidement des commandes de contrôle de niveau supérieur à chaque unité de contrôle.
5.1.2.1 Description fonctionnelle
(1) Acquisition de données en temps réel
a) Données BMS : Les données de la batterie en temps réel sont collectées via un bus CAN. Le BMS transmet les données de chaque cellule de la batterie au système de gestion de l’énergie (EMS) par paquets. L’EMS décompresse les données et les stocke dans la base de données. Le système analyse en temps réel l’état de la tension des cellules, fournit une alerte précoce concernant la durée de vie restante de la batterie et prend les mesures appropriées.Mesures visant à réduire la dégradation des batteries.
b) Données PCS : Les données PCS sont collectées conformément au protocole de communication PCS. Ces données comprennent la tension, le courant et la puissance côté CC ; la puissance active, la puissance réactive, la tension triphasée, le courant triphasé, la fréquence, le facteur de puissance, l’état de fonctionnement, le rendement de conversion, les informations d’alarme et de défaut, ainsi que d’autres informations courantes côté CA, de même que l’énergie consommée et l’énergie produite quotidiennement, l’énergie consommée cumulée et l’énergie produite cumulée.
c) Données de commutation : Le relais est connecté au signal du contacteur de porte. Que la porte soit ouverte ou fermée, le relais monocanal convertit le signal électrique en un signal numérique, puis transmet ce signal numérique au système de gestion de l’énergie (EMS) via RS485 pour les notifications d’alarme et d’avertissement.
d) Données environnementales : Les données des capteurs de température et d’humidité ou des capteurs de température de barre omnibus sans fil sont collectées via RS485.
6. Travaux de génie civil
6.1 Vue d’ensemble
6.1.1 Présentation du site
Le projet est situé à xxxx. Le site se situe à 50 mètres à gauche de l'entrée du portail sud (4,2 m de large, 3,5 m de haut) (les fondations reposent sur un sol stable). Il est accessible par une route (2,5 m de large, bordée d'une zone herbeuse de 2,7 m). La zone extérieure à la clôture est composée d'arbres et de prairies.
6.2 Aménagement général et transport
6.2.1 Planification générale
Ce plan de projet est conçu selon les principes de sécurité, de protection de l'environnement et de préservation des sols, afin de réduire au maximum la durée des travaux pour le client. Le système de stockage d'énergie adopte une conception modulaire standard, intégrée dans trois cabines préfabriquées, disposées de manière uniforme pour faciliter l'installation, le transport, la maintenance et l'extension du système.
6.2.2 Aménagement général
Les cabines préfabriquées sont disposées de part et d'autre du site, sur toute sa longueur. La cabine PCS est située au plus près du local de distribution électrique afin de faciliter le raccordement des lignes.
6.2.3 Agencement vertical
Le drainage du site sera assuré par des fossés de drainage en béton construits autour du système de stockage d'énergie, à proximité des murs de refend, et reliés à un puisard central.
6.2.4 Transport
Le site est situé à 50 m à gauche de l'entrée du portail sud (4,2 m de large, 3,5 m de haut) (les fondations reposent sur un sol stable) et est accessible par une route (2,5 m de large, avec une zone herbeuse de 2,7 m de large). Il est prévu d'utiliser une grue pour acheminer les cabines préfabriquées jusqu'à leur emplacement (les calculs préliminaires indiquent qu'une grue de 35 tonnes est nécessaire pour le levage sur site).
6.2.5 Superficie du site
Le système de stockage d'énergie est construit sur des fondations en béton, reposant sur un sol stable. La superficie totale est d'environ 200 m².
6.3 Bâtiments et structures de la station de stockage d'énergie
6.3.1 Section Bâtiments
Tous les équipements de ce projet sont intégrés dans des cabines préfabriquées d'une durée de vie de 25 ans ; aucune nouvelle construction de bâtiments ne sera réalisée.
6.3.2 Section Structures
(1) Fondations des cabines préfabriquées
Les fondations sont réalisées sur une dalle en béton armé, conformément aux normes de conception. Le béton est de classe de résistance C35 et les armatures de classe HRB400.
(2) Fondations du mur de soutènement
Les fondations du mur de soutènement sont réalisées sur des semelles filantes en béton armé.
