Les maîtres d'œuvre qui comparent des devis pour des batteries de 5 MWh peuvent se retrouver confrontés à une facture d'installation plus élevée une fois qu'ils ont déterminé le dimensionnement des câbles CA et des appareillages de commutation, en particulier pour une puissance de 2,7 MW. Avec un facteur de puissance (PF) égal à 1, cette puissance nécessite environ 3 897 A à 400 V ou 2 259 A à 690 V. Le modèle 5000INTL de MegSolid utilise l'interface 690 Vac pour réduire cette charge de courant.
Ce courant alimente les chemins de câbles, les raccordements, les barres omnibus, les disjoncteurs et les sections d'appareillage, qui occupent tous de l'espace dans le local électrique.
MegSolid Système de stockage d'énergie par batterie (BESS) en conteneurs de 5 000 INTL combine 2,7 MW / 5,0159 MWh, six blocs PCS de 450 kW et une limite d'alimentation de 690 V CA. Le dimensionnement du raccordement CA nécessite également de connaître le facteur de puissance et les limites de courant du projet ; un facteur de puissance (PF) = 1 ne constitue qu’une base de référence pour cette comparaison.
La décision d’achat dépend en fin de compte de la question de savoir si les économies réalisées côté courant alternatif compensent les travaux liés au transformateur et à l’interface nécessaires pour les équipements de 690 V.
2,7 MW : modification de la décision relative à la tension alternative
Déterminer la section du circuit CA à partir de la puissance active, de la tension et du facteur de puissance :
Courant de ligne ≈ puissance réelle ÷ (√3 × tension de ligne × facteur de puissance)
En utilisant 2,7 MW et un facteur de puissance (PF) = 1 uniquement pour isoler l'effet de la tension :
| Bloc d'alimentation | Tension alternative | Courant de ligne (environ) |
|---|---|---|
| 2,7 MW | 400 V | 3 897 A |
| 2,7 MW | 690 V | 2 259 A |
Le fait de ne modifier que la tension réduit le courant théorique à environ 58% pour la valeur de 400 V, environ 42% inférieur.
Le courant théorique diminue de 42%, mais les économies réalisées au niveau des câbles et des appareillages de commutation doivent encore être chiffrées en fonction de la conception réelle. L'évaluation actuelle nécessite le facteur de puissance du projet, les limites de surcharge et de courant, les harmoniques et la marge de conception. L'intensité admissible des câbles dépend également de la température ambiante, du regroupement des conducteurs, de la méthode d'installation et de l'élévation de température admissible.
Une baisse du courant côté PCS peut modifier la classe de l'équipement basse tension ou le nombre de tirages de câbles en parallèle. À partir de plusieurs mégawatts, le choix des barres omnibus et des disjoncteurs, ainsi que l'espace disponible pour le cheminement des câbles, peuvent influencer le choix du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) le mieux adapté au projet.
Près de 3 900 déménagements ont pesé sur le reste du système
Avec plusieurs milliers d'ampères, le tracé entre le PCS, le transformateur et l'appareillage de commutation peut nécessiter d'importants travaux d'équipement et d'installation. Il doit figurer dans le devis « balance-of-system » (BOS) aux côtés de l'installation de la batterie.
Exemple d'écran de protection le long d'un tracé de ligne électrique de 35 m
Dans ce schéma illustratif d'une installation de 2,7 MW, le transformateur est situé À 35 m du BESS. Le diamètre du câble et le nombre de conducteurs parallèles n'ont pas encore été déterminés ; la première comparaison porte sur les deux options de tension pour cet itinéraire.
Pour un PF = 1, l'EPC dépisterait environ 3,9 kA sur ce circuit BT à 400 V contre environ 2,26 kA à 690 V. Avant d'opter pour l'une ou l'autre de ces architectures, l'équipe de conception comparerait :
- le nombre de conducteurs parallèles requis par le système de câblage choisi ;
- exigences relatives aux plateaux, aux tranchées et aux espaces de pliage ;
- nombre de raccordements au niveau du PCS, de l'appareillage de commutation et du transformateur ;
- classe de courant du disjoncteur et de la barre omnibus ;
- chute de tension et déclassement thermique ;
- si le fait de rapprocher le transformateur du PCS permet de raccourcir la section BT où le courant est le plus élevé.
