Eingehende Analyse des Energiespeichersystemschranks

Der Energy Storage System Cabinet bietet als kompaktes und intelligentes Energiespeicher-Kerngerät durch die Integration mehrerer Funktionsmodule eine effiziente und komfortable Lösung für modernes Energiemanagement. Mit seinem hervorragenden Design und seinen leistungsstarken Funktionen spielt es eine wichtige Rolle bei Energiespeicher-, Zuteilungs- und Optimierungsszenarien und bietet Benutzern ein sicheres, umweltfreundliches und effizientes Energienutzungserlebnis. Es ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil zukünftiger intelligenter Energiesysteme geworden.

In der Praxis der Energiespeicherindustrie konzentrieren sich Techniker häufig auf die Analyse von Lastdaten und die Berechnung der Energiespeicherung und übersehen dabei häufig das tiefe Verständnis des zentralen Energiespeichersystemschranks. Die gängigen Energiespeicherprodukte auf dem aktuellen heimischen Markt können in zwei Kategorien unterteilt werden: Die eine ist der integrierte 261-kWh-Energiespeicherschrank, der für Niederspannungsprojekte (0,4 kV) geeignet ist, und die andere ist der 5-MWh-Energiespeichercontainer für Hochspannungsprojekte (10 kV und mehr).

Ein Energiespeichersystem ist eine komplexe Lösung zur Energiespeicherung und -regelung, bestehend aus Schlüsselkomponenten wie Batteriezellen, Energiespeicher-Wechselrichtern (PCS), Batteriemanagementsystemen (BMS), Energiemanagementsystemen (EMS), Temperaturkontrollsystemen und Brandschutzsystemen. Alle Komponenten arbeiten zusammen, um den effizienten, sicheren und stabilen Betrieb des Energiespeichersystems zu gewährleisten. Dieser Artikel beginnt mit den Kernkomponenten und analysiert nacheinander das Funktionsprinzip und den funktionalen Wert des Energiespeichersystems des Solar Battery Storage Cabinet.

Zell- und Batteriemanagementsystem (BMS):Der kollaborative Betrieb von Zellen beruht auf einer hierarchischen Verwaltung. Das Batteriesystem ist in drei Ebenen unterteilt: PACK, Batteriecluster und Batteriestack. BMS nutzt eine dreistufige Verwaltungsarchitektur, um eine präzise Überwachung der Zellen und einen effizienten Systembetrieb zu erreichen. Strukturell sind Batteriezellen über eine Matrix in Reihe geschaltet, um PACKs zu bilden, und mehrere PACKs sind in Reihe geschaltet, um Batteriecluster zu bilden. Jeder Batteriecluster ist parallel geschaltet, um einen Batteriestapel zur Energiegewinnung zu bilden. Im Battery Energy Storage Cabinet beruht der kollaborative Betrieb von Hunderten oder Tausenden von Batteriezellen auf einem wissenschaftlichen hierarchischen Managementmechanismus. Das Batteriesystem ist üblicherweise in drei Ebenen unterteilt: Batteriepack (PACK), Batteriecluster und Batteriestack. Dementsprechend verfügt auch das Batteriemanagementsystem (BMS) über eine dreistufige Verwaltungsarchitektur, nämlich PACK-Ebene (Ebene 1), Cluster-Ebene (Ebene 2) und Kabinenebene (Ebene 3). Dieser hierarchische Verwaltungsmodus ermöglicht eine präzise Überwachung und Steuerung jeder Batteriezelle und gewährleistet so den effizienten Betrieb des gesamten Batteriesystems.

Hochspannungsbox und Energiespeicherkonverter (PCS):Die Spannung und Schwankungsbreite verschiedener Batteriezellentypen ist unterschiedlich. Nach dem Schaltungsprinzip ist der Batterieblock zur Spannungsüberlagerung in Reihe geschaltet und der Batteriestapel zur Aufrechterhaltung der Spannungsstabilität parallel geschaltet. Die endgültige Ausgangsspannung des Systems entspricht der Spannung des Batterieblocks. Die Hochspannungsbox ist für die Verteilung und Statusüberwachung der elektrischen Hochspannungsenergie verantwortlich und stellt die stabile Spannungsversorgung des PCS für den flüssigkeitsgekühlten Energiespeicherschrank sicher. Derzeit beträgt die Haupteingangsspannung auf der DC-Seite des PCS 1000 V und 1500 V. Es gibt Unterschiede in der Nennspannung und dem Spannungsschwankungsbereich verschiedener Zelltypen. Beispielsweise beträgt die Nennspannung einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie 3,2 V mit einem Schwankungsbereich von 2,8 bis 3,6 V; Die Nennspannung der ternären Lithiumbatterie beträgt 3,7 V mit einem Schwankungsbereich von 3,0 bis 4,2 V. Nach dem Grundprinzip der Schaltung überlagert sich die Spannung in der Reihenschaltung, während die Spannung in der Parallelschaltung konstant bleibt.

