Come specificare una batteria personalizzata per un sistema di accumulo energetico solare fotovoltaico

Un progetto di accumulo di energia solare fotovoltaica non diventa semplicemente una specifica di batteria adatta convertendo la capacità fotovoltaica in capacità di batteria.

Per gli OEM, i solar EPC, gli integratori di sistemi e i fornitori di soluzioni per l'accumulo energetico, la batteria deve corrispondere al profilo di carico del progetto, all'obiettivo di accumulo, all'inverter o alla PCS, all'ambiente di installazione e al mercato target. Quando i prodotti standard non soddisfano questi requisiti, il passo successivo è definire una specifica di batteria personalizzata che un produttore possa valutare, realizzare in prototipo e produrre.

Questo manuale spiega come passare dai requisiti del progetto a una specifica pronta per il produttore e un RFQ.

Passo 1: Definire cosa deve fare la batteria

Inizia con l'applicazione, non con il modello della batteria.

Determina come la batteria verrà utilizzata e cosa si prevede che il sistema fotovoltaico solare raggiunga. Ad esempio, un progetto potrebbe utilizzare la batteria per aumentare il consumo autonomo di energia solare, ridurre la domanda massima, fornire energia di riserva o supportare un'applicazione non connessa alla rete. Ogni caso d'uso crea requisiti diversi per la capacità della batteria, la potenza, il profilo di funzionamento e i controlli.

Le informazioni di base sul progetto dovrebbero includere la capacità PV, il carico tipico e massimo, il carico critico se è necessario un backup, la durata desiderata dell'immagazzinamento, la configurazione PV esistente o prevista e l'ambiente di installazione. Per un sistema esistente, identificare inoltre l'inverter o PCS attuale e se la batteria sarà collegata attraverso un Architettura con accoppiamento AC o DC.

Considera un progetto C&I con 500 kWp di fotovoltaico, un carico massimo di 350 kW e un requisito di riserva di due ore. Questi dati forniscono un punto di partenza per la dimensione della batteria, ma non determinano da soli la capacità finale della batteria.

L'output importante di questo passo è una descrizione chiara del compito della batteria all'interno del sistema. Questo diventa la base per i requisiti elettrici nel passo successivo.

Passo 2: Definire l'energia e la potenza richieste

La specifica della batteria richiede due obiettivi separati: energia utilizzabile in kWh e potenza in kW.

Per le applicazioni di backup, un calcolo iniziale utile è:

Energia utile richiesta ≈ carico critico × durata richiesta di riserva

Se il carico critico è di 200 kW e la durata della riserva richiesta è di due ore, il sistema ha bisogno di circa 400 kWh di energia utilizzabile. La capacità nominale della batteria richiesta sarà generalmente superiore perché il progetto deve anche tenere conto del DoD, delle perdite di conversione, delle condizioni di funzionamento e della prestazione richiesta durante la vita utile della batteria.

Per il consumo autonomo solare o la riduzione dei picchi, la calcolazione deve riflettere il profilo operativo effettivo del sito. La batteria può caricarsi quando la generazione fotovoltaica supera il carico e scaricarsi durante i periodi selezionati. In queste applicazioni, i dati orari sul carico e sulla generazione fotovoltaica possono fornire una base molto migliore per la dimensionazione rispetto alla sola capacità fotovoltaica.

La potenza deve quindi essere verificata in modo indipendente. Se il sistema deve scaricare a 200 kW, una batteria con 400 kWh di energia utilizzabile fornisce circa due ore di durata teorica di scarica a quella potenza:

Durata di conservazione = energia utilizzabile ÷ potenza di scarica

Il design effettivo deve ancora tenere conto dei limiti dell'inverter/PCS, dei limiti di funzionamento della batteria e delle perdite del sistema.

Alla fine di questo passaggio, il progetto dovrebbe avere un obiettivo di energia utile definito e un obiettivo di potenza continua. Questi diventano i requisiti elettrici principali per la batteria personalizzata.

Passo 3: Verifica i requisiti del Inverter, PCS e BMS

La batteria non può essere specificata in modo indipendente dal dispositivo con cui deve funzionare.

Per un nuovo sistema, conferma i requisiti previsti per l'inverter o il PCS prima di finalizzare la batteria. Per un progetto di riconversione, questi requisiti sono ancora più importanti perché l'attrezzatura esistente potrebbe imporre limiti fissi.