Le tracé du câble, l'emplacement des appareillages de commutation et des transformateurs fournissent à l'estimateur les éléments nécessaires pour établir le devis des deux configurations. La solution avec batterie, moins coûteuse, pourrait nécessiter davantage de travaux d'installation sur les 35 mètres de tracé.
Les chemins de câbles parallèles peuvent multiplier
Pour respecter la capacité de courant requise, il peut être nécessaire d'utiliser plusieurs conducteurs en parallèle par phase. Chaque tronçon nécessite des câbles et des cosses supplémentaires, occupe de l'espace dans le chemin de câbles ou la tranchée et doit respecter le rayon de courbure disponible. La conception doit tenir compte du partage du courant et de la réduction de puissance due au regroupement sur ces chemins. L'installation, l'inspection et la maintenance sont également plus importantes à mesure que le nombre de tronçons augmente.
La longueur du tracé et la méthode d'installation déterminent le coût des conducteurs supplémentaires et des raccordements. Comparez le tracé inter-sites proposé à une connexion courte entre le PCS et le transformateur.
Les barres omnibus passent à une classe de courant supérieure
Les barres omnibus doivent acheminer le courant continu en respectant l'élévation de température admissible, avec une ventilation suffisante autour des jonctions et des points de raccordement. Leur résistance aux courts-circuits doit correspondre à l'étude des défauts prévue dans le projet. La séparation physique, la dilatation et l'accès pour la maintenance peuvent augmenter l'encombrement nécessaire au système de distribution sans modifier le caisson de la batterie.
Les appareillages de commutation font désormais partie intégrante du processus de décision concernant les produits
Vérifiez que le tableau électrique existant de l'usine répond aux exigences en matière de courant, de charge de défaut et de protection requises par la source de plusieurs mégawatts. Effectuez les vérifications pour un Raccordement d'un système de stockage d'énergie (BESS) de 400 V à un tableau électrique existant: outre la tension, d'autres facteurs sont à prendre en compte, tels que la puissance nominale du bus, la capacité des disjoncteurs, les voies de secours, les dispositifs de protection et les interfaces de câblage.
Les appareillages de commutation industriels basse tension MNS d’ABB sont destinés aux installations jusqu'à 690 V et jusqu'à 7 300 A, ce qui montre que la tension de 690 V correspond à une catégorie bien établie d'équipements industriels à basse tension, utilisée au-delà des applications BESS. Informations techniques sur le système MNS d'ABB indique les caractéristiques nominales des ensembles ; adaptez la configuration choisie au niveau de protection du projet, à la disposition des disjoncteurs et à la norme d'installation.
L'espace dans le local électrique peut s'agrandir autour du circuit existant
Les installations de commutation nécessitent de l’espace pour le passage et le raccordement des câbles, les tranchées ou les canaux de bus occupant davantage d’espace. Le dissipateur thermique influe également sur l’agencement. L’installation d’équipements à courant élevé peut coûter plus cher que les économies réalisées sur le bloc-batterie.
Le modèle 5000INTL consomme 690 V CA au niveau du bloc d'alimentation de plusieurs mégawatts
MegSolid divise les 5000INTL Puissance nominale en courant alternatif de 2,7 MW à travers six blocs PCS de 450 kW à 690 V CA. Ses caractéristiques techniques publiées constituent le point de départ de la conception électrique :
| Paramètre | MegSolid 5000INTL |
|---|---|
| Puissance nominale | 5,0159 MWh |
| Puissance nominale en courant alternatif | 2,7 MW |
| Structure du PCS | 450 kW × 6 |
| Tension alternative nominale | 690 V CA |
| Tension continue nominale | 1 331,2 Vcc |
| Plage de fonctionnement en courant continu | 1 123,2–1 497,6 Vcc |
| Refroidissement | Refroidissement par liquide intelligent |
| Annexe | IP55 |
| Dimensions | 6 058 × 2 438 × 2 896 mm |
| Température de fonctionnement | de −30 à 55 °C |
La conception des lignes d'alimentation et des dispositifs de protection doit respecter la configuration en six blocs du PCS. Le calcul du courant total ne suffit pas à lui seul à définir les raccordements des différentes sorties du PCS.
