Le dimensionnement du système BESS d’entrepôt commence par la demande restante après la planification des chargeurs de chariots élévateurs, mesurée selon les mêmes intervalles que les charges liées au système CVC et aux quais de chargement. La puissance fournie par le système PCS doit couvrir l’excédent au-delà de l’objectif d’importation, tandis que l’énergie stockée dans les batteries doit maintenir cette réduction jusqu’à ce que la demande diminue. La batterie doit également disposer d’une marge de charge suffisante pour se recharger avant le prochain quart de travail.
Déterminer la cible d'importation et le pic résiduel
La facturation liée aux changements d'équipe peut coïncider avec l'activité estivale des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) et des quais de chargement pendant la période prise en compte pour le calcul de la facture liée à la demande. Utilisez le tarif et le profil de charge mesuré pour déterminer la réduction dont l'entrepôt a besoin :
| Historique du site | Utilisation à des fins de conception |
|---|---|
| Période de facturation, tarif $/kW-mois, tranches horaires et clauses de progressivité | Sélectionnez la cible d'importation et identifiez les intervalles à surveiller |
| Planning des chariots élévateurs et des équipements de manutention après gestion des chargeurs, coordonné avec les besoins en CVC et aux quais de chargement | Déterminez la puissance coïncidente restante au-dessus de la cible |
| Douze mois de demande par intervalle, y compris les charges en heures creuses | Calculer la durée de la décharge et le temps de recharge disponible |
Le MEGA TS PCS doit respecter la réduction de puissance d'importation requise en kW dans les limites de sa puissance nominale en kVA, tandis que la capacité de la batterie en kWh détermine la durée pendant laquelle la décharge peut se poursuivre.
Entrepôts pouvant recourir au stockage pour lisser les pics de demande
Le stockage destiné à l’écrêtement des pics convient aux pics de courte durée entre lesquels il existe une capacité de recharge disponible. Un déficit de capacité continu nécessite une modernisation de l’infrastructure.
| Adéquation | Modèle type d'entrepôt | Conséquences sur la conception |
|---|---|---|
| Élevé | De brefs pics l'après-midi avec une recharge en heures creuses ; la recharge des chariots élévateurs coïncide avec les pics de consommation du système CVC et du tarif horaire ; les pics liés aux changements d'équipe sont prévisibles | Calcul de la taille des PCS résiduels et de l'énergie après la gestion du chargeur |
| Faible | Déficit constant pendant la majeure partie de la journée ; absence de capacité de réserve du réseau ou des installations photovoltaïques pour la recharge ; appareillage de commutation ou transformateurs systématiquement sous-dimensionnés | Il vaut mieux moderniser l'infrastructure ; le stockage ne fait que déplacer le problème |
| Cas d'utilisation différent | Risque lié à la température des produits stockés en chambre froide ; dépôt dédié à la flotte de véhicules électriques avec des délais de SOC au départ | Accès aux guides relatifs aux applications associées |
Les exploitants peuvent utiliser le système BESS pour couvrir les besoins de recharge liés aux changements d'équipe ou les pics de consommation des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) en fin d'après-midi, en attendant la mise à niveau d'un transformateur, à condition que les périodes de faible charge permettent la recharge. En cas de déficit continu, la batterie atteindra son niveau de charge (SOC) minimal tant que le réseau restera sous contrainte. Révision Comment le système BESS peut permettre de reporter la modernisation d'un transformateur.
La conservation en chambre froide fait partie de la Guide sur l'alimentation de secours BESS pour les entrepôts frigorifiques. Des dépôts dédiés à la flotte de camions électriques devraient voir le jour Conception d’un système BESS pour la recharge d’une flotte de véhicules électriques sans modernisation du réseau électrique.
Facturation à la demande, tarification des chariots élévateurs et systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC)
Superposez les charges de l'entrepôt sur la période de facturation du service public afin d'identifier les activités qui contribuent au pic de consommation.