Controlla il modello del convertitore o del PCS, l'intervallo di tensione in corrente continua, la corrente massima di carica e scarica, i requisiti sul lato batteria e l'interfaccia di comunicazione. Il BMS potrebbe necessitare di comunicare con l'inverter, il PCS o il EMS tramite CAN, RS485 o un altro protocollo specificato.

Non si tratta semplicemente di verificare se due prodotti utilizzano lo stesso connettore. L'intervallo di tensione della batteria, la capacità di corrente, la logica del BMS, i limiti di protezione e il comportamento di comunicazione devono tutti essere compatibili con il sistema.

Ad esempio, se la PCS richiede che la batteria funzioni entro un determinato intervallo di tensione continua, la configurazione della batteria deve essere progettata intorno a tale intervallo. Se la PCS dipende dalla comunicazione del BMS per controllare la carica e la scarica, il protocollo di comunicazione e lo scambio di dati necessari devono essere definiti prima che sia finalizzata la progettazione della batteria.

Per considerazioni dettagliate sulle corrispondenze tra inverter e batterie, un progetto può fare riferimento anche alla guida esistente di ACE Battery su Come abbinare un inverter solare con una batteria LiFePO4.

Il risultato di questo passo è un insieme definito di vincoli elettrici e di comunicazione che la batteria personalizzata deve soddisfare.

Passo 4: Decidere cosa effettivamente deve essere personalizzato

Una volta che i requisiti del sistema sono chiari, determina se una batteria standard può soddisfarli.

Un prodotto standard potrebbe essere adatto quando la sua tensione, capacità, potenza, dimensioni, interfaccia di comunicazione e compatibilità con l'inverter corrispondono già al progetto. La personalizzazione diventa rilevante quando uno o più requisiti critici escono dalla configurazione del prodotto standard.

Ad esempio, la personalizzazione può essere considerata quando il progetto richiede una tensione o una capacità specifica, ha limitazioni spaziali rigorose, necessita di funzioni particolari del BMS, richiede l'integrazione con un inverter o PCS specifico, o necessita di una configurazione meccanica diversa.

Lo stesso principio si applica ai progetti OEM e a marchio privato. Una batteria potrebbe soddisfare i requisiti elettrici ma richiedere comunque modifiche alla sua configurazione del prodotto o al processo di produzione.

L'obiettivo è quindi non personalizzare il maggior numero possibile di parametri. Si tratta di identificare quali requisiti non possono essere soddisfatti da un prodotto standard adatto e personalizzare solo dove necessario.

Questa distinzione può ridurre il lavoro ingegneristico non necessario mantenendo la batteria allineata con l'applicazione effettiva.

Passo 5: Costruisci la specifica della batteria personalizzata

Dopo aver identificato la personalizzazione necessaria, trasforma i requisiti del progetto in una singola specifica tecnica.

La specifica dovrebbe definire i parametri rispetto ai quali il produttore deve progettare, invece di descrivere semplicemente il progetto in termini generali.

All livello elettrico, specificare la chimica della batteria, la tensione nominale, la capacità utilizzabile, la potenza di carica/scarica nominale, il DoD e l'obiettivo della vita ciclica richiesto.

All livello di integrazione, definire l'inverter o il PCS, la gamma di tensione di funzionamento, l'interfaccia di comunicazione, i requisiti del BMS e i requisiti dell'EMS.

Le specifiche meccaniche e ambientali dovrebbero coprire lo spazio di installazione disponibile, le dimensioni massime, la configurazione di installazione, la temperatura di esercizio e le richieste per l'incapsulamento, se applicabile.

Infine, definire il mercato di riferimento e i requisiti di conformità applicabili alla batteria e alla configurazione del sistema previsti.

Una specifica utile potrebbe quindi leggersi più o meno così:

Applicazione C&I Solar PV / LFP / tensione nominale definita / capacità utilizzabile definita / potenza continua definita / DoD specificato / comunicazione CAN con PCS obiettivo / installazione all'aperto / limiti dimensionali definiti / requisiti del mercato obiettivo

più semplicemente:

impianto solare da 500 kWp + batteria da 1 MWh

Il primo fornisce al produttore un punto di partenza per l'ingegneria. Il secondo fornisce solo una descrizione a livello di progetto.

La specifica dovrebbe distinguere anche tra requisiti obbligatori e requisiti preferenziali. Questo dà al produttore spazio per proporre configurazioni alternative in cui possono raggiungere lo stesso obiettivo progettuale in modo più efficace.

