Stockage 120 kW 240 kWh pour Parking Solaire EV

Cet article est extrait du plan technique du projet intégré de stockage et de recharge photovoltaïques pour parking.

Le site du projet est situé dans la ville de Ganzhou, dans la province du Jiangxi, sous le climat tropical de mousson d'Asie du Sud. La température moyenne annuelle est de 20,6 °C, le rayonnement solaire journalier moyen annuel est de 3,48 kWh/㎡ et le rayonnement solaire annuel est de 1 270,7 kWh/㎡. L'ensoleillement est très important, ce qui est idéal pour l'installation de systèmes photovoltaïques. Lorsque l'ensoleillement est suffisant pendant la journée, si l'électricité produite par le système photovoltaïque ne peut être consommée à temps, le système de stockage d'énergie peut la stocker à temps et alimenter les bornes de recharge la nuit.

Ce projet comprend trois parties : photovoltaïque, stockage d'énergie et bornes de recharge. Le point d'installation du projet est la ville de Ganzhou. Le plan technique a été élaboré par Brovolt à partir des besoins des clients et d'enquêtes sur le terrain. Cet article explique les idées de sélection et les paramètres techniques du système de stockage d'énergie dans le cadre du plan de stockage et de recharge photovoltaïques.

1. Solution système

Compte tenu de la configuration globale du projet et des besoins du client, nous avons sélectionné le système haute tension intégré BroVolt BCD240. D'une puissance de 100 kW/240 kWh, le BCD240 est installé dans une armoire extérieure. Le système comprend principalement : une batterie lithium-fer-phosphate (Pack), un système de gestion de batterie (BMS), un boîtier de commande haute tension (PDU), un climatiseur, un coffret de distribution, une armoire extérieure et un PCS.

2. Composition du système

2.1 Système de batteries de stockage d'énergie

Le système de batteries de stockage d'énergie utilise des cellules lithium-fer-phosphate de 314 Ah/3,2 V, constituées d'un seul groupe de batteries. Le modèle 1P48S forme un boîtier de batteries de 48,23 kWh. Dix boîtiers de batteries sont connectés en série pour former un groupe de batteries de 241 kWh, avec une plage de tension de 672 à 864 V. Ce système a une capacité totale de 241 kWh. Plusieurs systèmes de batteries de stockage d'énergie peuvent être utilisés en parallèle.

3) Coffret de commande haute tension : 

Le coffret de commande haute tension (PDU) est composé de fusibles, de disjoncteurs, de contacteurs, de shunts, d'unités de contrôle principales du BMS, etc. Les principales fonctions de chaque composant sont les suivantes : 

Fusible (FU) : Il protège le circuit contre les surcharges et les courts-circuits. 

Disjoncteur (QF) : L'interrupteur de sortie principal du système de batterie, qui coupe le circuit en cas de fonctionnement anormal. 

Shunt (FL) : Pour la détection du courant du BMS et la collecte d'informations. 

Contacteur (KM) : Contrôle les circuits de charge et de décharge. 

Contrôle maître BMS : En tant que centre de contrôle, il est responsable de la surveillance de l'ensemble du fonctionnement du système, du traitement des données, de la mise en œuvre des stratégies de contrôle et du contrôle des communications. 

2 Systèmes de gestion de batterie (BMS) 

Le système de gestion de batterie adopte une architecture à trois niveaux et est équipé de 10 contrôleurs esclaves (BSU) à 24 chaînes et d'un contrôleur maître (BMU). Un contrôleur de tas BMS (BDU) prend en charge l'égalisation active.

1) Paramètres et fonctions principales du module BDU

Le BDU se situe au sommet de l'architecture à trois niveaux du système de gestion de batterie et est principalement responsable de la collecte des données en temps réel de l'unité de gestion de batterie. Il intègre le calcul en temps réel, l'analyse des performances, la gestion des alarmes, la gestion des protections et le stockage des enregistrements. De plus, le BDU est également responsable du stockage. Le système de conversion d'énergie (PCS) et le système de gestion de l'énergie de niveau supérieur (EMS) communiquent pour assurer l'interconnexion.

