Звіт щодо енергетичного ланцюга та допоміжних втрат контейнерної системи зберігання енергії при одному циклі заряду-розряду
Цей звіт стосується контейнерної системи зберігання енергії D-Ocean-5016D (12 кластерів × 418 кВт·год, елементи Haichen 314 Ah у конфігурації 1P416S) і аналізує енергетичний ланцюг повного циклу SOC 0% → 95% → 0%. У системі використовується повітряно-водяний чіллер Envicool EMW600HCNC3E (сертифікація CE / антикорозійний клас C5-M), а допоміжне обладнання отримує живлення безпосередньо від головного контуру + ДБЖ + розподільчої шафи (DC 24 В/48 В).
- Базовий RTE (ідеальні умови 25 °C) = 88.48% (з урахуванням підвищуючого трансформатора 0.99² × PCS 0.98² × DC RTE акумулятора 0.94)
- Електрична допоміжна система (14 позицій фактичної електричної конструкції проєкту, див. розділ 1.1): 7.25 кВт постійної тривалої роботи, споживання за один цикл 13.0 – 14.7 кВт·год
- Діапазон чистого RTE системи в режимі повної потужності 0.5P: 85.88% – 87.97% (від максимальної потужності до вимкнення рідинного охолодження)
- Самотокий режим рідинного охолодження 0.74 кВт, споживання за один цикл близько 1.5 кВт·год; номінальне охолодження 27.8 кВт, споживання за один цикл близько 57.5 кВт·год
- Чистий RTE 88.5% у цій моделі недосяжний (максимум 87.97%); цільове значення чистого RTE 87%: коефіцієнт заповнення охолодження ≤ 48.3%
- Загальна постійна допоміжна потужність контейнера 7.25 кВт, пікова (з урахуванням максимальної потужності рідинного охолодження) 37.25 кВт
1. Параметри системи
| Параметр | Значення | Одиниця |
|---|---|---|
| Кількість кластерів | 12 | — |
| Номінальна ємність одного кластера | 418 | кВт·год |
| Загальна ємність системи @DC | 5016 | кВт·год |
| Номінальна потужність системи | 2500 | кВт |
| Тривала робоча потужність системи (розрахунок 0.5P) | ≈ 2500 | кВт |
| Глибина розряду DoD | 95 | % |
| Доступна енергія акумулятора | 4765.2 | кВт·год |
| ККД PCS при заряді | 98.0 | % |
| ККД PCS при розряді | 98.0 | % |
| DC ККД акумулятора (round-trip) | 94.0 | % |
| ККД підвищуючого трансформатора (однонаправлений) | 99.0 | % |
| ККД підвищуючого трансформатора (двонаправлений = 0.99²) | 98.01 | % |
1.1 Архітектура електричної допоміжної системи
Перелік фактичних електричних навантажень проєкту D-Ocean-5016D (з інженерної схеми розподілу живлення):
| Рівень | Компонент | Кількість | Потужність на одиницю | Загальна потужність | Примітки |
|---|---|---|---|---|---|
| Кластерний (12 комплектів) | AC-DC SMPS високовольтного боксу | 12 | 350 Вт | 4 200 Вт | Пріоритет змінного струму, вихід 24 В для BMS/BMU всього кластера |
| Кластерний | DC-DC SMPS високовольтного боксу | 12 | 200 Вт | — | Перемикання при збої AC, резерв 200 Вт на кластер |
| Контейнерний (1 комплект) | SMPS розподільчої шафи 24 В | 1 | 480 Вт | 480 Вт | Головна 24 В шина рівня контейнера (DC) |
| Контейнерний | SMPS розподільчої шафи 48 В | 1 | 120 Вт | 120 Вт | 48 В шина рівня контейнера (DC) |
| Контейнерний | Промисловий кондиціонер | 1 | 240 Вт | 240 Вт | Охолодження шафи керування, тривала робота |
| Контейнерний | Осушувач | 6 | 130 Вт | 780 Вт | Номінал 120 Вт, фактично 130 Вт |
| Контейнерний | Аварійне освітлення | 1 | 50 Вт | 50 Вт | Тривала робота |
| Контейнерний | Вентилятор охолодження | 1 | 50 Вт | 50 Вт | Тривала робота |
| Контейнерний | Екран (промисловий дисплей ITAV) | 1 | 50 Вт | 50 Вт | Тривала робота (EMS HMI) |
| Позиції ДБЖ | Пожежна панель K11031M2 | 1 | 200 Вт | 200 Вт | Постійний моніторинг 230 В AC |
| Позиції ДБЖ | Блок живлення відеоспостереження | 1 | 240 Вт | 240 Вт | Резерв ДБЖ |
| Позиції ДБЖ | 24 В допоміжне живлення | 1 | 120 Вт | 120 Вт | Резерв ДБЖ |
| Позиції ДБЖ | Живлення BMS 1~12# | 12 | 60 Вт | 720 Вт | 60 Вт на кластер |
| Позиції ДБЖ | Вибухозахищений витяжний вентилятор CNF-350A | 1 | 240 Вт | — | Резерв ДБЖ, тільки при тривозі |
| Позиції ДБЖ | Ремонтна розетка | 1 | 1000 Вт | — | Піковий резерв, не тривала |
| Позиції ДБЖ | Резервна розетка | 1 | 1000 Вт | — | Піковий резерв, не тривала |
| Підсумок постійних допоміжних | — | — | — | 7 250 Вт ≈ 7.25 кВт | Нормальний режим AC, без урахування перехідних процесів |
Опис архітектури:
- SMPS високовольтного боксу виводить 24 В постійного струму для живлення контакторів/керування/обігріву всього кластера; AC-DC 350 Вт — основне живлення, DC-DC 200 Вт вмикається лише при збої AC.
