Требования к корпусу для систем хранения энергии на основе батарей: полное руководство для производителей BESS.

Для каждого корпуса аккумуляторной батареи необходимо соблюдать восемь категорий требований: тип, материалы, теплоотвод, пожарная безопасность, защита окружающей среды, электробезопасность, соответствие стандартам и испытания. Эти требования обеспечивают целостность элементов, безопасность персонала и производительность. Их выполнение гарантирует возможность страхования, получение разрешений и доступ на рынок. XIAMEN HUAPUSHENG SHEET METAL MANUFACTURING CO., LTD.Разрабатываются предварительно сертифицированные, прочные, готовые к использованию корпуса, ускоряющие развертывание. С самого начала рассматривайте эти требования как контрольный список, чтобы избежать дорогостоящих переделок и задержек с сертификацией.

Основные выводы

• Необходимо соблюдать восемь ключевых требований к корпусам для аккумуляторных батарей. Эти требования охватывают тип, материалы, теплоотвод, пожарную безопасность, защиту окружающей среды, электробезопасность, соответствие нормативным требованиям и испытания.

• Пожарная безопасность и терморегулирование являются наиболее важными областями. Они защищают элементы батареи и предотвращают опасные явления, такие как тепловой разгон.

• Сертифицированные корпуса от HPS экономят время и снижают риски. Они соответствуют основным стандартам, таким как UL 9540 и NFPA 855, что ускоряет получение разрешений на ваш проект.

Типы корпусов для аккумуляторных батарей и критерии выбора

Вы сами определяете свой Корпус для хранения аккумуляторных батарей Тип определяется мощностью системы, местоположением площадки и операционными приоритетами. Каждая конфигурация выполняет определенную роль в экосистеме хранения энергии.

Конфигурации шкафов, контейнеров и укрытий

Три основных форм-фактора предназначены для различных диапазонов мощности и сценариев установки:

Корпуса шкафов хорошо подходят для небольших объектов, где важна занимаемая площадь. Контейнерные системы обеспечивают модульное расширение для крупномасштабных проектов. HPS Компания производит как шкафные, так и контейнерные конфигурации со встроенной системой терморегулирования и пожаротушения.

Факторы установки внутри и снаружи помещений

Условия установки напрямую влияют на выбор материалов и требования к защите. Для наружных конструкций необходимы высокие показатели защиты от проникновения влаги и пыли, УФ-стойкие покрытия и активные системы терморегулирования. Для внутренних установок снижается воздействие погодных условий, но требуется надлежащая вентиляция и соответствие требованиям к несущей способности пола. Оцените диапазон температур окружающей среды, солнечное излучение и сейсмические условия для вашего конкретного объекта.

Подбор типа корпуса в соответствии с размером системы

Выбор корпуса определяет мощность системы. Приложения с мощностью менее 500 кВт·ч обычно размещаются в шкафах или штабелируемых конструкциях. Для развертываний мощностью 5 МВт·ч и выше контейнерные решения обеспечивают лучшую экономичность и интеграцию. Рассмотрим этот полностью интегрированный пример:

Контейнерная система String-Type PCS: полностью интегрированная система хранения энергии, объединяющая в себе литий-ионные батареи высокой плотности, систему управления питанием (PCS) струйного типа, преобразователь среднего напряжения, систему управления энергопотреблением (EMS), противопожарную защиту, терморегулирование и SCADA — поставляется в виде готового контейнерного блока мощностью 2,5 МВт / 5 МВт·ч.

HPS Компания предварительно сертифицирует эти контейнерные системы в соответствии со стандартами UL 9540 и NFPA 855, снижая риски проекта и сокращая сроки получения разрешений.

Требования к материалам и конструкции корпуса для аккумуляторного накопителяs

Для вашего изделия вы выбираете материалы, которые обеспечивают баланс между прочностью, весом и коррозионной стойкостью. корпус для хранения батареиВарианты из стали, алюминия и композитных материалов предлагают различные преимущества в зависимости от условий на вашем участке и требований к конструкции.

Варианты из стали, алюминия и композитных материалов.

Сталь является базовым конструкционным материалом с высокой прочностью. Алюминий обеспечивает примерно на 40% меньшую массу по сравнению с аналогичными стальными конструкциями. Композитные материалы предлагают индивидуальные тепловые и диэлектрические свойства для специализированных применений. Учитывайте эти различия при выборе корпуса:

Алюминий также обеспечивает важные преимущества для прибрежных сооружений:

• Плотность алюминия составляет приблизительно 2,71 г/см³, что примерно в три раза меньше веса стали, обеспечивая высокое соотношение прочности к весу и, следовательно, структурную целостность при уменьшенной массе.

• При воздействии кислорода алюминий образует тонкий защитный слой оксида алюминия, обеспечивающий коррозионную стойкость без необходимости нанесения толстых покрытий или гальванической обработки, как это требуется для стали.