Temperaturkontrollsystem (Kernanwendung der Flüssigkeitskühleinheit):Die gängige Temperaturkontrolltechnologie des Pylontech-Energiespeicherschranks ist die Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung, die Luftkühlung wird schrittweise eingestellt, die Phasenwechselkühlung ist nicht weit verbreitet und die Immersionsflüssigkeitskühlung ist vorübergehend nicht gängig. Die Flüssigkeitskühleinheit transportiert das Kühlmittel durch eine spezielle Rohrleitung und regelt so den Temperaturunterschied der Batteriezellen genau auf 2 Grad. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ausrüstung bei optimaler Temperatur arbeitet und die Systemleistung und -zuverlässigkeit verbessert wird.

Brandschutzsystem und Energiemanagementsystem (EMS):Brandschutzsysteme werden bei kleineren Volumina oft seitlich oder oben am Outdoor-Energiespeicherschrank installiert; EMS ist nicht in den Energiespeicherschrank integriert und wird normalerweise im Überwachungsraum oder Geräteraum installiert, um eine vollständige Prozessüberwachung und -verwaltung des Energiespeichersystems zu erreichen.

Insgesamt lässt sich die Kernstruktur und Arbeitslogik des Outdoor Cabinet Energy Storage Systems in den folgenden vier Punkten zusammenfassen: Erstens werden die Batteriezellen in einer 4 × 13-Matrix zu einem Batteriemodul (PACK) angeordnet, und fünf PACKs dieser Spezifikation werden in Reihe geschaltet, um einen Batteriecluster zu bilden; Zweitens übernimmt das Batteriemanagementsystem (BMS) einen zweistufigen Bereitstellungsmodus, wobei das BMS der ersten Ebene eng in jedes PACK integriert ist und das BMS der zweiten Ebene unabhängig im unteren Bereich des Systems installiert ist. Drittens sammelt das aus Batteriezellen bestehende Batteriesystem Energie über eine Hochspannungsbox, und nach Abschluss der AC-DC-Umwandlung durch einen Energiespeicherkonverter (PCS) wird die elektrische Energie an den Endverbrauchsszenario übertragen; Viertens steuert die Flüssigkeitskühleinheit die Temperatur jedes PACKs über spezielle Flüssigkeitskühlleitungen präzise und stellt so sicher, dass das Batteriepaket innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs arbeitet, und verbessert kontinuierlich die Betriebsleistung und Zuverlässigkeit des Systems.

Basierend auf einer eingehenden Analyse der Kernstruktur und der technischen Prinzipien von integrierten Energiespeicherschränken, kombiniert mit dem aktuellen Entwicklungsstand der Branche, können die folgenden zwei Vorhersagen für ihre zukünftigen Entwicklungstrends getroffen werden: Erstens treibt die kontinuierliche Erhöhung der Einzelzellenkapazität die Kapazitätserweiterung von Solar-Windenergie-Speicherschränken voran. Im Jahr 2024 wird die gängige Einzelzellenkapazität auf dem Markt 280 Ah betragen und bis 2025 auf 314 Ah aufgerüstet werden. Derzeit entstehen in der Branche Zellenprodukte mit großer Kapazität mit 500 Ah und mehr, darunter Produkte mit 600 Ah, 700 Ah und sogar 1000 Ah. Es wird erwartet, dass bis 2026 die Einzelkapazität der integrierten Energiespeicherschränke weiter zunehmen wird und Spezifikationen wie 488 kWh und 522 kWh nach und nach zum Mainstream auf dem Markt werden.

Zweitens beschleunigt sich die Weiterentwicklung der Flüssigkeitskühlungstechnologie und es wird erwartet, dass die Immersionsflüssigkeitskühlung langfristig zum Mainstream wird. Mit der kontinuierlichen Steigerung der Einzelzellenkapazität wird der Wärmeableitungsbedarf von integrierten Kühlschränken für Windenergie mit Flüssigkeitskühlung immer wichtiger, und die Bedeutung der Immersionsflüssigkeitskühlungstechnologie wird weiterhin hervorgehoben. Aufgrund der kurzfristig hohen technischen Kosten bestehen jedoch noch gewisse Einschränkungen für die großflächige Förderung und Anwendung. Es wird erwartet, dass nach 2027, wenn die Technologie ausgereifter ist und die Kosten sinken, die Immersionsflüssigkeitskühlungstechnologie allmählich zum Hauptentwicklungstrend im Bereich der Temperaturregelung von Energiespeichersystemen werden wird.

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