Principales fonctions du BDU : 

a) Affichage local de l'état de fonctionnement : L'interface utilisateur du BDU permet d'afficher localement différents états de fonctionnement du système de batterie, tels que l'état du système, la tension de chaque batterie, la température, l'état de charge, l'état de santé, les alarmes et les informations de protection. 

b) Conversion du protocole de communication : Prise en charge de la conversion Modbus-TCP et interaction avec le système de gestion de l'énergie via ce protocole. 

c) Communication avec le PCS : L'interface CAN permet l'interaction avec le PCS pour contrôler la charge et la décharge de la batterie. 

d) Paramétrage : Les différents paramètres de fonctionnement du système de gestion de batterie peuvent être modifiés, configurés et sauvegardés via le BDU. 

(2) Paramètres et principales fonctions du module BMU 

Le BMU est un module contrôleur intégrant des fonctions telles que la collecte de la tension totale/du courant total du cluster, la gestion de la charge et de la décharge, la détection d'isolement et la gestion du BSU. Ses caractéristiques sont les suivantes :

Principales caractéristiques du BMU : 

a) Le capteur d'acquisition de courant est compatible avec de nombreux modèles, tels que les capteurs shunt, les capteurs Hall LEM, les capteurs Hall en boucle ouverte et les capteurs Hall en boucle fermée. 

b) Le système de gestion de batterie doit être capable de détecter les données relatives à la chaleur et à l'électricité de la batterie, incluant au minimum des paramètres tels que la résistance d'isolement et les températures interne et ambiante. 

c) Le système de gestion de batterie doit être capable d'estimer l'état de charge (SOC) et l'état de santé (SOH) de la batterie, et d'effectuer un étalonnage automatique. Il est capable de calculer, d'afficher localement et de signaler en temps réel le nombre de cycles (formule de calcul : charge cumulée / (capacité nominale * 90 %), profondeur de décharge (DOD), état de charge (SOC), état de santé (SOH). La batterie peut automatiquement effectuer l'étalonnage de l'état de charge (SOC) et l'équilibrage de la batterie pendant son fonctionnement. 

d) Le système de gestion de batterie planifie la charge et la décharge de la batterie en fonction de son état de charge. Si la tension de la batterie dépasse la norme ou en cas de surintensité, le système doit immédiatement arrêter le fonctionnement de la batterie. 

e) Fonction d'alarme de fonctionnement du système de batterie : Lorsque le système de batterie fonctionne dans des conditions telles que surtension, sous-tension, surintensité, température élevée, basse température, communication anormale ou système de gestion de batterie anormal, il doit pouvoir afficher et signaler des informations d'alarme. 

f) Le système de gestion de batterie doit permettre l'interaction des informations avec le convertisseur, le dispositif de surveillance local et le système de contrôle de gestion de l'énergie, et doit fournir des interfaces de communication RS485, CAN et Ethernet. 

3) Paramètres et principales fonctions du module BSU 

Le BSU collecte en temps réel la tension et la température de chaque cellule, et dispose également de fonctions de gestion thermique et d'équilibrage actif bidirectionnel. Il est interconnecté au module de contrôle principal via le bus CAN.

Principales fonctions du BSU : 

a) Il prend en charge la configuration des paramètres. Ces derniers peuvent être configurés en fonction du nombre de chaînes de batteries connectées et du nombre de capteurs de température. Il permet également de configurer les températures de marche/arrêt du chauffage et de la ventilation. 

b) Un équilibrage actif ou passif est disponible. Le système de gestion de batterie doit disposer d'une fonction de gestion de l'équilibrage, capable de compenser les différences incohérentes entre les blocs-batteries et les groupes. 

c) Le système de gestion de batterie doit être capable de détecter les données thermiques et électriques relatives à la batterie, notamment la tension, le courant, la résistance d'isolement et les températures interne et ambiante des cellules et des blocs-batteries. 

d) Le système de gestion de batterie doit être capable de diagnostiquer les défauts de batterie, d'assurer une protection contre les déconnexions, de détecter les défauts d'équilibrage et de gérer les défauts correspondants en fonction de leur nature. Il doit notamment offrir les fonctions de protection suivantes : protection contre les surcharges, les décharges excessives, les courts-circuits, les surcharges et la température. Les informations de panne pertinentes doivent disposer de fonctions telles que le téléchargement des informations de panne et l'alarme en temps réel. 