- SMPS розподільчої шафи живить шини 24 В/48 В рівня контейнера (без резерву ДБЖ) для навантажень головного контуру.
- 6 осушувачів змінного струму GCH-8120S (фактична потужність 130 Вт) живляться від головного контуру, тривала робота.
- Живлення 12 кластерних BMS (60 Вт/кластер) забезпечується резервом ДБЖ, що гарантує роботу BMS і передачу тривог при зникненні живлення.
- Пожежна панель 200 Вт забезпечується резервом ДБЖ (постійний моніторинг); вибухозахищений витяжний вентилятор 240 Вт вмикається резервом ДБЖ лише при тривозі (перехідний процес близько 3 секунд).
- Ремонтна та резервна розетки зарезервовані як пікові навантаження 1 кВт, не враховуються в постійних допоміжних навантаженнях RTE.
- Вищенаведена допоміжна електрична система не включає головний контур аварійного водяного пожежогасіння (пожежні насоси, спринклерні системи тощо). Якщо в реальному проєкті передбачена аварійна водяна система, її слід додати згідно з EN 12845 (типово 5 - 10 кВт включно з пожежним насосом), а також перевірити запас головного автоматичного вимикача контейнера.
2. Підключення та клеми
Цей розділ не стосується зовнішнього монтажу; основна увага приділяється точкам вимірювання енергії, рекомендації такі:
- Вимірювання на боці мережі: двонаправлений лічильник на виході мережевого вимикача як джерело статистики для $E_{ ext{grid_in}}$ / $E_{ ext{grid_out}}$.
- Вимірювання на боці змінного струму PCS: двонаправлений лічильник для перевірки власної ефективності PCS.
- Бік DC акумулятора: вибірка шини постійного струму BMS для розрахунку DC ККД акумулятора (round-trip).
- Допоміжні відгалуження: чіллер рідинного охолодження, живлення BMS/EMS, осушувачі рекомендується вимірювати окремо для відстеження допоміжного споживання.
Попередження
Максимальний робочий струм чіллера рідинного охолодження EMW600HCNC3E становить 72 А, живлення 380-415 В 3~. Перед обслуговуванням обов'язково вимкнути вищий автоматичний вимикач і нанести блокувальний замок; холодоносій — 50% водний розчин етиленгліколю (з контуром холодоагенту R32), заборонено відкритий вогонь, необхідно носити захисні рукавиці.
3. Специфікація чіллера рідинного охолодження (EMW600HCNC3E)
| Параметр | Значення | Одиниця |
|---|---|---|
| Холодопродуктивність @W18/L35 | 60 | кВт |
| Вхідна потужність охолодження @W18/L35 | 27.8 | кВт |
| Теплопродуктивність @Tu=10°C | 24 | кВт |
| Вхідна потужність нагріву @Tu=10°C | 24 | кВт |
| Потужність самотокого режиму (тільки насос) | 0.74 | кВт |
| Максимальна споживана потужність | 30.0 | кВт |
| Температура на виході | 18 | °C |
| Номінальна витрата | 500 @ 150 кПа | л/хв |
| Робоча температура середовища | -30 ~ +55 | °C |
| Клас антикорозійного захисту | C5-M | — |
| Холодоагент | R32 | — |
| Холодоносій | 50% водний розчин етиленгліколю | — |
| Живлення | 380-415 В 3~ 50/60 Гц | — |
| Максимальний робочий струм | 72 | A |
| Розміри (Ш×Г×В) | 1200 × 440 × 2400 | мм |
| Вага (без холодоносія) | 471 | кг |
| Рівень шуму | ≤80 | дБ(A) |
| Ступінь захисту | IPX5 | — |
| Спеціальна конфігурація | Подвійна система охолодження (резервне копіювання при відмові) / зв'язок RS485 | — |
3.1 Логіка керування режимами роботи (BMS active, з посиланням на загальну платформу Envicool)
| Режим | Умова запуску | Умова зупинки | Уставка температури на виході | Примітки |
|---|---|---|---|---|
| Охолодження Cooling | $T_{\max} \geq 33\,°C$ | $T_{\max} < 30\,°C$ | 18 °C (налашт.) | Гістерезис 3 °C |
| Нагрів Heating | $T_{\min} \leq 10\,°C$ | $T_{\min} \geq 15\,°C$ | 20 °C (налашт.) | Гістерезис 5 °C |
| Самототок Self-circulating | $\Delta T \geq 4\,°C$ | $\Delta T \leq 2\,°C$ | — | Тільки насос, 0.74 кВт |
Примітка: Детальна таблиця логіки керування не розкрита у специфікації EMW600HCNC3E; наведені вище температурні пороги є загальними контрольними значеннями для платформи Envicool. Фактичний проєкт має базуватися на специфікації інтеграції BMS D-Ocean-5016D.