La durée de décharge requise doit correspondre à la capacité énergétique de 5,0159 MWh, tandis que la puissance requise doit correspondre à 2,7 MW. La Ratio puissance/énergie du système BESS doit correspondre à la fonction du site.
Le refroidissement liquide intelligent et l'indice de protection IP55 permettent d'assurer la gestion thermique et la protection du boîtier. Découvrez ces fonctionnalités dans le Architecture du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) 5000INTL de 5 MWh parallèlement à l'évaluation de l'interface CA.
Indiquez la puissance cible en MW/MWh, la tension du site et le point de raccordement proposé. MegSolid peut fournir une comparaison préliminaire entre les classes de courant 400 V et 690 V et indiquer où il faudrait placer la limite du transformateur.
Adapter la tension de sortie de 690 V au raccordement sur site
Le bloc d'alimentation 690 V CA du 5000INTL nécessite une interface spécialement conçue pour s'adapter à la tension du site, qu'il s'agisse de 400 V, 10 kV, 11 kV, 20 kV, 33 kV ou de toute autre valeur spécifiée. Le circuit électrique peut comprendre un transformateur, un appareillage de commutation BT ou MT, des dispositifs de protection, une mise à la terre, des compteurs, des câbles ou des conduits de bus, ainsi que des équipements d'interconnexion au réseau public.
La position du transformateur détermine le cheminement BT à courant fort
L'emplacement du transformateur détermine la longueur du tracé basse tension (BT) à courant fort. Un projet raccordé en moyenne tension (MT) peut raccourcir ce tracé en plaçant le transformateur à proximité de la limite du réseau PCS à 690 V. Les usines fonctionnant à 400 V doivent mettre en balance le coût supplémentaire lié à l'interface 690 V-400 V et les économies réalisées côté courant alternatif.
Les équipements industriels suivent le même schéma. Sinexcel propose un poste de stockage moyenne tension de 2,5 MVA doté d'un Côté basse tension (BT) à 690 V et options moyenne tension (MT) à 12, 24 ou 36 kV, illustrant une architecture commerciale de stockage de 690 V à moyenne tension. Caractéristiques techniques du poste moyenne tension Sinexcel de 2,5 MW Il s'agit d'une référence du secteur, et non d'une conception de projet MegSolid.
Définir les limites de la connexion du site avant de comparer les tensions
Le limite de raccordement des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) à usage commercial doit être déterminé avant de comparer les différentes tensions disponibles. Le rapport de transformation doit correspondre à la fois à la Limite du BESS à 690 V et le tension de raccordement côté projet.
Le 400 V peut encore l'emporter à puissance réduite
MegSolid propose des systèmes en conteneur de 400 V destinés à des applications à faible puissance :
- ESSC0500B-1075, 500 kW / 1,0752 MWh, 400 V, 722 A
- ESSC1000B-2150, 1 MW / 2,1504 MWh, 400 V, 1 445 A
Le Gamme de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) en conteneurs d'ESSC propose ces alternatives au modèle 690 V 5000INTL.
L'option à 500 kW place le raccordement dans la classe des 700 A environ ; celle à 1 MW atteint la classe des 1,4 kA. La capacité des tableaux électriques, des câbles et des transformateurs existants détermine si ces courants sont compatibles. Avec un appareillage de commutation adapté et un trajet BT court, les deux modes de fonctionnement peuvent rester à 400 V sans nécessiter d'autre interface de tension.
