سیستم ذخیره‌سازی انرژی با خنک‌کنندگی مایع، با توان ۱۶۰ کیلووات و ظرفیت ۴۱۸ کیلووات‌ساعت، با موفقیت در شرایط زمستانی اوکراین به‌صورت پایدار عملیاتی شده است

نصب سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مناطق سردسیر، چالش‌های فنی قابل توجهی ایجاد می‌کند، به‌ویژه در دستیابی به عملکرد پایدار بلندمدت در دماهای منفی و طولانی‌مدت. دمای محیط پایین می‌تواند به‌طور منفی بر فعالیت سلول‌های باتری، عملکرد شارژ و دشارژ، و قابلیت اطمینان کلی سیستم تأثیر بگذارد. علاوه بر این، محیط‌های سرد خطراتی مانند تشکیل رطوبت، تجمع رطوبت و تفاوت‌های تنش حرارتی را به‌همراه دارند که این امر نیازمندی‌های بالاتری را نسبت به استراتژی‌های مدیریت حرارتی و کنترل باتری ایجاد می‌کند.

این مطالعه موردی، عملیات واقعی یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی خنک‌شونده با مایع GSL ENERGY با توان ۱۶۰ کیلووات / ظرفیت ۴۱۸ کیلووات‌ساعت را در یک سایت مشتری در اکراین که در آن شرایط زمستانی شامل دمای پایین طولانی‌مدت و پوشش برف/یخ است. در این پروژه، اینورتر سیستم کنترل توان (PCS) در داخل ساختمان نصب شده است، در حالی که کابینت‌های باتری در فضای باز نصب شده‌اند. علیرغم شرایط سخت زمستانی، سیستم عملکردی پایدار و مداوم از خود نشان داده است که توسط عملکرد قابل اعتماد گرمایش باتری و داده‌های نظارتی جامع پشتیبانی می‌شود.

مرور پروژه: اجرای سیستم ذخیره‌سازی انرژی در آب‌وهوای سرد

مکان اجرای پروژه در طول فصل زمستان با دمای پایین مداوم روبرو است که لزوم عملکرد قابل اطمینان سیستم ذخیره‌سازی انرژی در شرایط سخت بیرونی به مدت طولانی را ایجاب می‌کند. در مرحله برنامه‌ریزی پروژه، مشتری به‌وضوح الزامات زیر را تعریف کرده بود:

• توانایی عملکرد بلندمدت در فضای باز برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری
• عملکرد پایدار شارژ و دشارژ در شرایط دمای پایین
• نظارت کامل و قابل ردیابی کامل کنترل دما و وضعیت عملیاتی برای نگهداری و تعمیرات آینده (O&M)

با توجه به این شرایط سایت و نیازهای عملیاتی، راه‌حل نهایی اتخاذ‌شده شامل انورتر PCS داخلی + کابینت باتری خارجی می‌باشد. این طراحی پایداری سیستم را بهبود می‌بخشد و در عین حال انعطاف‌پذیری بیشتری برای نصب، بهره‌برداری و نگهداری بلندمدت فراهم می‌کند.

پیکربندی سیستم

• توان / ظرفیت نامی: ۱۶۰ کیلووات / ۴۱۸ کیلووات‌ساعت
• فناوری باتری: فسفات لیتیوم آهن (LiFePO₄)
• سیستم مدیریت حرارتی: خنک‌کنندگی فعال با مایع و گرم‌کن یکپارچه برای باتری
• چیدمان نصب:

• انورتر PCS: نصب داخلی
• کابینت‌های باتری: نصب خارجی

• سناریوهای کاربردی: ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر، تأمین برق پشتیبان، تنظیم بار

چرا خنک‌کنندگی مایع و کنترل دما در محیط‌های با دمای پایین حیاتی هستند

مدیریت حرارتی در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی تنها به دفع گرما در حین عملیات در دمای بالا محدود نمی‌شود. در مناطق سردسیر، مدیریت حرارتی عملکردی شبیه به یک سیستم کنترل دما در طول سال دارد تا اطمینان حاصل شود که سلول‌های باتری در محدودهٔ بهینهٔ کاری خود باقی بمانند.

اهداف کلیدی عبارتند از:

• عایق‌بندی فعال و گرم‌کردن در شرایط دمای پایین
• حفظ دمای یکنواخت سلول‌های باتری برای حداقل‌سازی نوسانات عملکردی
• تأمین یکنواختی دمایی درون کابینت‌های باتری
• کاهش عدم تعادل ظرفیت و هشدارهای سیستم ناشی از سرمایش بیش‌ازحد محلی
• ارائه‌ی منطق کنترل دمای قابل پیش‌بینی برای جلوگیری از روشن و خاموش شدن مکرر سیستم گرمایش

مزیت مهندسی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خنک‌شونده با مایع مزیت اصلی آن‌ها در توانایی ارائه‌ی تنظیم حرارتی دقیق، یکنواخت و کنترل‌پذیر است. از طریق گردش مایع و راهبردهای کنترل هوشمند، این سیستم مرزهای دمایی داخلی پایداری ایجاد می‌کند که برای عملکرد قابل اعتماد باتری در محیط‌های زیر صفر ضروری است.