3.2 Логіка захисту при знеструмленні BMS (BMS inactive)
| Режим | Умова запуску | Тривалість | Мета спрацьовування |
|---|---|---|---|
| Примусовий самототок (висока температура) | $T_{\text{outlet}} \geq 38\,°C$ | 120 с | Запобігання перегріву акумулятора |
| Примусовий самототок (низька температура) | $T_{\text{outlet}} \leq 8\,°C$ | 120 с | Запобігання конденсації/замерзанню в трубопроводах |
3.3 Пріоритет режимів
Охолодження > Нагрів > Самототок; умови примусового захисту (3.2) можуть перевизначати вищевказаний пріоритет і безпосередньо переводити в самототок.
4. Зв'язок
Цей звіт не стосується зовнішніх протоколів зв'язку, але рекомендує уніфікувати наступні інтерфейси та точки збору даних на місці експлуатації для полегшення розрахунку RTE верхнім рівнем EMS:
- BMS → EMS: DC напруга/струм 12 кластерів, SOC, SOH, максимальна/мінімальна температура окремих елементів.
- PCS → EMS: напруга/струм/потужність на боці AC, стан заряду/розряду, слово помилки, крива ефективності.
- Чіллер рідинного охолодження → EMS: температура на виході, стан компресора/насоса/вентилятора, поточний режим (охолодження/нагрів/самототок), слово помилки.
- Лічильники допоміжних відгалужень → EMS: загальний лічильник допоміжного відгалуження головного контуру (для розрахунку загального допоміжного споживання), роздільні лічильники виходу ДБЖ, DC бік BMS/EMS, відгалуження осушувачів.
Підказка
Слово стану чіллера рідинного охолодження «охолодження/нагрів/самототок» обов'язково має передаватися в EMS, інакше розрахунок RTE не зможе розрізнити самототок та коефіцієнт заповнення охолодження, що призведе до відхилень понад 1 відсотковий пункт.
5. Кроки операцій та основа розрахунку
5.1 Базовий енергетичний ланцюг
- DC ККД акумулятора (round-trip) 94%, симетрично розділений як 96.96% × 96.96%
- ККД PCS при заряді/розряді 98.0%
- ККД підвищуючого трансформатора (підвищення + зниження) 0.99 × 0.99 = 0.9801 (двонаправлений)
- DoD = 95%
$$ E_{\text{usable}} = 5016 \times 95\% = 4765.2 \text{ кВт·год} $$
$$ E_{\text{grid_in_basic}} = \frac{E_{\text{usable}}}{\eta_{\text{TR}} \times \eta_{\text{PCS}} \times \eta_{\text{DC_ch}}} = \frac{4765.2}{0.99 \times 0.98 \times 0.9696} = 5065.7 \text{ кВт·год} $$
$$ E_{\text{AC_gross}} = E_{\text{usable}} \times \eta_{\text{DC_dis}} \times \eta_{\text{PCS}} \times \eta_{\text{TR}} = 4765.2 \times 0.9696 \times 0.98 \times 0.99 = 4482.0 \text{ кВт·год} $$
Теоретична ефективність системи без урахування рідинного охолодження та постійних допоміжних навантажень (ядро PCS + акумулятор + підвищуючий трансформатор, ідеальні умови 25 °C):
$$ \eta_{\text{core}} = \eta_{\text{TR}} \times \eta_{\text{PCS}} \times \eta_{\text{DC_RT}} \times \eta_{\text{PCS}} \times \eta_{\text{TR}} = 0.99 \times 0.98 \times 0.94 \times 0.98 \times 0.99 = 88.48\% $$
5.2 Енергетичний ланцюг одного циклу
- Шлях заряду: мережа → підвищуючий трансформатор (×99.0%) → PCS (×98.0%) → DC акумулятора (×96.96%) → збережено 4765.2 кВт·год.
