Vzorové řešení: 9 MW / ~40 MWh — přímořská tropická lokalita

Největší a klimaticky nejnáročnější z dosud zpracovaných konfigurací — mimo EU, přímořská tropická lokalita v Africe. Vyšší napěťová hladina připojení (33 kV), nejvyšší korozní třída C5M a širší provozní teplotní rozsah než u standardních středoevropských projektů. Vychází z reálně zpracovaného technického návrhu, čísla a rozvržení jsou obecně platná pro projekty této velikosti a klimatické zóny.

Přehled

Konfigurace systému

Battery kontejnery8× Jinko SunTera 5,015 MWh (20ft, JKE-5015K-2H-LAA)
Celková rated kapacita11 MVA / 40,12 MWh (2× blok 5,5 MVA / 20,06 MWh)
PCS-transformátor all-in-one2× (40ft skid), 4× PCS 1375 kW každý, celkem 11 MVA
Step-up transformátor5500 kVA, 0,55/0,55 – 33±2×2,5 % kV, olejový, měděné vinutí
MV rozváděčna straně 33 kV, propojení na PV data collector / mikrogrid
Připojovací napětí33 kV
Požadovaný výkon9 MW kontinuálně
Požadovaná kapacitamin. 36 MWh (34 MWh při BOL, 23,8 MWh při EOL po 20 letech)
Doba nabíjení/vybíjení~4 h (0,25P)
Cyklů za rok365 (1 cyklus/den)
Jednopólové schéma: 4× 1375kW PCS blok, 5500kVA transformátor, MV rozváděč, připojení 33kV s FV střídači

Vyšší napěťová hladina připojení (33 kV oproti 22 kV u projektů v ČR) a vyšší jednotkový výkon PCS bloku (5,5 MVA) odpovídají charakteru sítě v dané zemi — systém je navíc integrován společně s FV střídači na stejné 33kV sběrně.

Účinnost a degradace

Výpočet kapacity v čase

Nameplate kapacita projektu při uvedení do provozu (SAT) je 40,12 MWh (11 MVA). Systém je navržen s rezervou tak, aby po 20 letech provozu (1 cyklus/den) stále splňoval minimální požadovanou kapacitu — typický příklad principu rezervy na degradaci popsaného v slovníku pojmů.

Cyklus/den1
C-rate (nabíjení/vybíjení)0,25P
DOD100 %
Groupingová účinnost96 %
Provozní teplota článků25±5 °C
Průměrné SOC≤50 %
Garantovaná dostupnost systému97 %
Doba od FAT do SAT5 měsíců (skladovací teplota do 45 °C)
RokSOHUžitná kapacita na POC (MWh)AC RTE vč. pomocné spotřeby
SAT (rok 0)100,0 %35,7785,92 %
587,3 %31,2485,38 %
1080,1 %28,6584,90 %
1573,7 %26,3684,43 %
2067,6 %24,1684,04 %
DC kabeláž99,90 % účinnost
PCS98,50 % účinnost
LV AC99,95 % účinnost
MV transformátor99,20 % účinnost
Pomocná spotřeba18,25 kW/kontejner + 22,5 kW/PCS skid = celkem 191 kW
Baterie

Kontejner SunTera 5,015 MWh

Vnitřní perspektiva kontejneru SunTera — 12 bateriových racků a chladicí systém
Obchodní modelJKE-5015K-2H-LAA
Jmenovitá kapacita5,015 MWh
Typ článkůLFP
Max. nabíjecí/vybíjecí rychlost0,5P
Konfigurace1P416S×12 (12 racků po 417 kWh)
Jmenovité napětí1331,2 V
Napěťový rozsah1164,8–1497,6 V
Cyklická životnost>10 000 cyklů
Komunikace BMSCAN / RS485 / LAN
Externí komunikaceEthernet / optický kabel (volitelně)
Rozměry6058×2438×2896 mm (20ft)
Váha~42 000 kg
Hlučnost<80 dB(A)