(3) Traitement des fondations
La construction est réalisée par sections, conformément au plan de construction. La densité de compactage doit être vérifiée selon les spécifications ou les exigences de conception. L'étape suivante ne peut être entamée qu'après satisfaction de ces exigences. Des pieux forés et injectés C30 de 600 mm de diamètre sont installés sous la dalle. Leur espacement permet de limiter les tassements. La longueur utile des pieux est d'environ 10 à 20 m, pour un total d'environ 50 pieux.
6.4 Chauffage et ventilation
Ce projet étant situé dans une région non chauffée, aucun système de chauffage central n'est prévu. Des systèmes de climatisation et de ventilation sont installés dans les compartiments nécessitant un contrôle de la température et de l'humidité, été comme hiver.
Chaque compartiment de batterie dispose de son propre système de climatisation indépendant.
6.5 Alimentation en eau et drainage
Afin d'éviter les infiltrations d'eau dans la fosse par temps de pluie ou de neige, susceptibles d'entraîner la corrosion des équipements, un mur en béton de 300 mm de large et 1300 mm de haut doit être coulé le long du périmètre de la fosse de fondation. Un conduit de câble de 100 mm de diamètre et de 2 mm d'épaisseur est encastré dans sa partie supérieure, avec des extrémités évasées. Après l'installation du câble, le conduit doit être scellé avec du coton imbibé d'huile ou un autre matériau ignifuge. Les surfaces intérieure et extérieure doivent être enduites d'une couche imperméable de mortier de ciment 1:2,5, d'une épaisseur de 20 mm, en veillant à ce que le mortier soit homogène et sans vides. Une échelle en acier est installée sur le mur de soutènement. Les deux montants verticaux de l'échelle sont constitués de deux barres d'acier de nuance 3 de 22 mm de diamètre, et les barreaux de barres d'acier de nuance 2 de 14 mm de diamètre, espacés de 200 mm. Un caniveau de récupération des eaux pluviales est installé au pied de l'échelle et raccordé…d à un tuyau de drainage pré-encastré.
7 Protection incendie
7.1 Principes de conception de la protection incendie
La conception de la protection incendie de ce projet doit être conforme à la loi chinoise sur la protection incendie et aux politiques et réglementations nationales en vigueur. Elle met en œuvre la politique de protection incendie « prévention d'abord, combinant prévention et lutte contre l'incendie », visant à assurer l'autonomie et l'auto-sauvetage, à prévenir et réduire les risques d'incendie et à garantir la sécurité des personnes et des biens. Diverses mesures de protection incendie efficaces, adaptées aux exigences des différents bâtiments et installations, seront adoptées, en utilisant des technologies de protection incendie avancées, raisonnables, économiques et fiables. La conception de l'agencement, des procédés et le choix des matériaux doivent être strictement conformes aux normes, réglementations et spécifications de sécurité incendie applicables.
7.2 Spécifications de construction
L'équipement principal de ce projet comprend des batteries et un système PCS. La classification des risques d'incendie et le niveau de résistance au feu du bâtiment pour ce projet doivent être strictement conformes aux normes GB51048-2014 « Code de conception des centrales de stockage d'énergie électrochimique » et GB50016-2014 « Code de conception de la protection contre l'incendie des bâtiments ».
L'article 11.1.3 de la norme GB51048-2014 « Code de conception des centrales de stockage d'énergie électrochimique » stipule que la classification des risques d'incendie des équipements de batteries lithium-ion extérieurs est de classe E (la classe E désignant les matériaux incombustibles), conformément à l'article 6.3 de la norme Q/GDW 11265-2014 « Règlement technique pour la conception des centrales de stockage d'énergie par batteries ».
7.3 Protection incendie des batteries
Les mesures de protection incendie des batteries à l'intérieur du conteneur utilisent principalement un système d'extinction automatique à l'heptafluoropropane. Les lignes électriques de protection incendie sont dissimulées dans des structures incombustibles ou protégées par des conduits métalliques, et tous les câbles sont ignifugés. Les mesures de protection incendie des câbles comprennent le scellement, le blocage et l'isolation. Des matériaux d'étanchéité ignifuges sont utilisés pour sceller hermétiquement les points d'entrée et de sortie des câbles dans les dispositifs de distribution et les tranchées.