- Шлях розряду: DC акумулятора (×96.96%) → PCS (×98.0%) → підвищуючий трансформатор (×99.0%) → валовий вихід AC 4482.0 кВт·год.
- Споживання рідинного охолодження та допоміжних навантажень подано як плаваюче відгалуження: додається до допоміжного споживання на боці заряду, віднімається з валового виходу PCS на боці розряду.
5.3 Загальні формули
Нехай коефіцієнт заповнення охолодження $\delta$ (коефіцієнт заповнення самотокого режиму $1-\delta$), розрахунок за тривалої робочої потужності 0.5P $P_{\text{rated}} = 2500 \text{ кВт}$:
- Тривалість заряду $T_{\text{ch}} = E_{\text{grid_in_basic}} / P_{\text{rated}} = 5065.7 / 2500 \approx 2.026 \text{ год}$
- Тривалість розряду $T_{\text{dis}} = E_{\text{AC_gross}} / P_{\text{rated}} = 4482.0 / 2500 \approx 1.793 \text{ год}$
Постійна допоміжна потужність $P_{\text{aux_fixed}} = 7.25 \text{ кВт}$ (фактичний перелік електричної конструкції проєкту, див. розділ 1.1).
$$ P_{\text{liq_avg}} = P_{\text{liq,idle}} + (P_{\text{liq,cool}} - P_{\text{liq,idle}}) \cdot \delta = 0.74 + 27.06\,\delta \quad \text{(кВт)} $$
$$ E_{\text{grid_in}} = E_{\text{grid_in_basic}} + T_{\text{ch}} \cdot \left( P_{\text{liq_avg}} + P_{\text{aux_fixed}} \right) = 5065.7 + 2.026 \cdot \left( P_{\text{liq_avg}} + 7.25 \right) \quad \text{(кВт·год)} $$
$$ E_{\text{grid_out}} = E_{\text{AC_gross}} - T_{\text{dis}} \cdot \left( P_{\text{liq_avg}} + P_{\text{aux_fixed}} \right) = 4482.0 - 1.793 \cdot \left( P_{\text{liq_avg}} + 7.25 \right) \quad \text{(кВт·год)} $$
$$ \eta_{\text{RTE_net}} = \frac{E_{\text{grid_out}}}{E_{\text{grid_in}}} $$
Замкнена форма після підстановки (після усунения проміжної змінної $P_{\text{liq_avg}}$):
$$ E_{\text{grid_in}}(\delta) = 5065.7 + 2.026 \cdot (0.74 + 27.06\,\delta + 7.25) = 5081.89 + 54.82\,\delta \quad \text{(кВт·год)} $$
$$ E_{\text{grid_out}}(\delta) = 4482.0 - 1.793 \cdot (0.74 + 27.06\,\delta + 7.25) = 4467.67 - 48.51\,\delta \quad \text{(кВт·год)} $$
$$ \eta_{\text{RTE_net}}(\delta) = \frac{4467.67 - 48.51\,\delta}{5081.89 + 54.82\,\delta} $$
5.4 Сценарії допоміжного споживання
Постійне допоміжне споживання відповідає фактичній електричній конструкції з розділу 1.1: 12 кластерних високовольтних боксів 4.2 кВт + розподільча шафа 0.6 кВт + 6 осушувачів 0.78 кВт + промисловий кондиціонер 0.24 кВт + аварійне освітлення/вентиляція/екран 0.15 кВт + живлення BMS 12 кластерів 0.72 кВт + пожежна панель 0.20 кВт + відеоспостереження 0.24 кВт + 24 В допоміжне 0.12 кВт, разом $P_{\text{aux_fixed}} = 7.25 \text{ кВт}$. Чіллер рідинного охолодження змодельовано у 8 типових станах:
| Стан рідинного охолодження | $P_{\text{liq}}$ (кВт) | $P_{\text{aux}}$ (кВт) | $E_{\text{aux_ch}}$ (кВт·год) | $E_{\text{grid_in}}$ (кВт·год) | $E_{\text{aux_dis}}$ (кВт·год) | $E_{\text{grid_out}}$ (кВт·год) | RTE (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Рідинне охолодження вимкнено | 0.00 | 7.25 | 14.69 | 5080.39 | 13.00 | 4469.00 | 87.97 |
| Самототок | 0.74 | 7.99 | 16.19 | 5081.89 | 14.33 | 4467.67 | 87.89 |
| 25% охолодження | 6.95 | 14.20 | 28.77 | 5094.47 | 25.46 | 4456.54 | 87.48 |
| 50% охолодження | 13.90 | 21.15 | 42.85 | 5108.55 | 37.92 | 4444.08 | 86.99 |
| 75% охолодження | 20.85 | 28.10 | 56.93 | 5122.63 | 50.39 | 4431.61 | 86.51 |
| Номінальне охолодження | 27.80 | 35.05 | 71.01 | 5136.71 | 62.84 | 4419.16 | 86.04 |
| Номінальний нагрів | 24.00 | 31.25 | 63.31 | 5129.01 | 56.04 | 4425.96 | 86.31 |
| Максимальна потужність | 30.00 | 37.25 | 75.47 | 5141.17 | 66.79 | 4415.21 | 85.88 |
Примітка: Значення $P_{\text{liq}}$ для сценаріїв 25%/50%/75% охолодження в таблиці отримані лінійною інтерполяцією від номінальної потужності охолодження 27.8 кВт (без урахування основи самотоку 0.74 кВт) і дещо відрізняються від формули розділу 5.3 $P_{\text{liq_avg}} = 0.74 + 27.06 \cdot \delta$; для суворої узгодженості рекомендується використовувати формулу розділу 5.3 з явним коефіцієнтом заповнення.