Frais liés à la consommation des services publics et pics de consommation selon les tarifs horaires
De nombreux tarifs commerciaux calculent la puissance facturée à partir de la moyenne la plus élevée en kW sur un intervalle défini, généralement de 15 minutes, et certains appliquent également des mécanismes de « ratchet » qui maintiennent une redevance de puissance élevée pour les mois suivants. Le Rapport d'évaluation du stockage commercial du NREL (NREL/TP-6A20-69016) décrit les frais liés à la demande comme des pics périodiques que le système de stockage peut viser lorsque la période de facturation est courte et répétitive, et le FEMP du DOE Évaluer les différentes options tarifaires proposées par votre fournisseur d'énergie Ce guide explique comment la demande et les composantes du tarif énergétique déterminent les méthodes de réduction qu'il convient de modéliser.
L'intervalle de facturation, le tarif en fonction de la demande et les clauses de progressivité déterminent quelles parties du profil de charge sont prises en compte pour le dimensionnement. Un pic qui se répète tout au long de la saison peut justifier une capacité de batterie différente de celle requise pour un pic provoqué par un événement d'exploitation exceptionnel.
Recharge des chariots élévateurs électriques et des équipements de manutention
Les chariots élévateurs électriques, les chariots à mât rétractable et les transpalettes constituent souvent la principale source de demande contrôlable dans un entrepôt non réfrigéré. La recharge ponctuelle ou la recharge simultanée en fin de service peut concentrer de nombreux chargeurs sur un même créneau horaire, représentant généralement des dizaines, voire des centaines de kilowatts. Ces chiffres ne sont donnés qu'à titre indicatif ; le dimensionnement définitif nécessite la liste des chargeurs du site et la diversité mesurée.
La capacité d'accueil des batteries des véhicules, la courbe de charge et le temps de maintien influencent le nombre de chargeurs pouvant fonctionner simultanément à pleine puissance. Les opérateurs peuvent échelonner les démarrages, limiter la charge totale pendant les périodes de forte demande et reporter la charge en masse pendant la nuit lorsque les horaires des véhicules le permettent. Il convient de séparer les véhicules prioritaires de ceux qui peuvent attendre.
Le pic restant comprend la demande liée au système CVC et aux quais de chargement au cours de la même période. Les résidus inférieurs à 100 kW après gestion des chargeurs peuvent convenir à la Système de stockage d'énergie en armoire extérieure de 100 kW / 215 kWh (ESSA0100B-0215).
Pics de consommation du système de chauffage, de ventilation et de climatisation, notamment les après-midis d'été
Dans de nombreux centres de distribution situés dans des régions au climat chaud, la demande en CVC de l’après-midi coïncide avec les plages horaires de pointe des fournisseurs d’énergie. Le refroidissement peut contribuer de manière significative au pic facturé lorsqu’il coïncide avec les opérations de chargement et d’activité aux quais. Les facteurs déterminants comprennent la température extérieure de conception, les apports solaires par le toit et les murs, les ouvertures des portes de quai, l'éclairage et la chaleur interne, ainsi que le point de consigne ou la stratégie de régulation par paliers. Ne tenez compte des charges liées aux quais, aux convoyeurs ou aux trieurs que lorsque les données par intervalle montrent une coïncidence mesurable avec le pic facturé.
Construire un profil de pics coïncidents à partir de données par intervalles
Le profil de charge nécessite les données relatives au point de raccordement fournies par le gestionnaire de réseau à la fréquence de facturation, la demande de l'installation toutes les 1 à 15 minutes, les relevés des circuits des chargeurs et les tendances des circuits CVC ou du système de gestion technique du bâtiment (GTB), ainsi que la production photovoltaïque le cas échéant. Ces données permettent d'identifier les charges à l'origine du pic facturé et la durée de leur chevauchement.
- 1. Identifiez les plages horaires les plus demandées sur une période de douze mois et classez-les par saison et par service, en distinguant les jours de semaine des week-ends.
- 2. Superposer les contributions des chargeurs, des systèmes CVC et des stations d'accueil. En l'absence de comptage secondaire, documenter les hypothèses de répartition utilisées pour reconstituer les charges.