À 2,7 MW, le courant avoisine les 3,9 kA pour un facteur de puissance (PF) = 1. Il convient de réévaluer la configuration des câbles parallèles, la section des barres omnibus et la classe des disjoncteurs à l'emplacement prévu pour le transformateur. La conception complète des équipements auxiliaires (BOS) peut toutefois encore indiquer que la tension de 400 V constitue la meilleure solution.
Comparer les courants sur toute la plage de puissance requise
Utilisez les calculs de courant suivants pour évaluer la plage de puissance requise à chaque tension :
| Le véritable pouvoir | 400 V, PF = 1 | 690 V, PF = 1 |
|---|---|---|
| 500 kW | ≈722 après J.-C. | ≈418 av. J.-C. |
| 1 MW | ≈1 443 A | ≈837 apr. J.-C. |
| 2 MW | ≈2 887 A | ≈1 673 A |
| 2,7 MW | ≈3 897 A | ≈2 259 A |
Tenez compte des conditions électriques et d’installation du projet avant d’utiliser ces valeurs de référence pour choisir les câbles.
Le choix économique dépend de la disponibilité des appareillages de commutation, du tracé des câbles, du nombre admissible de conducteurs en parallèle et de la configuration des barres omnibus. L'emplacement du transformateur, le niveau de court-circuit et la topologie de redondance ont également une incidence sur le coût à la tension de raccordement spécifiée. Les deux options doivent respecter les normes d'installation locales.
Les sites disposant d'équipements adaptés et de trajets courts peuvent conserver une tension de 400 V au-delà de 1 MW. Des trajets longs ou un espace limité dans le local basse tension peuvent entraîner des contraintes importantes au niveau des câbles et des appareillages de commutation, même à une puissance inférieure.
La zone d'intervention et les limites de raccordement définies dans le Conception du système BESS C&I déterminer si une tension alternative plus élevée constitue un argument de vente.
Comparer le devis BOS avec le devis BESS
Toute offre relative à des batteries doit comporter un périmètre d’installation CA bien défini. Le devis pour le 400 V doit inclure les câbles parallèles, les appareillages de commutation à courant fort, les barres omnibus et les raccordements, en tenant compte du tracé des câbles et de l'espace nécessaire dans le local BT. Le devis pour le 690 V doit inclure la disposition spécifique des conducteurs et la classe d'appareillage correspondante, ainsi que l'emplacement du transformateur, la main-d'œuvre d'installation et l'encombrement du local électrique.
Comparez les deux propositions en vous basant sur le même champ d'application :
Ensemble BESS + câble + barre omnibus + appareillage de commutation + transformateur + installation + impact sur le local électrique
Effectuez cette comparaison des dépenses d'investissement avant de procéder au calcul BESS LCOS Le modèle de coût sur toute la durée de vie inclut donc les équipements nécessaires au reste du système.
Raccordez le bloc d'alimentation 690 V au réseau moyenne tension (MT) au point de raccordement approprié.
Dans le cadre de grands projets industriels et de raccordement au réseau, on installe généralement un transformateur entre le bloc d'alimentation du système de conversion de puissance (PCS) et le réseau moyenne tension du site ou du réseau public.
Le cheminement conceptuel est le suivant :
5000INTL 690 V CA → transformateur du projet → appareillage MT → raccordement à l'usine ou au réseau
Le rapport de transformation doit permettre de raccorder le côté basse tension (690 V) à la tension spécifique du site. Les raccordements à 10 kV, 11 kV et 33 kV nécessitent des rapports de transformation différents.
La protection s'applique également à l'ensemble de la topologie :
- Protection côté PCS ;
- Service de dépannage LV ;
- protection des transformateurs ;
- disjoncteur MV ;
- mise à la terre ;
- comptage ;
- protection des services publics ;
- logique de fonctionnement et de prévention de l'îlotage, le cas échéant.
La référence Sinexcel mentionnée ci-dessus utilise des barres ou des câbles en cuivre entre les sections BT et MT. Précisez ce type de raccordement, ainsi que le transformateur et les dispositifs de protection adaptés à la topologie du projet MegSolid.