Граничний випадок збою AC: Коли всі 12 високовольтних боксів переходять на DC-DC 200 W резерв, постійні допоміжні навантаження становлять $12 \times 200 + 0.6 + 0.78 + 0.24 + 0.15 + 0.72 + 0.20 + 0.24 + 0.12 = 5.25 \text{ кВт}$, що відповідає дещо вищому RTE, ніж у цій таблиці (при вимкненому рідинном охолодженні близько 88.7%); проте це аварійний режим, нормальний протокол RTE базується на режимі AC.
Перехідний процес пожежної тривоги: Коли спрацьовує детектор H₂ або димовий/тепловий датчик, пожежна панель переходить у стан тривоги, вмикається вибухозахищений витяжний вентилятор (240 Вт), перехідне підвіщній допоміжної потужності ~240 Вт (близько 3 секунд), вплив на статистику RTE нехтовно малий.
5.5 Висновки та рекомендації
- Базовий RTE (найідеальнішіші умови 25 °C) = 88.48% (підвищуючий трансформатор 0.99² × PCS 0.98² × DC RT акумулятора 0.94). Це значення є теоретичною верхньою межею, що відповідає температурі середовища 25 °C, оптимальній робочій температурі акумулятора, відсутності допоміжного споживання та очікування, SoH = 100% в надзвичайно ідеальних робочих умовах.
- З урахуванням 7.25 кВт постійних допоміжних навантажень (фактичний перелік електричної конструкції проєкту): чистий RTE при вимкненому рідинном охолодженні 87.97%; при самотокому режимі рідинного охолодження 87.89%; при 50% коефіцієнті заповнення охолодження 86.99%; при номінальному охолодженні 86.04%.
- Чистий RTE 88.5% у цій моделі недосяжний: навіть при повністю вимкненому рідинном охолодженні + ідеальних умовах 25 °C + 7.25 кВт постійних допоміжних навантажень чистий RTE сягає лише 87.97%; теоретична верхня межа ядра 88.48% вимагає одночасного усунения всього допоміжного споживання (нездійсненно).
- Цільове значення чистого RTE 87%: із $\eta_{\text{RTE_net}} \geq 0.87$ зворотний расчёт дає: $$ \frac{4467.67 - 48.51\,\delta}{5081.89 + 54.82\,\delta} \geq 0.87 $$ $$ 4467.67 - 48.51\,\delta \geq 4421.24 + 47.69\,\delta \;\Rightarrow\; 46.43 \geq 96.20\,\delta \;\Rightarrow\; \delta \leq 0.483 $$
Тобто коефіцієнт заповнення охолодження має бути ≤ 48.3% (приблизно відповідає нижній межі сценарію 50% охолодження), середня потужність рідинного охолодження за один цикл має бути ≤ 13.81 кВт.
- Типовий робочий діапазон (ідеальні 25 °C): чистий RTE 86.5% – 88.0% (охоплює 25% - 75% охолодження), вихід на боці AC за один цикл 4432 – 4457 кВт·год. На реальному об'єкті через температуру середовища, нагрів акумулятора, коливання допоміжних навантажень та інші фактори RTE зазвичай нижчий за цей діапазон.
- Загальна потужність допоміжної електричної системи 7.25 кВт є одним из основных факторов RTE: постійне споживання за один цикл 13.0 – 14.7 кВт·год, вже на порядок перевищує споживання самотокого рідинного охолодження (1.5 кВт·год). Оптимізація ККД SMPS 12 кластерних високовольтних боксів (350 Вт → 280 Вт) може повернути близько 0.4 відсоткових пунктів RTE.
- Рідинне охолодження залишається домінуючим фактором RTE: споживання рідинного охолодження за один цикл 1.5 кВт·год (самототок) – 57.5 кВт·год (номінальне охолодження); постійні допоміжні навантаження на рівні 13 кВт·год, співвідношення внесків у втрати RTE від рідинного охолодження + постійних допоміжних навантажень становить приблизно 75% / 25%.