- 3. Calculez l'excédent par rapport à l'objectif d'importation et sa durée, puis vérifiez la marge de recharge pour ces mêmes jours d'exploitation.
\text{Puissance de décharge requise du BESS} = \text{demande simultanée prévue} - \text{limite d'importation cible}
La cible peut être un seuil de redevance liée à la consommation choisi en fonction du retour sur investissement, une limite de fonctionnement d'un transformateur ou d'un disjoncteur, un plafond d'interconnexion fixé par le réseau de distribution, ou encore une politique d'exploitation interne prévoyant une marge technique. Un calendrier fixe ne suffit pas ; le système de gestion de l'énergie (EMS) doit suivre les données en temps réel du compteur situé au point de raccordement.
Scénario logistique en climat chaud
Dans un centre logistique pris comme exemple, la recharge des équipements de manutention (MHE) lors des changements d’équipe coïncide avec le fonctionnement du système CVC en été. Un excédent de 180 à 250 kW après la mise en service progressive des chargeurs justifie l’étude d’un système de conversion de puissance (PCS) de type MEGA0250TS ; un seul ESSA0100B-0215 de 100 kW ne suffit pas à couvrir ce besoin. Le calcul de deux heures présenté ci-dessous repose sur des charges hypothétiques et non sur les résultats d’exploitation d’une installation client vérifiée.
Exemple concret de calcul de taille
Cet exemple part du principe que les charges et l'objectif d'importation suivants coïncident :
| Contribution technique | Valeur illustrative |
|---|---|
| Base / Équipements de manutention / CVC / Quai de chargement | 720 / 210 / 160 / 40 kW |
| Prévision de la demande concomitante | 1 130 kW |
| Cible d'importation sélectionnée | 900 kW |
| Déficit de capacité / durée | 230 kW / 2,0 heures |
720 + 210 + 160 + 40 = 1{,}130\text{ kW} ; \quad \text{Puissance de décharge requise du BESS} = 1{,}130 - 900 = 230\text{ kW}
La puissance de sortie doit rester à 230 kW tant que la demande reste à 1 130 kW. A PCS de la classe des 250 kW laisse un marge de 20 kW, qui doit tenir compte des erreurs de prévision, des variations de charge et de la demande auxiliaire sans compromettre les besoins en puissance réactive.
Pour un déficit constant de 230 kW durant 2,0 heures, la batterie doit fournir 460 kWh en courant alternatif. Prenons, à titre d'exemple, une plage d'état de charge (SOC) utile de 80% et un facteur de conversion de décharge de 90% :
| Étape de calcul | Exemple de résultat |
|---|---|
| Énergie électrique CA requise | 460 kWh |
| SOC utilisable / conversion | 80% / 90% |
| Énergie nominale préliminaire | ≈ 639 kWh |
| Orientations préliminaires concernant le PCS | Catégorie 250 kW |
\text{Énergie nominale préliminaire} = 460 \div 0,80 \div 0,90 \approx 639 \text{ kWh}
Le 639 kWh (résultat provisoire) Il faut toutefois tenir compte des marges liées à la dégradation, aux effets de la température, aux équipements auxiliaires, à l’incertitude des prévisions et à toute réserve de secours. Un système MEGA PCS de 250 kW, doté d’une capacité de batterie comprise entre 650 et 800 kWh environ, pourrait convenir dans cet exemple, la capacité finale étant déterminée par ces exigences d’exploitation.
Vérifier la recharge nocturne
L'exploitant doit reconstituer l'énergie consommée pendant le pic avant le prochain événement. Limiter la recharge à l'objectif d'importation, déduction faite de la charge de l'installation et de la marge technique, en ne comptabilisant séparément les charges prioritaires que si le chiffre de l'installation ne les inclut pas.
À titre d'exemple, prenons une période nocturne avec une limite d'importation de 900 kW, une demande totale de l'installation de 670 kW et une marge technique de 50 kW. Les 180 kW restants, répartis sur cinq heures, correspondent à une marge théorique de recharge en courant alternatif de 900 kWh.