Le système d'extinction automatique d'incendie à l'heptafluoropropane est un dispositif moderne et intelligent intégrant l'extinction par gaz, la régulation automatique et la détection d'incendie. Il est conforme aux exigences des normes DBJ15-23-1999 « Spécifications de conception des systèmes d'extinction d'incendie à agent propre à l'heptafluoropropane (HFC-227ea) » et ISO 14520-9 « Systèmes d'extinction d'incendie à gaz — Propriétés physiques et conception du système ». Ce système se caractérise par une conception avancée, une grande fiabilité, une utilisation simple et un faible impact environnemental.
Le système de protection incendie comprend un panneau de commande d'alarme incendie/d'extinction par gaz, des détecteurs de fumée et de chaleur, des alarmes sonores et lumineuses, des sonneries d'alarme, des voyants de décharge, des boutons d'arrêt/démarrage d'urgence manuels, des dispositifs d'extinction pour l'armoire électrique (comprenant des bouteilles de stockage d'agent extincteur, des actionneurs électromagnétiques et des dispositifs de signalisation de pression), des accessoires pour l'armoire électrique (lances, flexibles haute pression) et des dispositifs d'extinction pour l'armoire d'alimentation électrique (comprenant des bouteilles de stockage d'agent extincteur, des actionneurs électromagnétiques et des dispositifs de signalisation de pression).
Ce projet repose sur une utilisation optimale de l'espace du conteneur, ce qui a conduit à une conception particulière :
(1) Compte tenu de la disposition des équipements à l'intérieur du conteneur, le système d'extinction utilise une méthode de saturation totale. Dans un délai déterminé, une quantité prédéfinie d'heptafluoropropane est pulvérisée dans le conteneur, assurant ainsi un remplissage homogène de sa totalité ;
(2) En raison de la hauteur limitée à l'intérieur du conteneur, l'armoire à gaz heptafluoropropane est fixée directement à l'intérieur ;
(3) Le déclenchement est assuré par une électrovanne. Ce dispositif doit être retiré pendant le transport et ne peut être installé qu'une fois le conteneur positionné, la mise en service terminée et le conteneur mis en service.
7.4 Protection électrique contre l'incendie
Le compartiment PCS est équipé de détecteurs de fumée et de chaleur, et des extincteurs portatifs sont placés à l'entrée du compartiment.
Éclairage de secours : Des passages de sécurité sont prévus à l'intérieur du conteneur, et des panneaux d'évacuation lumineux sont installés aux entrées et sorties du conteneur.
7.5 Système d'alarme et de contrôle incendie
Le système d'alarme incendie et de contrôle de liaison est conçu conformément aux exigences de la norme GB500116-2013 « Code pour la conception des systèmes automatiques d'alarme incendie ».
Le système d'alarme incendie automatique installé dans le conteneur comprend un contrôleur d'alarme incendie, des détecteurs, des modules de contrôle, des modules de signalisation et des boutons d'alarme manuels. Il surveille les signaux d'alarme incendie dans toutes les zones du système et permet le contrôle de liaison automatique de chaque unité de stockage d'énergie.Conformément aux exigences de protection incendie, le contrôleur d'alarme incendie est équipé de voyants indiquant l'état de fonctionnement des équipements contrôlés et de boutons de commande manuelle.
Des détecteurs de fumée et de chaleur sont installés, ainsi que des boutons d'alarme manuelle et des alarmes sonores et lumineuses. Lorsqu'un détecteur ou un bouton d'alarme manuelle est activé, le contrôleur d'alarme incendie émet un signal d'alarme sonore et visuel, affiche l'adresse du point d'alarme et imprime l'heure et l'adresse de l'alarme, ainsi que d'autres informations pertinentes. L'alimentation électrique normale du contrôleur d'alarme incendie est de 220 V CA.