عملکرد در دمای پایین و داده‌های نظارتی

بر اساس داده‌های نظارتی سیستم و سوابق دمای محیطی ارائه‌شده توسط مشتری:

• دمای محیطی بیرونی در محدوده‌ی معمول دماهای پایین زمستانی باقی ماند
• دمای داخلی باتری به‌طور مداوم در محدوده‌ی مجاز ایمن برای کارکرد حفظ شد
• عملکردهای گرمایش باتری و کنترل دما به‌صورت خودکار و مطابق با منطق از پیش تعریف‌شده فعال شدند
• هنگامی که دمای محیطی زیر آستانه‌های تعیین‌شده کاهش یافت، سیستم گرمایش باتری به‌صورت خودکار فعال گردید
• خنک‌کنندگی مایع، گرمایش یکنواخت در سلول‌های باتری را تضمین می‌کند و امکان انجام بی‌وقفه عملیات شارژ و دشارژ را فراهم می‌سازد.

منحنی‌های نظارتی به‌وضوح نشان‌دهنده جداسازی حرارتی مؤثر بین دمای داخلی باتری و شرایط محیطی خارجی هستند. در طول عملیات زمستانی، سیستم به‌صورت مداوم و بدون نوسانات غیرعادی یا خاموش‌شدن‌های محافظتی غیرمنتظره کار می‌کرد.

مزایای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با خنک‌کنندگی مایع در شرایط زمستانی

در مقایسه با سیستم‌های سنتی ذخیره‌سازی انرژی با خنک‌کنندگی هوا، خنک‌کنندگی مایع مزایای واضحی در محیط‌های با دمای پایین ارائه می‌دهد:

• کاهش قابل توجه تفاوت‌های دمایی بین سلول‌های باتری
• پیشگیری از کاهش عملکرد ناشی از نقاط سرد محلی
• افزایش ظرفیت قابل استفاده باتری و پایداری کلی سیستم

در طول این پروژه، سیستم مدیریت حرارتی با خنک‌کنندگی مایع به‌طور قابل اعتمادی در شرایط پوشیده‌شدن توسط برف و یخ عملیاتی شد. هیچ فعال‌سازی مکرر حفاظت سیستم، کاهش توان (پاور دِریتینگ)، یا محدودیت‌های مرتبط با دمای پایین مشاهده نشد.

تأثیر چیدمان نصب سیستم بر پایداری عملیاتی

The «سیستم تبدیل انرژی برقی (PCS) در محیط داخلی + سیستم باتری در محیط خارجی» این پیکربندی در طول عملیات واقعی بسیار مؤثر ارزیابی شد:

• نصب PCS در محیط داخلی، محیطی کنترل‌شده برای اتصال به شبکه فراهم می‌کند و نگهداری را ساده‌تر می‌سازد
• کابینت‌های باتری در محیط خارجی با درجه حفاظت مناسب، استحکام سازه‌ای لازم و کنترل دمای یکپارچه برای قرارگیری بلندمدت در فضای آزاد طراحی شده‌اند
• معماری سیستم از نظارت از راه دور، منطق عملیاتی شفاف و ردیابی کامل داده‌ها پشتیبانی می‌کند

خلاصه عملیات پروژه

در طول چرخه عملیاتی زمستانی، سیستم ذخیره‌سازی انرژی عملکرد پایداری را حفظ کرده است:

• هیچ هشدار غیرعادی‌ای در شرایط دمای پایین رخ نداد
• کنترل دما و گرم‌کردن باتری به‌صورت فوری پاسخ داده و مطابق منطق طراحی عمل کردند
• قابلیت اطمینان کلی سیستم و عملکرد پیوسته آن به‌طور کامل انتظارات مشتری را برآورده کرد

این پروژه بلوغ مهندسی و قابلیت اطمینان سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خنک‌شونده با مایع GSL ENERGY را برای کاربردهای مناطق سرد و نصب در فضای باز تأیید می‌کند. همچنین این پروژه مرجعی قابل تکرار برای پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی در سراسر اروپای شرقی و سایر مناطق سرد جهان است .

تجربه‌ی GSL ENERGY در زمینه‌ی راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی

GSL ENERGY تجربه‌ی گسترده‌ای در ارائه‌ی راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی در شرایط آب‌وهوایی متنوع، از جمله مناطق با دمای بالا، دمای پایین، رطوبت بالا و محیط‌های پیچیده‌ی بیرونی دارد. از طریق یک پلتفرم سیستمی استاندارد و پیکربندی‌های مهندسی انعطاف‌پذیر، GSL ENERGY سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی قابل اعتماد و پایداری را برای پروژه‌های مسکونی، تجاری و صنعتی (C&I) و مقیاس شبکه‌ای (Utility-scale) ارائه می‌دهد که متناسب با نیازهای عملیاتی واقعی طراحی شده‌اند.