La décharge de 460 kWh en courant alternatif prélève environ 511 kWh de la batterie, selon le facteur de conversion de décharge supposé de 90%. Le rétablissement du SOC nécessite de l'énergie supplémentaire provenant du réseau pour compenser les pertes de charge et alimenter les systèmes auxiliaires. Il convient de prendre en compte le rendement de charge afin de vérifier si la marge de 900 kWh permet de rétablir le SOC avant le prochain pic.
Une recharge insuffisante nécessite une révision du programme de recharge ou de l'objectif d'importation, une vérification de l'excédent photovoltaïque ou un renforcement des infrastructures. En cas de déficit avoisinant les 250 kW, examinez le Système de conversion de puissance MegSolid (30 à 500 kW PCS) les limites du modèle avant de définir le calendrier d'exploitation.
Utilisez ce bouton pour envoyer par e-mail la période de facturation, la cible d'importation, le profil des pics saisonniers et le planning des chargeurs gérés.
MegSolid peut fournir une estimation de la puissance (PCS en kW) et de l'énergie de la batterie (en kWh) pour le pic résiduel, en tenant compte de la plage horaire disponible pour la recharge nocturne.
Priorités des services médicaux d'urgence en cas d'incident dans un entrepôt
Le système de gestion de l'énergie (EMS) doit suivre les données en temps réel du compteur au point de raccordement, dans les limites du réseau électrique et des équipements, tout en conservant un niveau de charge (SOC) suffisant pour faire face au prochain pic prévu. Une décharge suivant un programme TOU fixe peut laisser trop peu d'énergie pour la recharge prévue lors du changement d'équipe.
Limiter ou échelonner les charges des chariots élévateurs à décharge différée avant d’augmenter la décharge de la batterie. Le personnel d’exploitation doit approuver tout échelonnement des charges des systèmes CVC. Autoriser la recharge dans la limite de la marge d’importation disponible et utiliser l’énergie restante pour l’arbitrage tarifaire en fonction de l’heure, après avoir réservé les besoins pour le prochain pic.
Associez le résidu à un système MegSolid
Utilisez la puissance résiduelle en kW et la durée de décharge pour choisir la configuration MegSolid :
| Résultats du site | Gamme de produits MegSolid | Ce qu'il permet de faire sur le site | Limite à confirmer |
|---|---|---|---|
| La puissance résiduelle après la gestion du chargeur reste inférieure à environ 100 kW | ESSA0100B-0215, 100 kW / 215,04 kWh | Armoire d'extérieur compacte pour la réduction des pics résiduels à 400 V | Énergie disponible pendant la durée de pointe, installation IP54 et gestion de l'énergie (EMS) au niveau du chargeur |
| Une plage de puissance plus large autour de la catégorie 100-125 kVA | Système MegSolid 261,24 kWh à refroidissement par liquide | Ajoute une marge d'énergie nominale grâce à un refroidissement par liquide contrôlé ; extension en parallèle disponible | Capacité en puissance réelle de 125 kVA, déclassement en fonction de la température ambiante et définition de l'énergie utilisable |
| Pics résiduels dans la bande de 150 à 500 kW | MEGA TS PCS, 30–500 kW avec l'énergie fournie par les batteries spécifiques au projet | Permet à la puissance PCS de suivre la puissance résiduelle tout en conservant l'indépendance de l'énergie | Marge prévue, marge de recharge et adaptation courant continu/batterie |
| Pics de forte consommation d'énergie s'étendant sur plusieurs heures ou à l'échelle d'un campus | ESSC0500B-1075 / ESSC1000B-2150 | Déplace le projet vers un bloc « Énergie et alimentation » conteneurisé | Encombrement, capacité du transformateur, protection et conditionnement |
Caractéristiques techniques des modèles et limites d'installation
| Modèle | Puissance nominale | Énergie / notes |
|---|---|---|
| ESSA0100B-0215 | 100 kW | 215,04 kWh ; 1P240S LFP 280 Ah ; IP54, refroidissement par air ; 2 450 × 1 550 × 2 400 mm |
| 261,24 kWh, refroidissement par liquide | 125 kVA | LFP 314 Ah / 1P260S ; IP54 ; −20 à 55 °C (déclassement au-delà de 45 °C) ; montage en parallèle jusqu'à 10 unités |
| MEGA0100TS / 0150TS / 0250TS / 0500TS | 100 / 150 / 250 / 500 kW | Puissance apparente maximale : 110 / 165 / 275 / 550 kVA ; PF : 1 en retard – 1 en avance ; THDi < 3% |
| ESSC0500B-1075 | 500 kW | Conteneur refroidi par air de 1,0752 MWh |
| ESSC1000B-2150 | 1 000 kW | Conteneur refroidi à l'air de 2 1504 MWh |
Pour les pics résiduels proches de 100 kW, voir Comment choisir un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) extérieur de 100 kW / 215 kWh pour un site C&I.