2.3 Coffret de distribution 

La ligne d'arrivée du système de distribution électrique secondaire est monophasée à trois fils. Elle peut fournir des interrupteurs de commande indépendants et une alimentation CA monophasée 220 V pour les équipements CA tels que les climatiseurs d'armoire extérieure, les alimentations à découpage, les dispositifs de protection incendie et les prises, afin d'assurer la stabilité du système. L'alimentation 220 V est fournie par un dispositif externe. 

2.4 Système de climatisation 

Le système est équipé d'un système de climatisation industriel pour réguler la température à l'intérieur de l'armoire extérieure. Lorsque la température de la batterie atteint une certaine valeur limite, une instruction est envoyée au système de climatisation pour le mettre en marche et maintenir la température à l'intérieur du coffret dans une plage appropriée. Le système dispose de quatre modes de fonctionnement. 

Réfrigération 

Les paramètres du climatiseur peuvent être réglés via l'écran d'affichage ou le logiciel d'arrière-plan : la température de refroidissement de consigne et la température d'écart de refroidissement. Lorsque la température à l'intérieur du châssis est supérieure à (la température de consigne pour la réfrigération + la température d'écart de température pour la réfrigération), la réfrigération démarre. Lorsque la température à l'intérieur du châssis est inférieure à la température de consigne pour le refroidissement, le refroidissement s'arrête. 

(2) Chauffage 

Le climatiseur peut être réglé avec les paramètres suivants : température de consigne de chauffage et température d'écart de température. Lorsque la température à l'intérieur du châssis est inférieure à la température de chauffage définie, le chauffage démarre. Lorsque la température à l'intérieur du châssis est supérieure à (la température de début de chauffage + la température d'écart de température), le chauffage s'arrête. 

(3) Air soufflé 

Le climatiseur assure une distribution uniforme de la température à l'intérieur du châssis grâce à la fonction d'air soufflé, évitant ainsi toute surchauffe locale à l'intérieur du boîtier. Lorsque la température à l'intérieur de l'appareil est inférieure à la température de début de refroidissement, l'air soufflé s'active automatiquement. 

(4) Déshumidification 

Lorsque l'humidité à l'intérieur du boîtier est supérieure à l'humidité à laquelle la déshumidification est activée et que la température à l'intérieur du boîtier est inférieure à la température à laquelle la déshumidification est activée, le chauffage électrique est activé. Arrêtez le chauffage lorsque la température à l'intérieur du caisson atteint la température d'arrêt de déshumidification ou que l'humidité redescend à ce niveau. 

2.5 Système de protection incendie 

Le système de protection incendie intégré à ce système de batterie de stockage d'énergie dispose de deux modes de contrôle : automatique et manuel. Lorsque le contrôleur d'alarme est en mode automatique et reçoit le premier signal de liaison, une alarme sonore et lumineuse retentit, indiquant l'emplacement de l'incendie et rappelant la vigilance du personnel. À la réception du deuxième signal de liaison, le contrôleur d'extinction automatique entre en phase de temporisation (réglable de 0 à 30 secondes), si la temporisation est trop longue. 

Ensuite, le contrôleur émet un ordre d'extinction, ouvre l'électrovanne, puis la bouteille de gaz pour éteindre la zone en feu. Simultanément, le contrôleur d'alarme reçoit le signal de retour du dispositif de signalisation de pression et le voyant de pulvérisation du panneau de commande s'allume. En mode manuel, le contrôleur d'alarme émet uniquement un signal d'alarme et n'émet aucun signal d'action. Une fois que le personnel de service a confirmé l'alarme incendie, il peut appuyer sur le bouton de démarrage d'urgence du panneau de commande d'alarme ou sur le bouton de démarrage-arrêt d'urgence à l'entrée de la zone protégée pour démarrer le système et libérer l'incendie agent extincteur.

3. Système de conversion d'énergie (PCS) 

Le système de stockage d'énergie est équipé d'un système de conversion d'énergie de 100 kW, doté d'une architecture modulaire et compatible avec les modes marche/arrêt et hors réseau. 

3.1 Paramètres