Článek, pack a rack

Článek (3,2 V / 314 Ah, výrobce EVE, model MB31)
Jmenovitá kapacita314 Ah
Jmenovitá energie1004,8 Wh
Napěťový rozsah2,8–3,6 V
Váha5,7±0,15 kg
Energetická hustota176,3 Wh/kg, 387,3 kWh/l
Rozměry174,26×207,61×71,72 mm
Battery pack JKPK-104K-1P104S-LAA (104 kWh)
Konfigurace1P104S
Max. C-rate0,5P
Jmenovité napětí332,8 V
Napěťový rozsah291,2–374,4 V
Chlazeníkapalinové
KrytíIP67
Rozměry800×2170×240 mm
Váha~640 kg
Battery rack JKR-417K-LAA (417 kWh, 8× pack v sérii)
Konfigurace1P416S
Jmenovité napětí1331,2 V
Napěťový rozsah1164,8–1497,6 V
Chlazeníkapalinové
Rozměry930×2173×2446 mm (2 clustery)
Váha~5400 kg (2 clustery)
BMS

Třístupňová správa baterie

Pack-level BMU monitoruje napětí, teplotu a proud jednotlivých článků. Rack-level BCU (v HV boxu) agreguje data z BMU. Systémová úroveň SCU konsoliduje data z BCU, zajišťuje zobrazení, konfiguraci parametrů, poplachy a komunikaci s PCS a EMS. Aktivní ochrana proti přebití, podvybití, zkratu, přepólování, přetížení a přehřátí s okamžitým odpojením při překročení limitů SOC.

Požární ochrana

Třísložkový systém FFS

Automatický požární poplachový systém (teplotní, kouřová, vodíková a CO čidla dle NFPA 72), automatické hasicí zařízení s plynem FK5112 (perfluorohexanon) a nezávislý vodní sprinklerový systém (3 trysky na horní straně kontejneru dle NFPA 13/15/855) ovládaný manuálně přes standardní hasičské přípojky.

Rozmístění požárních čidel a hasicích trysek uvnitř kontejneru SunTera
Logika požárního poplachu — od detekce kouře/tepla/plynu po aktivaci hasicího systému a signalizaci

Signály jsou rozděleny na poplach 1. a 2. úrovně. Po potvrzení poplachu 2. úrovně následuje 0–30s zpoždění, poté (pokud nikdo nezasáhne ručně) automatické vypuštění hasiva a aktivace zvukové/světelné signalizace. Detekce H2/CO aktivuje ventilační a odtahový systém.

Chlazení

Kapalinové chlazení baterií, klimatizace elektro-místnosti

Kapalinově chlazený systém (chladicí host, potrubí, chladicí deska) udržuje baterie v rozsahu 15–38 °C s max. teplotním rozdílem 5 °C, chladicí výkon 60 kW. Elektrická místnost je chlazena samostatně průmyslovými klimatizacemi ve dveřích kontejneru.

Kontejner a klimatická odolnost

Přizpůsobení přímořskému a tropickému klimatu

Provozní teplota−30 až 50 °C
Skladovací teplota−15 až 50 °C (1 měsíc) / 0–50 °C (6 měsíců, 50 % SOC)
Vlhkost0–95 % RH, bez kondenzace
Nadmořská výška≤2000 m
KrytíIP55
Anti-korozní třídaC5M (dle EN ISO 12944) — nejvyšší třída v portfoliu, přímořské/průmyslové prostředí
Konstrukce>50 mm rock wool sendvičový panel (třída A), požární odolnost ≥1 h
Odolnost proti písku/prachufiltrované vstupy/výstupy vzduchu
Odolnost proti otřesůmbez deformace při přepravě a seizmickém zatížení

Proč vyšší korozní třída: slané přímořské prostředí a vysoká vlhkost výrazně urychlují korozi kovových částí — třída C5M přidává další vrstvu antikorozní ochrany na kontejneru, PCS skidu i rozváděčích oproti standardní C3/C4-M třídě používané ve středoevropském klimatu (viz ostatní vzorová řešení v ČR).

Integrovaný elektro-rozvaděč

DC konvergence, AC distribuce, UPS

Integrovaný rozvaděč slučuje 12 bateriových racků do jednoho externího výstupu s izolačním spínačem a pojistkou. AC distribuce napájí pomocné systémy (chlazení, BMS, požární systém, komunikaci) přes třífázové pětivodičové rozhraní. UPS zajišťuje nepřerušený provoz řídicího, signálního a požárního systému při výpadku napájení. Video monitoring, čidla teploty/vlhkosti a detekce zaplavení komunikují přes Ethernet/RS485 se SCU.