Essais de contrôle avant réception
Le FAT doit simuler des pics de demande afin de tester les limitations d'importation, les plafonds par groupe de chargeurs, la réserve de SOC et le système de secours en cas de perte de comptage. Le SAT vérifie ensuite les contrôles installés lors des changements d'équipe et des pics de consommation du système CVC, puis procède à la récupération du SOC pendant la nuit. Voir le Guide des essais de réception en usine BESS avant de s'accorder sur les critères d'acceptation.
Comparez les configurations possibles de l'exemple de 230 kW en fonction de l'énergie utilisable, de la marge d'exploitation du PCS et du temps de récupération nocturne, en utilisant les mêmes hypothèses de charge.
Vérifier la conformité du système sélectionné avec le profil de charge
Le test de la configuration choisie par rapport aux données d'intervalles saisonniers met en évidence des déficits de puissance que l'énergie supplémentaire fournie par les batteries ne peut pas compenser. Dans l'exemple illustré d'un déficit de 230 kW, un PCS de 100 kW associé à une capacité de 650 kWh laisse encore un excédent de 130 kW par rapport à l'objectif d'importation.
Le modèle de charge doit tenir compte de la courbe de charge progressive et des démarrages échelonnés. Vérifiez les périodes de pointe ainsi que la récupération du niveau de charge (SOC) pendant la nuit qui suit chacune d'entre elles ; les moyennes annuelles peuvent masquer à la fois les déficits de puissance et les recharges insuffisantes. Le Évaluation de la modernisation d'un transformateur explique les justifications requises lorsque la batterie retarde la mise en place des renforts.
Il convient de prendre en compte la protection du site, les installations de commutation, les travaux de génie civil et la mise en service lors de la comparaison des coûts des configurations répondant aux exigences en matière de charge saisonnière et de recharge.
Utilisez ce bouton pour envoyer par e-mail les données vérifiées concernant la puissance résiduelle en kW, la durée du pic de consommation et la marge de recharge pour les périodes de plus forte demande.
MegSolid peut fournir une comparaison entre l'ESSA, le système à refroidissement liquide de 261,24 kWh, le MEGA TS avec une capacité de batterie adaptée au projet, et les options de conteneurs ESSC, en fonction d'un même profil de charge.
FAQ
Dans quels cas un entrepôt de distribution a-t-il besoin d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?
Lorsque les intervalles de facturation à la demande, la recharge des chariots élévateurs et les systèmes CVC génèrent des pics de consommation courts, récurrents et simultanés, et que la batterie peut se recharger avant le pic suivant. Les déficits continus nécessitent généralement une modernisation des infrastructures.
Le dimensionnement du système BESS doit-il se faire en fonction de la puissance nominale totale des chargeurs de chariots élévateurs ?
Non. Déterminez la demande de recharge simultanée à partir de mesures ou d'une modélisation prudente après gestion par le chargeur, puis soustrayez la marge de capacité disponible du réseau par rapport à l'objectif de demande.