- Значне споживання 6 осушувачів: 0.78 кВт становить 10.8% від загальних допоміжних навантажень, споживання за один цикл 1.58 кВт·год. Рекомендується оцінити необхідність осушення (рішення про пуск/зупинку за даними датчика вологості середовища), робота за потребою може повернути близько 0.2 відсоткових пунктів RTE.
- Технічна угода має чітко визначити: точку вимірювання RTE (рекомендується двонаправлений лічильник на боці мережі), чи включаються рідинне охолодження/пожежна система/очікування/розетки, діапазон температур випробування (базовий 25 °C), вікно SOC (0-95%), метод вимірювання допоміжних навантажень (рекомендується окреме вимірювання відгалужень SMPS + пожежна панель + 12 кластерних BMS для відстеження за архітектурою розділу 1.1).
5.6 Перевірка навантаження головного автоматичного вимикача контейнера
За загальною постійною/піковою потужністю з таблиці розділу 1.1:
| Режим | $P_{\text{liq}}$ (кВт) | $P_{\text{aux}}$ (кВт) | $P_{\text{total}}$ (кВт) | Постійний/піковий |
|---|---|---|---|---|
| Рідинне охолодження вимкнено | 0.00 | 7.25 | 7.25 | Постійний |
| Самототок | 0.74 | 7.25 | 7.99 | Постійний |
| 25% охолодження | 6.95 | 7.25 | 14.20 | Постійний |
| 50% охолодження | 13.90 | 7.25 | 21.15 | Постійний |
| 75% охолодження | 20.85 | 7.25 | 28.10 | Постійний |
| Номінальне охолодження | 27.80 | 7.25 | 35.05 | Постійний |
| Номінальний нагрів | 24.00 | 7.25 | 31.25 | Постійний |
| Максимальна потужність | 30.00 | 7.25 | 37.25 | Постійний |
| З урахуванням перехідних процесів (пожежна тривога) | 30.00 | 7.49 | 37.49 | Перехідний ~3 с |
| З урахуванням ремонтних/резервних розеток | 30.00 | 9.25 | 39.25 | Піковий резерв |
Попередження
«Базовий RTE 88.48% (ідеальні 25 °C)» з цього звіту не можна використовувати безпосередньо як основу для приймальних випробувань на місці. Фактичний RTE на місці має визначатися за показами двонаправлених лічильників на боці мережі + на боці AC PCS, з подальшим відніманням допоміжного споживання за формулами звіту перед порівнянням, інакше виникне систематичне відхилення. На реальному об'єкті через відхилення температури середовища від 25 °C, нагрів акумулятора, коливання допоміжного обладнання та інші фактори RTE зазвичай на 0.5-1.5 відсоткових пунктів нижчий за теоретичне значення.
::: tip Підказка Цей звіт розрахований за тривалої робочої потужності 0.5P 2500 кВт для тривалості одного циклу (приблизно 2.0 год заряду / 1.8 год розряду). Номінальна потужність системи 25 МВт є піковою здатністю PCS і суттєво відрізняється від тривалої роботи 0.5P, розрахунок RTE має чітко базуватися на тривалій потужності, щоб уникнути плутанини з піковою потужністю.
6. Застереження
- Енергетичний ланцюг цього звіту базується на припущенні симетричної ефективності заряду-розряду в режимі 0.5P. Якщо фактичний PCS має значні відхилення ефективності в різних діапазонах SOC/потужності, слід виконати переаппроксимацію за сегментами.
- Базовий RTE 88.48% є теоретичною верхньою межею в найідеальніших умовах 25 °C, що відповідає послідовній ефективності підвищуючого трансформатора 0.99², DC RT акумулятора 0.94, PCS 0.98². Фактично на місці через нагрів акумулятора (>25 °C), втрати в лініях, зниження SoH (<100%) та інші фактори RTE знижується по кожному з елементів.
- Коефіцієнт заповнення охолодження/нагріву чіллера рідинного охолодження суттєво відрізняється залежно від температури середовища, RTE має розраховуватися в межах температурного діапазону протоколу.
- Після старіння акумулятора DC ККД (round-trip) знижується, розрахунок RTE має одночасно враховувати коефіцієнт корекції SOH.
- Якщо осушувачі працюють за потребою, а не постійно на 120 Вт, у формулі постійний член слід замінити фактичним коефіцієнтом заповнення.
- Усі значення потужності/енергії є статистикою одного циклу і не можуть бути безпосередньо екстраполяовані на добові/місячні дані.
- Контейнер за виміряних умов @25 °C 0.5P потужності рідинного охолодження (приблизно 23 кВт) + постійні 7.25 кВт ≈ 30.5 кВт загальної потужності.