Integrovaný elektro-rozvaděč — vzhled skříně s displejem a chladicími žebry
Výkonová elektronika

PCS-transformátor all-in-one 5,5 MVA — specifikace

DC vstup
Napěťový rozsah850–1500 V
Max. proud4× 1833 A
AC výstup
Jmenovitý výstupní výkon5500 kW
Max. výstupní výkon6050 kVA
Max. výstupní proud4× 1588 A
Jmenovité síťové napětí550 V (rozsah 500–600 V)
Jmenovitý kmitočet50 Hz
THDi<3 % (při jmenovitém výkonu)
Účiník0,9 zpožděný – 0,9 předbíhající (nastavitelný)
Transformátor
Jmenovitý výkon5500 kVA
Převod0,55/0,55 – 33±2×2,5 % kV
Provedeníolejový, měděné vinutí
Obecné
Provozní teplota−35 až 60 °C (derating >45 °C)
Chlazenínucené vzduchové
KrytíIP65 (PCS) / IP55 (skid)
Nadmořská výškado 6000 m (derating >3000 m)
KomunikaceCAN / Modbus / IEC60870-103 / IEC61850 / RS485 / Ethernet
Hlučnost<80 dB
Rozměry2438×12192×2896 mm
Váha~32 000 kg

PCS podporuje dlouhodobý přetěžovací provoz při 110 % jmenovitého výkonu, paralelní zapojení více jednotek s funkcemi VSG/PQ/VF a black-start, HV/LV ride-through, dvojitý síťový port a protokol IEC 61850.

EMS — energetický management

Hlavní funkce řídicího systému

Vyhlazování obnovitelných zdrojů

Ukládá přebytečnou energii z FVE/větru při vysoké výrobě a uvolňuje ji při nízké výrobě nebo vysoké poptávce pro stabilní dodávku.

Frekvenční a napěťová regulace

Aktivní sledování frekvence a napětí sítě s dynamickým řízením nabíjení/vybíjení pro stabilizaci sítě.

Integrace a stabilita sítě

Řízení interakce mezi FVE, úložištěm a sítí — optimalizace toku výkonu, zmírnění kolísání napětí a přetížení sítě.

Časový posun a peak shaving

Ukládání přebytků při vysoké výrobě a jejich uvolnění ve špičce — snižuje náklady na elektřinu a zatížení sítě.

Podpůrné služby a trh

Reakce na signály sítě, poskytování frekvenční regulace, napěťové podpory a jalového výkonu, účast na trzích s elektřinou.

Záložní napájení

Automatická detekce výpadku sítě a bezešvé přepnutí na bateriové napájení pro kritické zátěže.

RedundanceN+1 pro celý řídicí a komunikační systém
Kybernetická bezpečnostdle požadavků klienta
Datové úložištěstandardně 3 roky historie, rozlišení 1 s
Dodavatelé komponent

Orientační seznam výrobců

Konkrétní výrobce PCS, MV skidu, transformátoru, RMU a EMS se volí až v rámci detailního inženýringu podle dostupnosti a požadavků projektu — v tomto návrhu byli zvažováni např. NR Electric, Sineng (PCS/MV skid/EMS), JSHP, Chint, Mingyang, CEEG, TBEA (transformátor) nebo Daqo, Chint, Siemens, ABB, Schneider (RMU). Baterie (článek, pack, rack, kontejner) dodává Jinko.

Normy a certifikace

Splňované standardy

UL 9540ATest Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in BESS
UL 1973Standard for Batteries for Use in Stationary, Vehicle Auxiliary Power and LER Applications
NFPA 69 / 855Explosion Prevention Systems / Installation of Stationary Energy Storage Systems
UN 3536 / 38.3Lithiové baterie v přepravních jednotkách / doporučení pro přepravu nebezpečného zboží
IEC 60730Automatické elektrické řídicí prvky
IEC 61000Elektromagnetická kompatibilita — základní normy
IEC 61439-1/-2Rozváděče nízkého napětí — všeobecná pravidla / výkonové rozváděče
IEC 62477Bezpečnostní požadavky na výkonové elektronické měniče
IEC 62619Bezpečnostní požadavky na sekundární lithiové články a baterie

Projekt v náročném klimatu?

Máme zkušenosti s návrhem BESS pro přímořské, tropické i jinak náročné klimatické podmínky — poradíme s volbou korozní třídy a krytí.

Nezávazná poptávka