• Алюминий сохраняет защитные свойства даже после многократной переработки и воздействия окружающей среды.

XIAMEN HUAPUSHENG SHEET METAL MANUFACTURING CO., LTD.Инженеры подберут материалы для корпусов, соответствующие весу, прочности и коррозионной стойкости вашего проекта.

Целостность конструкции и сейсмическая устойчивость

Ваш корпус должен выдерживать сейсмические воздействия, ветровые нагрузки и вибрацию во время транспортировки. Структурный анализ подтверждает соответствие вашей конструкции местным строительным нормам. Усиленные рамы и точки крепления защищают внутренние компоненты в условиях высоких нагрузок.

Системы защиты от коррозии и покрытия

Прибрежная и промышленная среда ускоряют деградацию материалов. Сталь требует нанесения гальванического покрытия, электрофорезного покрытия и двойной герметизации. Алюминию необходима электрическая изоляция при контакте с разнородными металлами для предотвращения гальванической коррозии. XIAMEN HUAPUSHENG SHEET METAL MANUFACTURING CO., LTD.Применяется многослойная система покрытий, которая продлевает срок службы корпусов в суровых условиях эксплуатации.

Требования к тепловому регулированию корпусов для аккумуляторных батарей

В процессе зарядки и разрядки элементы батареи выделяют тепло. Для защиты химического состава элементов, продления срока службы и предотвращения теплового разгона необходимо отводить это тепло. Хорошо спроектированная система терморегулирования поддерживает температуру каждого элемента в оптимальном рабочем диапазоне, обычно от 15°C до 35°C. Корпус вашей батареи должен справляться с тремя тепловыми задачами: отводом тепла, равномерностью температуры и сезонными колебаниями.

Активное охлаждение: системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и жидкостное охлаждение.

В системах активного охлаждения используется механическое оборудование для отвода тепла от аккумуляторных модулей. Выбор между воздушными системами кондиционирования воздуха и жидкостными контурами охлаждения зависит от удельной мощности и климатических условий.

Системы кондиционирования воздуха (HVAC) хорошо подходят для шкафных систем с низкой плотностью размещения оборудования. Эти установки монтируются на стенке или крыше корпуса и циркулируют кондиционированный воздух через аккумуляторные модули. Мощность системы HVAC рассчитывается исходя из пикового тепловыделения, температуры окружающей среды и солнечной радиации. Типичному шкафу на 500 кВт·ч в жарком климате может потребоваться 10–15 кВт охлаждающей мощности. Системы HVAC просты в обслуживании и обладают проверенной надежностью. Однако они потребляют дополнительную энергию, что снижает КПД.

Жидкостное охлаждение обеспечивает превосходные тепловые характеристики для контейнерных систем высокой плотности. Холодильные пластины крепятся непосредственно к аккумуляторным модулям и циркулируют смесь гликоля и воды. Такой подход отводит тепло у источника и обеспечивает более точный контроль температуры. Жидкостное охлаждение поддерживает более высокую непрерывную выходную мощность и более высокую скорость зарядки. В таблице ниже сравниваются эти два метода активного охлаждения:

HPS В своих предварительно сертифицированных корпусах компания интегрирует системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и жидкостного охлаждения. Вы выбираете архитектуру охлаждения, соответствующую требованиям вашего проекта.

Пассивное охлаждение и проектирование воздушных потоков

Пассивное охлаждение снижает потребление вспомогательной энергии и повышает надежность системы. Для отвода тепла используется естественная конвекция, стратегическое размещение вентиляционных отверстий и тепловая инерция без применения механического оборудования.

Конструкция системы вентиляции определяет эффективность пассивного охлаждения. Вентиляционные отверстия для притока воздуха располагаются низко, а для отвода — высоко, создавая эффект дымовой трубы. Внутренние перегородки направляют воздух через зоны перегрева. Батарейные модули располагаются рядами с достаточным расстоянием между ними, чтобы предотвратить образование зон перегрева. Моделирование с помощью вычислительной гидродинамики (CFD) помогает оптимизировать эти схемы до начала строительства.

Материалы с фазовым переходом (PCM) предлагают еще один пассивный вариант. Эти материалы поглощают тепло в пиковые периоды выработки электроэнергии и выделяют его в более холодные периоды. Интеграция PCM наиболее эффективна в умеренном климате с большими колебаниями температуры в течение дня и ночи. Вы получаете тепловую буферизацию без увеличения энергопотребления.

Пассивное охлаждение имеет свои ограничения. Высокие температуры окружающей среды и высокая удельная мощность...Требуется активная поддержка. Большинство контейнерных систем сочетают пассивные пути циркуляции воздуха с активным охлаждением для обеспечения резервирования. HPS разрабатывает корпуса с гибридными тепловыми стратегиями, которые максимизируют пассивное охлаждение и минимизируют время активной работы.