- Пожежна система вже включає постійне споживання моніторингу пожежної панелі 200 Вт; вибухозахищений витяжний вентилятор 240 Вт вмикається лише при тривозі та не включено до статистики RTE; головний контур аварійного водяного пожежогасіння (пожежні насоси, спринклерні системи тощо) не включено, у разі його наявності в реальному проєкті слід додати (типово 5 - 10 кВт), а також перевірити загальну здатність навантаження головного вимикача D100A або додати незалежне відгалуження.
- 6 осушувачів змінного струму (780 Вт) працюють постійно, становлячи 10.8% від загальних допоміжних навантажень. Рекомендується керувати пуск/зупинкою за даними датчика вологості середовища, робота за потребою може повернути близько 0.2 відсоткових пунктів RTE.
- Ремонтні та резервні розетки (по 1 кВт кожна) зарезервовані як пікові навантаження, не включені до моделі постійних допоміжних навантажень RTE, але при використанні на об'єкті мають вимірюватися окремо, щоб уникнути впливу на звірку за протоколом RTE.
Додаток A Визначення символів
A.1 Параметри системи
| Символ | Значення | Значення / Одиниця | Джерело |
|---|---|---|---|
| $N_{\text{cluster}}$ | Кількість кластерів акумулятора | 12 | 1 |
| $E_{\text{cluster}}$ | Номінальна ємність одного кластера | 418 кВт·год | 1 |
| $P_{\text{rated}}$ | Тривала робоча потужність системи (0.5P) | 2500 кВт | 5.3 |
| $E_{\text{rated}}$ | Номінальна ємність акумулятора контейнера зберігання | 5016 кВт·год | 1 |
| $DoD$ | Глибина розряду | 0.95 (95%) | 1 |
| $E_{\text{usable}}$ | Доступна енергія акумулятора за один цикл | 4765.2 кВт·год | 5.1 |
A.2 Ефективність та базова енергія
| Символ | Значення | Значення / Одиниця | Джерело |
|---|---|---|---|
| $\eta_{\text{TR}}$ | ККД підвищуючого трансформатора (однонаправлений) | 0.99 (99.0%) | 1 |
| $\eta_{\text{TR}}^2$ | ККД підвищуючого трансформатора (двонаправлений = 0.99²) | 0.9801 (98.01%) | 1 |
| $\eta_{\text{PCS}}$ | Двонаправлений ККД інвертора PCS (симетричний заряд/розряд) | 0.98 (98.0%) | 1 |
| $\eta_{\text{DC_RT}}$ | DC ККД акумулятора (round-trip, симетричний) | 0.94 (94.0%) | 1 |
| $\eta_{\text{DC_ch}}$ | DC ККД акумулятора при заряді (симетричний розподіл) | 0.9696 (96.96%) | 5.1 |
| $\eta_{\text{DC_dis}}$ | DC ККД акумулятора при розряді (симетричний розподіл) | 0.9696 (96.96%) | 5.1 |
| $\eta_{\text{core}}$ | Базовий RTE (ідеальні умови 25 °C, включно з TR × PCS × DC RT) | 0.8848 (88.48%) | 5.1 |
| $E_{\text{grid_in_basic}}$ | Базова вхідна енергія мережі (без допоміжних навантажень) | 5065.7 кВт·год | 5.1 |
| $E_{\text{AC_gross}}$ | Базова валова вихідна енергія AC (без допоміжних навантажень) | 4482.0 кВт·год | 5.1 |
A.3 Час та допоміжна потужність
| Символ | Значення | Значення / Одиниця | Джерело |
|---|---|---|---|
| $T_{\text{ch}}$ | Тривалість одного заряду 0.5P $E_{\text{grid_in_basic}}/P_{\text{rated}}$ | 2.026 год | 5.3 |
| $T_{\text{dis}}$ | Тривалість одного розряду 0.5P $E_{\text{AC_gross}}/P_{\text{rated}}$ | 1.793 год | 5.3 |
| $P_{\text{aux_fixed}}$ | Постійна допоміжна потужність (підсумок 14 позицій електричної конструкції проєкту) | 7.25 кВт | 1.1, 5.4 |
| $P_{\text{HV,AC}}$ | Потужність AC-DC SMPS одного високовольтного бокса кластера | 350 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{HV,DC}}$ | Потужність DC-DC SMPS одного високовольтного бокса кластера (при збої AC) | 200 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{DB,24V}}$ | Потужність SMPS розподільчої шафи 24 В | 480 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{DB,48V}}$ | Потужність SMPS розподільчої шафи 48 В | 120 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{AC,dehum}}$ | Фактична потужність одного осушувача змінного струму GCH-8120S | 130 Вт | 1.1 |
| $N_{\text{dehum}}$ | Кількість осушувачів | 6 | 1.1 |