8. Protection de l'environnement et sécurité de la production
8.1 Protection de l'environnement
8.1.1 Champs électromagnétiques
(1) Normes relatives aux champs électromagnétiques appliquées par la centrale de stockage d'énergie
La limite d'intensité des champs électromagnétiques haute fréquence (0,1–500 MHz) est issue des valeurs les plus sûres définies dans les normes suivantes : GB9175-88 « Norme relative à la santé et aux ondes électromagnétiques environnementales », GB8702-88 « Norme relative à la protection contre les rayonnements électromagnétiques », HJ/T10.3-1996 « Méthodes et normes d'évaluation de l'impact environnemental des rayonnements électromagnétiques » et HJ/T24-1998 « Spécifications techniques pour l'évaluation de l'impact environnemental des rayonnements électromagnétiques des projets de transport et de transformation à très haute tension de 500 kV » : < 5 V/m.
Pour les champs électromagnétiques à fréquence industrielle (50 Hz), conformément à la norme HJ/T24-1998 « Spécifications techniques pour l’évaluation de l’impact environnemental du rayonnement électromagnétique des projets de transport et de transformation à très haute tension de 500 kV », l’intensité du champ à fréquence industrielle est inférieure à 4 kV/m et l’intensité d’induction du champ magnétique est inférieure à 0,1 mT. La norme relative aux interférences radioélectriques, conformément à la norme HJ/T24-1998 « Spécifications techniques pour l’évaluation de l’impact environnemental du rayonnement électromagnétique des projets de transport et de transformation à très haute tension de 500 kV », est inférieure ou égale à 55 dB(μV/m) par temps clair à une fréquence d’essai de 0,5 MHz.
8.1.2 Bruit
Ce projet encadre strictement les niveaux de bruit lors du choix des équipements. Tous les équipements de ventilation et de refroidissement utilisent des ventilateurs silencieux afin de garantir que le niveau sonore à moins d’un mètre à l’extérieur de l’enceinte, en fonctionnement normal, soit inférieur à 70 décibels.
8.1.3 Émissions de polluants
Les émissions de polluants comprennent les rejets d'eaux usées et de déchets solides.
Durant la période de construction, les eaux usées sont principalement composées d'eaux usées de chantier et d'eaux usées domestiques produites par le personnel de chantier. Les eaux usées de chantier doivent être évacuées de manière ordonnée, conformément au plan d'organisation du chantier. Ce projet étant situé à proximité d'un poste de transformation, les eaux usées domestiques seront évacuées via les installations de ce poste.
Les déchets solides produits pendant la période de construction sont principalement composés de déchets de chantier et de déchets domestiques. Il est impératif que ces déchets soient enlevés et éliminés au fur et à mesure de leur production afin d'éviter leur dispersion par le vent et la pollution de l'environnement. 8.2 Sécurité au travail
8.2.1 Analyse des principaux facteurs de danger
(1) Analyse des facteurs de danger pendant la construction
Lors de la construction de ce projet de stockage d'énergie, les types de travaux les plus susceptibles de provoquer des accidents sont les suivants : travaux en hauteur, opérations de transport et de levage, et travaux électriques. Les facteurs de danger associés à ces trois types de travaux sont identifiés ci-dessous.
① Les facteurs de danger potentiels liés au travail en hauteur comprennent :
Des mesures de protection insuffisantes, le travail par vents violents et la chute d’équipement.
② Les facteurs de danger potentiels liés aux opérations de transport et de levage comprennent :
Une utilisation non autorisée, des câbles de levage rompus, une surcharge, des stabilisateurs déséquilibrés, un angle de levage excessif, une utilisation incorrecte, des manœuvres croisées, des crochets cassés ou mal fixés, des erreurs de manipulation, des interrupteurs de fin de course défectueux, des instructions incorrectes et le levage par vents violents.
③ Les facteurs de danger potentiels liés aux travaux électriques comprennent :
L’absence de protection contre les fuites de courant, une utilisation non autorisée, des fuites d’équipement, des arcs électriques, le soudage sans équipement de protection,
le raccordement de plusieurs machines à un même interrupteur, un câblage endommagé, l’absence de mesures de protection, une isolation de câble endommagée, une alimentation électrique incompatible et les décharges de foudre lors d’orages.