Le Architecture ESS en armoire par rapport à l'architecture ESS en conteneur Cela a une incidence sur l'emplacement de ces interfaces. Plusieurs blocs de 400 V au format armoire et un conteneur de 5 MWh / 690 V ne présentent pas la même topologie de câblage ou de transformateurs.
Sélectionnez le modèle 5000INTL dans le tableau comparatif complet des modèles côté courant alternatif
Les modèles MegSolid présentés ci-dessous appartiennent à différentes classes de puissance et d'énergie. C'est le périmètre d'installation qui détermine la tension alternative la plus adaptée au site.
| État d'avancement du projet | Itinéraire MegSolid | Motif de l'achat |
|---|---|---|
| Une infrastructure d'environ 500 kW / environ 1 MWh et de 400 V peut prendre en charge cette charge | ESSC0500B-1075 | Une puissance de 500 kW / 1,0752 MWh correspond déjà à la catégorie des conteneurs de faible puissance |
| ~1 MW / ~2 MWh avec un courant acceptable de 400 V et un raccordement BT court | ESSC1000B-2150 | 1 MW / 2,1504 MWh permet de maintenir le projet dans une architecture à 400 V |
| Environ 5 MWh, avec une puissance de conversion atteignant 2,7 MW | 5000INTL | Une tension de 690 V réduit le courant côté PCS par rapport à une puissance équivalente à 400 V |
| Le site est alimenté en 400 V, mais un câble et un appareillage de commutation de plusieurs MW s'avèrent excessifs | 5000INTL + transformateur/interface sur mesure | Déplacer la limite de conversion de tension au lieu de faire passer l'intégralité du bloc de 2,7 MW par 400 V |
| Les modifications apportées au transformateur et au site annulent l'avantage du BOS à 690 V | Comparez à nouveau les coûts d'installation complets pour les tensions de 400 V et 690 V | La tension ne doit pas être le seul critère déterminant pour les achats |
Sélectionnez « 5000INTL » là où il est indiqué 2,7 MW / 690 V Cette interface permet de réduire suffisamment les coûts liés au câblage, aux appareillages de commutation et à l'aménagement pour justifier les travaux liés au transformateur et au raccordement sur site. Le devis doit préciser la classe de courant choisie et l'emplacement du transformateur afin que le prix corresponde à l'architecture CA prévue.
Veuillez nous communiquer la tension du site, la configuration du transformateur et le point de raccordement proposé pour le système de stockage d'énergie par batterie (BESS). MegSolid pourra ainsi évaluer la compatibilité initiale du modèle 5000INTL et identifier les interfaces côté courant alternatif qui nécessitent encore une étude technique.
FAQ
Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 690 V peut-il être raccordé directement à un tableau électrique de 400 V ?
Non. La sortie du BESS de 690 V et le tableau de distribution de 400 V fonctionnent à des tensions différentes. Le projet nécessite un transformateur sur mesure ou une autre interface de tension homologuée, ainsi qu’un appareillage de commutation, des dispositifs de protection et une mise à la terre adaptés à la topologie finale.
Pourquoi le courant est-il si élevé pour un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 2,7 MW à 400 V ?
Le courant triphasé augmente lorsque la tension diminue, à puissance réelle et facteur de puissance égaux. Pour un facteur de puissance (PF) = 1, une puissance de 2,7 MW correspond approximativement à 3 897 A à 400 V et à 2 259 A à 690 V. Tenez compte des conditions spécifiques au projet avant de déterminer les courants de conception définitifs.
Est-ce que la tension de 690 V rend le BESS 42% moins cher ?
Non. Le chiffre d'environ 421 TP5T se réfère uniquement à la réduction du courant théorique de ligne lorsque l'on compare une tension de 690 V à une tension de 400 V, à puissance et facteur de puissance égaux. Les coûts liés aux câbles, aux appareillages de commutation, aux transformateurs, aux dispositifs de protection et à l'installation doivent être chiffrés séparément.
Dans quels cas un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 400 V reste-t-il le meilleur choix ?