| $P_{\text{dehum,total}}$ | Загальна потужність осушувачів | 780 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{AC,AC}}$ | Потужність промислового кондиціонера | 240 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{BMS,cluster}}$ | Потужність живлення BMS одного кластера (резерв ДБЖ) | 60 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{BMS,total}}$ | Загальна потужність живлення BMS 12 кластерів | 720 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{fire,host}}$ | Потужність постійного моніторингу пожежної панелі K11031M2 | 200 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{fire,fan,exhaust}}$ | Вибухозахищений витяжний вентилятор CNF-350A (запуск при тривозі, резерв ДБЖ) | 240 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{CCTV}}$ | Потужність блока живлення відеоспостереження | 240 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{24V,aux}}$ | Потужність 24 В допоміжного живлення | 120 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{light,emerg}}$ | Потужність аварійного освітлення | 50 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{fan,cool}}$ | Потужність вентилятора охолодження | 50 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{HMI}}$ | Потужність екрана (HMI) | 50 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{socket,maint}}$ | Потужність ремонтної розетки (піковий резерв) | 1000 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{socket,spare}}$ | Потужність резервної розетки (піковий резерв) | 1000 Вт | 1.1 |
| $P_{\text{aux}}$ | Загальна середня допоміжна потужність (рідинне охолодження + постійні допоміжні) | кВт | 5.4 |
A.4 Чіллер рідинного охолодження
| Символ | Значення | Значення / Одиниця | Джерело |
|---|---|---|---|
| $P_{\text{liq,idle}}$ | Електричне споживання самотокого режиму (тільки насос) | 0.74 кВт | 3 |
| $P_{\text{liq,cool}}$ | Номінальне електричне споживання охолодження @W18/L35 | 27.8 кВт | 3 |
| $P_{\text{liq,heat}}$ | Номінальне електричне споживання нагріву @Tu=10°C | 24.0 кВт | 3 |
| $P_{\text{liq,max}}$ | Максимальне електричне споживання рідинного охолодження | 30.0 кВт | 3 |
| $k_{\text{cool}}$ | Нахил потужності охолодження $P_{\text{liq,cool}} - P_{\text{liq,idle}}$ | 27.06 кВт | 5.3 |
| $\delta$ | Коефіцієнт заповнення охолодження (duty cycle) | 0 ~ 1.08 | 5.3 |
| $1-\delta$ | Коефіцієнт заповнення самотокого режиму | 0 ~ 1 | 5.3 |
| $P_{\text{liq_avg}}$ | Середня потужність рідинного охолодження за один цикл | кВт | 5.3 |
| $P_{\text{liq}}$ | Миттєва потужність рідинного охолодження (таблиця сценаріїв) | кВт | 5.4 |
| $T_{\max}$ | Максимальна температура окремого елемента в DC шафі (основний сигнал керування охолодженням) | °C | 3.1 |
| $T_{\min}$ | Мінімальна температура окремого елемента в DC шафі (сигнал керування нагрівом) | °C | 3.1 |
| $T_{\text{outlet}}$ | Температура на виході рідинного охолодження (уставка/сигнал захисту) | 18 °C | 3.1, 3.2 |
| $\Delta T$ | Різниця температур на вході та виході (сигнал запуску самотоку) | °C | 3.1 |
A.5 Енергія та системний RTE
| Символ | Значення | Значення / Одиниця | Джерело |
|---|---|---|---|
| $E_{\text{grid_in}}$ | Вхідна енергія мережі з урахуванням допоміжних навантажень | кВт·год | 5.3 |
| $E_{\text{grid_out}}$ | Вихідна енергія мережі з урахуванням допоміжних навантажень | кВт·год | 5.3 |
| $E_{\text{aux_ch}}$ | Загальне допоміжне споживання під час заряду $T_{\text{ch}} \cdot P_{\text{aux}}$ | кВт·год | 5.4 |
| $E_{\text{aux_dis}}$ | Загальне допоміжне споживання під час розряду $T_{\text{dis}} \cdot P_{\text{aux}}$ | кВт·год | 5.4 |
| $\eta_{\text{RTE_net}}$ | Системний чистий RTE (включно з рідинним охолодженням + постійними допоміжними) | % | 5.3 |
A.6 Угода про іменування символів
- Нижні індекси
in/outозначають енергію, що входить/виходить з мережі. - Нижні індекси
ch/disозначають процес заряду/розряду. - Нижній індекс
auxозначає допоміжну систему,liq— рідинне охолодження. - Нижні індекси
idle/cool/heat/maxозначають режими роботи рідинного охолодження. - Нижні індекси
max/min(без оформлення) означають максимальну/мінімальну температуру окремого елемента акумулятора (не режим потужності). - Грецька літера $\eta$ означає ефективність, $\delta$ — коефіцієнт заповнення (зверніть увагу на відмінність від DoD), $\Delta$ — різницю.