Passo 6: Trasforma la Specifica in un Preventivo RFQ per Batteria Personalizzato

Una volta che la specifica tecnica è pronta, può diventare la base della richiesta di offerta personalizzata per la batteria.

L'RFQ non deve ripetere l'intera discussione del progetto. Invece, utilizzare la specifica finalizzata come base tecnica e aggiungere le informazioni necessarie al produttore per valutare lo sviluppo e la produzione.

Questo include normalmente la quantità necessaria del prototipo, il volume di produzione previsto, il piano di sviluppo obiettivo, la data desiderata per la produzione in serie, e qualsiasi requisito per il supporto alla validazione o alla certificazione.

Ad esempio, un acquirente potrebbe richiedere:

Progettare e quotare una batteria LFP personalizzata per un'applicazione C&I fotovoltaica solare in base alle specifiche elettriche e meccaniche allegate. La batteria deve comunicare con il PCS specificato, soddisfare i limiti di funzionamento definiti e essere validata prima della produzione pilota.

Questo fornisce al produttore una base molto più chiara per valutare la fattibilità e i costi rispetto a una richiesta generica per un "batteria solare personalizzata".

Confrontando le proposte, concentrati sul fatto che il produttore possa soddisfare i requisiti tecnici definiti, supportare l'integrazione e la validazione richieste e scalare il progetto dal prototipo alla produzione.

Per OEM e integratori di sistemi che cercano un lungo periodo batteria solare partner OEM/ODM, questo è anche il momento in cui la capacità di sviluppo diventa così importante quanto la quotazione iniziale del prodotto.

Hai specifiche del progetto pronte? ACE Battery può collaborare con OEM, integratori di sistemi e fornitori di soluzioni per l'accumulo di energia per valutare i requisiti personalizzati delle batterie e le esigenze di sviluppo.

Passo 7: Convalidare la batteria prima della produzione in serie

Una quotazione del produttore e un prototipo non confermano che la batteria è pronta per la produzione. Il prototipo deve essere testato rispetto ai requisiti stabiliti durante la fase di specifica.

Inizia con la validazione elettrica. Conferma la capacità effettiva della batteria, il range di tensione, le prestazioni di carica/scarica, la capacità di potenza e le funzioni di protezione.

Allora testa l'integrazione del sistema con l'inverter o il PCS previsto. La comunicazione della BMS, gli allarmi, i limiti di funzionamento e i controlli di carica/scarica devono essere verificati in condizioni rappresentative.

Test aggiuntivi per l'ambiente, la custodia, la sicurezza e la conformità potrebbero essere necessari in base all'applicazione, al mercato di destinazione e alla configurazione finale del sistema.

Il processo di sviluppo dovrebbe quindi seguire una sequenza controllata:

Specifica → Prototipo → Verifica → Produzione pilota → Produzione in serie

Lo scopo della validazione non è solo verificare che la batteria funzioni. È verificare che funzioni all'interno del sistema di accumulo energetico solare previsto e secondo la specifica concordata.

Per i progetti OEM e ODM, identificare problemi di progettazione o di integrazione prima del prototipo o della produzione in massa può aiutare a evitare modifiche successive alla progettazione della batteria, agli strumenti, al lavoro di certificazione e al processo di produzione.

From Solar PV Project Requirements to a Custom Battery

Un progetto batteria personalizzato è più facile da gestire quando ogni fase produce le informazioni richieste dalla successiva:

Domanda del progetto → Requisiti energetici e di potenza → Limitazioni dell'inverter/PCS → Decisione di personalizzazione → Specifica della batteria → RFQ → Validazione del prototipo → Produzione

Questo approccio evita di considerare la capacità della batteria come unico parametro di progettazione. Fornisce inoltre al produttore il sufficiente contesto tecnico per valutare la batteria come parte del sistema completo di accumulo energetico.

Per OEM, EPC solari, integratori di sistemi e marchi di accumulo energetico, ACE Battery offre lo sviluppo personalizzato di batterie e sistemi di accumulo energetico per esigenze specifiche dell'applicazione.

Se stai sviluppando un progetto Solar PV + ESS e hai bisogno di una batteria progettata intorno al tuo sistema, contatta ACE Battery con le tue esigenze del progetto per discutere specifiche, sviluppo di un prototipo e produzione.