Равномерность температуры по всем модулям ячеек

Равномерность температур напрямую влияет на производительность и срок службы аккумуляторной батареи. Элементы, находящиеся при разных температурах, стареют с разной скоростью. Разница в 5 °C на модуле может снизить емкость батареи на 10% за весь срок ее службы.

Равномерность достигается за счет тщательного размещения модулей и распределения охлаждающей жидкости. В системах с жидкостным охлаждением параллельные пути потока обеспечивают одинаковую подачу охлаждающей жидкости к каждой холодной пластине. Последовательное течение создает температурные градиенты, которые вредят модулям, расположенным ниже по потоку. Необходимо балансировать скорости потока и контролировать перепады давления в контуре.

В системах с воздушным охлаждением требуются диффузоры и воздухораспределительные камеры для равномерного распределения кондиционированного воздуха. Это позволяет избежать прямого нагнетания холодного воздуха на отдельные модули. Вместо этого создается равномерная воздушная завеса, которая охватывает весь аккумуляторный блок.

Размещение датчиков имеет значение для проверки. Датчики температуры устанавливаются на нескольких модулях, а не только на входе и выходе. Эти данные поступают в систему управления батареями (BMS) и систему управления энергопотреблением (EMS). BMS регулирует скорость заряда и разряда при обнаружении температурных дисбалансов.

Максимальная разница температур в 3 °C между всеми модулями является оптимальной практикой для корпусов литий-ионных аккумуляторных батарей.

HPS Подтверждается равномерность распределения температуры посредством заводских испытаний перед отгрузкой. Вы получаете документально оформленные данные о тепловых характеристиках, которые соответствуют вашим требованиям к разрешениям и страхованию.

Противопожарная безопасность и системы пожаротушения для корпусов аккумуляторных батарей.

Пожарная безопасность является важнейшим требованием для любой системы хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов. Необходимо спроектировать корпус, который позволяет своевременно обнаруживать опасности, эффективно подавлять пожары и контролировать скопление опасных газов. Эти три подсистемы работают вместе, обеспечивая защиту персонала, оборудования и окружающего имущества.

Системы обнаружения и сигнализации пожара

Раннее обнаружение дает наилучшие шансы предотвратить распространение теплового разгона. Вам нужны датчики, которые идентифицируют несколько признаков возгорания до того, как отказ ячейки приведет к эскалации проблемы. Современные системы обнаружения одновременно контролируют температуру, дым, состав газа и твердые частицы.

Размещайте датчики температуры на уровне модуля, а не только на входе и выходе корпуса. Каждый аккумуляторный модуль должен иметь как минимум один термоэлемент, встроенный в систему управления батареей (BMS). Эти датчики обнаруживают аномальное повышение температуры в течение нескольких секунд. Программирование BMS предусматривает срабатывание сигнализации при 60°C и немедленное отключение при пороговых значениях температуры 80°C.

Газоанализаторы выполняют другую функцию. Они идентифицируют уникальные соединения, выделяющиеся при вентиляции камеры. К распространенным целевым газам относятся водород, окись углерода и летучие органические соединения. Датчики водорода особенно важны, поскольку водород быстро накапливается и представляет опасность взрыва. Детекторы необходимо размещать в самой верхней точке внутри камеры, так как водород поднимается вверх.

Ваша система обнаружения должна быть подключена к выделенной панели управления пожарной сигнализацией. Панель взаимодействует с системами пожарной сигнализации объекта и центрами удаленного мониторинга. Она активирует систему пожаротушения, отключает питание затронутых модулей и оповещает службы экстренного реагирования. Стандарт NFPA 855 требует, чтобы системы обнаружения соответствовали стандартам UL 864 или эквивалентным стандартам.

HPS Интегрирует многокритериальные системы обнаружения в каждый корпус для аккумуляторных батарей. Вы получаете откалиброванные на заводе датчики и предварительно протестированную последовательность логики сигнализации, соответствующую требованиям UL 9540.

Часто задаваемые вопросы

Какими сертификатами должен обладать корпус для аккумуляторного хранилища?

Для обеспечения безопасности продукции необходимы стандарты UL 9540, противопожарной защиты NFPA 855 и IEC 62933 для международных рынков. XIAMEN HUAPUSHENG SHEET METAL MANUFACTURING CO., LTD.поставляет предварительно сертифицированные корпуса, соответствующие всем трем стандартам.

Как предотвратить тепловой разгон в корпусе аккумуляторной батареи?

Вы сочетаете раннее обнаружение газа, подавление множественных агентов и дефлаграцию. XIAMEN HUAPUSHENG SHEET METAL MANUFACTURING CO., LTD.Эти системы интегрированы в качестве стандартных функций в каждом корпусе.

Сколько времени занимает сертификация корпуса?

Как правило, тестирование длится от восьми до шестнадцати недель. XIAMEN HUAPUSHENG SHEET METAL MANUFACTURING CO., LTD.Предварительно сертифицированные корпуса устраняют эту задержку и ускоряют сроки выполнения вашего проекта.