Une tension de 400 V peut rester la meilleure solution lorsque le bloc d'alimentation est plus petit, que le tracé basse tension est court, qu'un appareillage de commutation adapté existe déjà et que l'ajout d'un autre transformateur ou d'un autre niveau de tension ne permet pas de réaliser d'économies significatives sur les coûts d'exploitation (BOS).
Le MegSolid 5000INTL est-il équipé d'un transformateur MT ?
Les données techniques actuellement publiées concernant le produit 5000INTL définissent un bloc d'alimentation BESS de 690 V CA, mais ne mentionnent pas de transformateur MT intégré au projet. Le transformateur et l'interface côté réseau nécessitent une étude technique spécifique au projet, sauf indication contraire dans le devis validé.
Quelle est la différence entre 5,0159 MWh et 2,7 MW sur le 5000INTL ?
La valeur de 5,0159 MWh correspond à l'énergie nominale. La valeur de 2,7 MW correspond à la puissance nominale en courant alternatif. Une augmentation du nombre de MWh prolonge la durée d'autonomie ; elle n'augmente pas la puissance du PCS au-delà de 2,7 MW.
La tension de 690 V permet-elle de réduire le nombre de câbles CA en parallèle ?
Cela permet de réduire l'intensité de courant à transporter pour une puissance donnée, ce qui peut avoir une incidence sur le nombre de conducteurs ou sur la nécessité d'un montage en parallèle. La configuration réelle du câblage dépend toutefois de la capacité de charge, de la longueur du tracé, de la méthode d'installation, de la température, du regroupement des conducteurs, de la chute de tension et des normes applicables au projet.
Est-il difficile de se procurer un appareillage électrique de 690 V ?
La tension de 690 V correspond à une classe de basse tension industrielle bien établie. ABB, par exemple, propose des ensembles d’appareillage MNS pouvant atteindre 690 V et des barres omnibus d’une intensité nominale de plusieurs milliers d’ampères. La disponibilité effective, la capacité de coupure, le type de séparation et la configuration des disjoncteurs varient en fonction de chaque projet.
Faut-il installer le transformateur à proximité du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?
Le fait de placer le transformateur à proximité peut permettre de raccourcir le tronçon BT où le courant est le plus élevé. La configuration du site, le type de transformateur, les séparations coupe-feu, le tracé des câbles, l'accès pour la maintenance, les pertes et l'architecture MT sont autant de facteurs qui influent sur le choix de l'emplacement optimal.
Un projet de 5 MWh peut-il utiliser plusieurs conteneurs de 400 V à la place d'un seul 5000INTL de 690 V ?
Oui, à condition que la puissance, l’énergie, la redondance, le courant, les appareillages de commutation et l’architecture de câblage requis permettent cette configuration. Comparez l’ensemble des équipements BOS installés pour les quantités de conteneurs requises.
Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 690 V peut-il être utilisé sur des sites industriels européens ?
Oui, sous réserve du respect des normes du projet et de la conception du raccordement. La tension de 690 V correspond à une classe d’équipements industriels basse tension reconnue, mais le système de stockage d’énergie par batterie (BESS) doit tout de même être intégré au transformateur du site, à l’appareillage de commutation, aux dispositifs de protection et aux exigences du réseau électrique.
Le 5000INTL peut-il être raccordé à un site de 11 kV, 20 kV ou 33 kV ?
En principe, via un transformateur et une interface MT spécifiques au projet. Le rapport de transformation requis et l'appareillage de commutation dépendent à la fois de la limite du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) à 690 V et de la tension réelle du site ; la norme 5000INTL ne définit pas à elle seule cet équipement MT.
Une architecture BESS 690 V (tension continue) vers moyenne tension est-elle déjà utilisée dans le secteur du stockage d'énergie ?
Oui. Les équipements disponibles sur le marché comprennent des stations de stockage de plusieurs mégawatts dotées d'un transformateur de 690 V côté basse tension et de sorties moyenne tension. Cela confirme que l'architecture est bien établie, même si chaque projet MegSolid nécessite tout de même la conception de son propre transformateur et de ses propres dispositifs de protection.