8.2.2 Principales mesures préventives
(1) Mesures de conception pour la prévention des incendies
Une fois la centrale de stockage d’énergie achevée et mise en service, le risque d’incendie provient principalement des risques d’incendie et d’explosion liés aux batteries et autres matériaux inflammables. Afin de réduire les risques d'incendie, les mesures suivantes doivent être prises lors de la conception :
① L'espacement minimal entre les modules préfabriqués de ce projet ne doit pas être inférieur aux dispositions des normes en vigueur : « Code de conception de la protection contre l'incendie des centrales thermiques et des sous-stations » (GB 50229-2006) et « Code de conception de la protection contre l'incendie des bâtiments » (GB 50016-2014), garantissant ainsi une distance de sécurité incendie.
② Matériaux dangereux et combustibles.Les matières inflammables et explosives doivent être stockées en quantités limitées, sans dépasser les seuils autorisés, et ne doivent pas être mélangées à d'autres produits. Elles doivent être entreposées dans des locaux dédiés.
(2) Mesures préventives pendant la construction
Lors de la construction de la centrale de stockage d'énergie, les principaux risques sont les chocs électriques, les blessures mécaniques, les brûlures, le bruit, les chutes d'objets, l'effondrement des fondations, les températures élevées et basses. Afin de garantir la santé et la sécurité du personnel et la sécurité de la production, la personne responsable en cas d'accident doit être clairement identifiée pendant la construction, diverses mesures de sécurité doivent être mises en œuvre et les exigences techniques en matière de sécurité sur le chantier doivent être strictement respectées.
8.2.3 Facteurs de sécurité au travail
(1) Mesures de sécurité individuelle
L'agencement des équipements de distribution électrique de la centrale de stockage d'énergie doit être conforme aux procédures de sécurité en vigueur.
(2) Mesures de sécurité contre les chocs électriques
Pour répondre aux exigences de sécurité du personnel et des équipements pendant l'exploitation, la conception de la centrale de stockage d'énergie doit respecter les distances de sécurité des différents équipements électriques. Les enveloppes des appareillages de commutation doivent être correctement mises à la terre. Pour garantir un fonctionnement sûr, les équipements électriques à haute tension doivent être munis de dispositifs de verrouillage anti-erreur complets, et ces dispositifs ne doivent en aucun cas être mis hors service arbitrairement.
(3) Valeurs d'intensité du champ électromagnétique et mesures de protection du personnel
La centrale de stockage d'énergie doit être conforme aux normes environnementales et sanitaires relatives aux ondes électromagnétiques. Les valeurs d'intensité du champ électromagnétique doivent être inférieures aux limites fixées par les normes nationales d'exposition professionnelle et publique.
9 Conditions de construction et plan de transport des équipements lourds
9.1 Plan de construction principal
9.1.1 Construction des fondations
Les fondations de ce projet sont peu profondes et ne nécessitent pas de fouilles profondes. La fabrication des armatures doit être réalisée conformément aux plans, en veillant à l'épaisseur de la couche de protection de la couche inférieure et en utilisant des entretoises pour assurer l'espacement entre les couches supérieures et inférieures. Les intersections des armatures doivent être solidement fixées point par point, et tout desserrage dû à des travaux ultérieurs doit être resserré.
La partie hors sol est réalisée en béton apparent. Du béton commercial est utilisé et la construction est effectuée selon le procédé de construction de béton de grand volume, avec un vibrage complet afin d'éviter les défauts de surface.
9.1.2 Levage des équipements
(1) Choix de la grue
La grue doit être choisie en fonction d'une capacité de levage ne dépassant pas 90 % de la capacité de levage nominale maximale d'une grue sur camion ou 70 % de la capacité de levage nominale maximale d'une grue sur chenilles, avec un rayon de levage d'au moins 15 m. Les calculs préliminaires indiquent qu'une grue de 35 tonnes est nécessaire.
(2) Plan de levage
Le levage et le transport emprunteront la route située à l'est de la zone de la station. La séquence de levage sera du nord au sud. Si une grue sur chenilles est utilisée, le véhicule de transport des équipements peut être stationné sur la voie d'accès, et les équipements peuvent être positionnés et installés par la grue porteuse. Des planches de bois seront posées sur la chaussée pour la protéger. Si une grue mobile est utilisée, les points de levage peuvent être aménagés au nord, au centre et au sud, en fonction de la capacité de levage de la grue. Des véhicules de transport achemineront ensuite le matériel jusqu'aux points de levage les plus appropriés.
