Энергетика и электричество
Системы хранения энергии
Проектирование системы преобразования энергии (PCS) и управления (BMS) для контейнерных BESS мощностью 2–5 МВт
Обновлено: 2026-02-10
Определение Проблемы
Проблемы Отрасли
- 01 Нестабильность сетевой частоты и необходимость быстрого отклика (Frequency Containment Reserve)
- 02 Риски теплового разгона (Thermal Runaway) в литий-ионных ячейках высокой плотности
- 03 Сложность синхронизации инверторов при работе в островном режиме (Grid-forming)
Конкретные Болевые Точки
- Задержки коммуникации между BMS и PCS, превышающие допустимые пределы для FRR (<200 мс)
- Снижение КПД преобразования при частичных нагрузках
- Неравномерное распределение тепла внутри силовых шкафов, приводящее к деградации IGBT-модулей
Анализ Текущего Состояния
"Существующие решения часто используют пассивную балансировку ячеек, что увеличивает время выравнивания заряда и снижает доступную емкость. Традиционные системы воздушного охлаждения инверторов не обеспечивают класс защиты IP65/NEMA 4X без использования сложных фильтров, требующих частого обслуживания."
Влияние на производительность
Round Trip Efficiency (Rte)
≥ 96.5% (включая потери на вспомогательные нужды)
Точность Оценки Soc
± 3%
Время Отклика (Response Time)
< 20 мс (от получения сигнала до 90% мощности)
Коэффициент Гармонических Искажений (Thdi)
< 3% при номинальной мощности
Диапазон Напряжения Dc
1000 – 1500 В
Частота Коммутации Igbt
2.5 – 8 кГц (адаптивная)
Уровень Полноты Безопасности (Sil)
SIL 2 для контуров аварийного отключения
Инженерная Проверка
Это решение было проверено Техническая команда Atlamech на соответствие следующим стандартам:
ПодробнееТехнический Объем
- Разработка архитектуры двунаправленного инвертора (PCS) с поддержкой функций Grid-following и Grid-forming
- Интеграция трехуровневой системы BMS (Module, Rack, System level) с протоколом Modbus TCP/IP или CAN bus
- Расчет теплового баланса силовых шкафов с применением замкнутых контуров охлаждения
Стандарты Соответствия
IEC 62477-1 (Безопасность систем силовой электроники)
IEC 62619 (Безопасность литиевых аккумуляторов)
IEEE 1547 (Стандарт присоединения к сети)
UL 9540 (Системы накопления энергии)
Стратегия реализации
Недели 1-2: Сбор данных о профиле нагрузки и моделирование энергопотоков. Недели 3-5: Выбор топологии инвертора и расчет селективности защиты DC/AC. Недели 6-8: Проектирование системы термоменеджмента (внутренняя циркуляция, теплообменники воздух-жидкость). Недели 9-12: Интеграция ПО, настройка уставок BMS (SOE, SOH, SOC) и пусконаладочные работы.
Ключевые Результаты
Однолинейная схема (SLD) системы преобразования энергии
Карта регистров коммуникации BMS-PCS-EMS
Отчет по симуляции тепловых режимов (CFD) для номинальной и пиковой нагрузки
Протоколы FAT (Factory Acceptance Test) для алгоритмов защиты
Заметки Консультации
Тепловой менеджмент и безопасность:
Для обеспечения герметичности оболочек силовой электроники (особенно в условиях высокой запыленности или требований Ex) категорически запрещается использование сквозной вентиляции. Отвод тепла от IGBT-модулей и дросселей должен осуществляться через жидкостные охлаждающие плиты (cold plates) или внутренние теплообменники типа «воздух-вода» с замкнутым контуром. Внутренняя циркуляция воздуха обеспечивается вентиляторами с высоким статическим давлением для исключения локальных зон перегрева.
Интеграция BMS:
Критически важно настроить «Hard-wired» сигналы аварийного отключения (EPO) в обход цифровых каналов связи для соответствия требованиям SIL2. Расчет сечения шин постоянного тока должен проводиться с учетом токов короткого замыкания батарейного массива согласно IEC 61660.
Параметры сети:
При проектировании алгоритмов управления инвертором необходимо учитывать импеданс сети в точке подключения (PCC) для предотвращения резонансных явлений.
Для обеспечения герметичности оболочек силовой электроники (особенно в условиях высокой запыленности или требований Ex) категорически запрещается использование сквозной вентиляции. Отвод тепла от IGBT-модулей и дросселей должен осуществляться через жидкостные охлаждающие плиты (cold plates) или внутренние теплообменники типа «воздух-вода» с замкнутым контуром. Внутренняя циркуляция воздуха обеспечивается вентиляторами с высоким статическим давлением для исключения локальных зон перегрева.
Интеграция BMS:
Критически важно настроить «Hard-wired» сигналы аварийного отключения (EPO) в обход цифровых каналов связи для соответствия требованиям SIL2. Расчет сечения шин постоянного тока должен проводиться с учетом токов короткого замыкания батарейного массива согласно IEC 61660.
Параметры сети:
При проектировании алгоритмов управления инвертором необходимо учитывать импеданс сети в точке подключения (PCC) для предотвращения резонансных явлений.
Инфраструктурная Таксономия
Центральные двунаправленные инверторы с жидкостным охлаждением (1500V DC)
BMS с активной балансировкой (ток балансировки ≥ 2А)
DC/DC конвертеры для сопряжения с солнечными массивами (DC-coupling)
Промышленные контроллеры (PLC) с поддержкой IEC 61850
Типовые шаблоны применения:
Интеграция BESS для сглаживания пиков потребления (Peak Shaving) на промышленных предприятиях
Гибридные электростанции (PV + BESS) с общим звеном постоянного тока
Системы обеспечения качества электроэнергии (компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник)
Области знаний
Кластер технических знаний
Технологии систем хранения энергии для энергетики
Кластер охватывает ключевые технологии систем хранения энергии для энергетического сектора, включая электрохимические, механические и сетевые аспекты, с акцентом на технические параметры, стандарты (IEC, ISO, IEEE) и инженерные расчеты.
Литий-ионные аккумуляторы: конструкция и эксплуатационные параметры
Анализ электрохимических ячеек, включая плотность энергии (150-250 Вт·ч/кг), цикличность (>5000 циклов при 80% DoD) и требования к системам управления батареями (BMS) по стандарту IEC 62619.
Готовы к Спецификации?
Технический Помощник
ФОКУС НА VFD / МОТОР / НАСОСИнженерная Помощь
Нужна помощь в выборе правильного оборудования? Наш ИИ-помощник поможет вам с техническими спецификациями для ЧРП, двигателей и насосов.