Quan els projectes d’emmagatzematge d’energia s’expandeixen des de desenes d’hores de quilowatt fins a centenars d’hores de megawatt, els inversors d’emmagatzematge d’energia modular es converteixen en una opció ideal per afrontar els canvis d’escala a causa de les seves característiques de “connexió i joc”. Aquest disseny, que desmunta les unitats d’energia, els mòduls de control, els sistemes de refrigeració, etc. en mòduls normalitzats, no només permet augmentar o disminuir la capacitat del sistema segons sigui necessari, sinó que també millora la fiabilitat mitjançant el disseny redundant, reduint significativament la dificultat de desplegament i els costos de funcionament dels projectes d’emmagatzematge d’energia a gran escala i la rehabilitació de la construcció del sistema d’emmagatzematge d’energia i de construcció.
1 unitat de potència modular: matriu energètica combinada segons sigui necessari
L’estandardització dels mòduls de potència individual és el fonament del disseny modular. Els productes principals utilitzen unitats de potència estàndard com 50kW i 100kW, amb un rang de tensió d’entrada que cobreix 500-1500V, i són compatibles amb diferents tipus de paquets de bateries (fosfat de ferro de liti, liti ternari, etc.). Una central d'emmagatzematge d'energia de 100MW es compon de 200 500 mòduls de potència KW connectats en paral·lel. La construcció es pot dividir en tres fases, amb un 30%, un 50%i un 20%dels mòduls instal·lats en cada fase per evitar una inversió única; Quan s’expandeix en l’etapa posterior, només s’han d’afegir i connectar nous mòduls al sistema de control, sense canviar l’equip original. El temps d’instal·lació i depuració d’un sol mòdul s’escurça a 4 hores.
La funció "Plug Hot Plug" entre els mòduls és una innovació clau. Quan un mòdul d’alimentació falla, el personal de funcionament i manteniment pot substituir el mòdul sense interrupcions d’alimentació i el procés de substitució només triga 15 minuts, mantenint la disponibilitat del sistema per sobre del 99,99%. Durant el funcionament del sistema d'emmagatzematge d'energia d'un centre de dades, un mòdul de 100 quilòmetres va funcionar de sobte. Després de la connexió i la substitució en calent, la potència del sistema només va disminuir breument en un 1%, sense afectar la font d'alimentació del centre de dades.
2 Control i comunicació: Xarxa intel·ligent col·laborativa distribuïda
L’inversor modular adopta una arquitectura de "presa de decisions distribuïda de control de Master-Slave+Distribuïda", amb cada mòdul equipat amb un controlador independent que pot controlar de forma autònoma la tensió, el corrent i la temperatura, alhora que es comunica amb el controlador principal a través de Ethernet d'alta velocitat. El controlador principal és responsable de la programació global, com ara l’assignació d’energia de càrrega i descàrrega i resposta de programació de la xarxa; El controlador del mòdul executa instruccions locals i respon ràpidament als canvis de càrrega. Aquesta arquitectura redueix el retard del control del sistema a 5ms i, quan participa en la regulació de freqüència de la xarxa, la velocitat de resposta arriba al nivell nacional A estàndard (completant el 90% del reglament en 2 segons).
El disseny de redundància de la comunicació garanteix l'estabilitat del sistema. El mòdul adopta un mode de comunicació doble de "Ring Network+Star", que permet que l'enllaç de còpia de seguretat canviï dins de 100ms, fins i tot si s'interromp l'enllaç de comunicació principal, garantint que no es perdin les instruccions de control. Després que una vaga de llamps danyés el cable òptic del sistema d'emmagatzematge d'energia d'un parc eòlic, es va activar immediatament la comunicació sense fils de còpia de seguretat i el mòdul encara va poder rebre instruccions de despatx sense cap fluctuació de potència.
3 Dissipació de calor i protecció: una fortalesa robusta que s’adapta a diversos entorns
El disseny modular fa que la dissipació de calor sigui més precisa i eficient. Cada mòdul d’alimentació està equipat amb un sistema de refrigeració de líquid independent o refrigeració d’aire, que pot ajustar la potència de dissipació de calor segons la velocitat de càrrega del mòdul: reduir automàticament la velocitat del ventilador o el cabal de refrigerant sota càrrega de llum i dissipar completament la calor sota càrrega pesada. En una determinada estació d’emmagatzematge d’energia a la regió del desert, quan un mòdul únic funciona a tota la càrrega al migdia a l’estiu, el sistema de refrigeració líquid controla la temperatura dels components a 65 graus, estalviant un 20% d’energia en comparació amb la dissipació de calor centralitzada.
Adaptació flexible dels nivells de protecció per complir diferents escenaris. Els mòduls desplegats a l'aire lliure adopten protecció IP66, que pot resistir la tempesta de pluja i la pols de sorra; Els mòduls interiors estan protegits amb IP20 per reduir el pes i el cost. La carcassa del mòdul està feta d’aliatge d’alumini de matriu amb una força de nivell IK10, capaç de suportar un impacte de 10J (equivalent a un objecte de 5kg que cau d’una alçada de 20cm) i no es pot danyar fàcilment durant el transport i la instal·lació.
La popularitat dels inversors d’emmagatzematge d’energia modular està canviant el model econòmic dels projectes d’emmagatzematge d’energia. En implementar "Inversió de quotes+expansió a demanda", el IRR (taxa de rendibilitat interna) del projecte es pot augmentar en 3-5 punts percentuals; I "Aïllament de falles+connexió calenta" redueix els costos de funcionament i manteniment en un 40%. Amb l’avanç dels dispositius electrònics de potència, la densitat de potència dels mòduls futurs augmentarà encara més i s’espera que el volum de mòduls de 500kW es redueixi de l’actual 1,5 m a 1m ³, cosa que fa dels inversors modulars la solució preferida en més escenaris.