Qu'est-ce qui est le plus important pour réduire la redevance liée à la consommation : le kW ou le kWh ?
Les deux. La puissance (PCS en kW) détermine dans quelle mesure la demande peut être réduite, tandis que la capacité de la batterie (en kWh) détermine si cette réduction peut être maintenue pendant toute la durée de la période de facturation et pendant la durée du pic nominal.
La programmation des chargeurs peut-elle rendre inutile le recours à un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?
Parfois. Si la recharge échelonnée et la recharge nocturne en masse permettent d'éliminer les pics de consommation facturables sans risque opérationnel, le stockage n'est peut-être pas nécessaire. Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) restent utiles lorsque des coïncidences résiduelles avec les charges des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) ou des quais de chargement persistent.
Une armoire de 215,04 kWh peut-elle alimenter à elle seule tout un centre de distribution ?
Uniquement lorsque la puissance résiduelle requise par le système PCS reste inférieure à 100 kW et que l'énergie disponible couvre la durée de pointe vérifiée. De nombreux entrepôts ont besoin d'un système PCS plus puissant, doté d'une capacité de batterie adaptée à leur projet.
Que se passe-t-il si le BESS ne peut pas se recharger pendant la nuit ?
La batterie risque d'entamer la prochaine période de pointe avec un niveau d'énergie insuffisant. Pour rétablir le cycle quotidien, il faut augmenter la capacité d'importation, disposer d'un excédent photovoltaïque vérifié, réduire la charge de recharge différée ou revoir l'objectif de demande avant d'augmenter la capacité de la batterie.
Comment déterminer la taille d'un système BESS en fonction des frais liés à la consommation des entrepôts ?
Établissez un profil de crête coïncidente, soustrayez la limite d'importation cible pour obtenir la puissance PCS, multipliez la puissance résiduelle par la durée de la crête pour obtenir l'énergie CA, puis ajustez le kWh nominal en fonction de la plage de SOC, des pertes, de la dégradation et de la recharge.
Quel système MegSolid convient le mieux à un pic résiduel dans un entrepôt ?
Le modèle ESSA0100B-0215 convient à des charges résiduelles avoisinant les 100 kW et une puissance nominale de 215 kWh. Le système à refroidissement par liquide de 261,24 kWh offre une marge énergétique supplémentaire dans une classe de puissance similaire. Les systèmes PCS de la classe MEGA0250TS, avec une capacité énergétique adaptée au projet, conviennent aux puissances résiduelles comprises entre 230 et 250 kW. Les conteneurs ESSC sont destinés aux sites de plus grande envergure, après vérification de l’infrastructure.
Quelle quantité de données d'intervalle est nécessaire pour dimensionner un système BESS d'entrepôt ?
Utilisez les données de demande par intervalle de douze mois pour les services publics et recoupez les périodes de demande maximale avec les relevés des chargeurs, des systèmes CVC et des quais de chargement. Ces mêmes journées d'exploitation devraient également permettre de déterminer s'il existe une marge d'importation suffisante pour rétablir le niveau de charge (SOC) avant la prochaine équipe.
Une capacité supplémentaire de la batterie en kWh peut-elle compenser un PCS sous-dimensionné ?
Non. L'énergie de la batterie prolonge la durée de décharge, tandis que la puissance du PCS détermine la réduction instantanée maximale. Dans l'exemple des 230 kW, un PCS de 100 kW laisse encore 130 kW au-dessus de l'objectif d'importation, même lorsqu'il est associé à une batterie plus puissante.
Comment prendre en compte la demande liée aux systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) dans le dimensionnement d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) destiné à un entrepôt ?
Tenez compte de la demande liée au système CVC lorsque les enregistrements par intervalle ou du système de gestion technique du bâtiment (GTB) indiquent qu'elle coïncide avec la recharge des chariots élévateurs et l'activité sur les quais pendant la période de pointe facturée. Le refroidissement saisonnier de l'après-midi peut modifier à la fois la puissance requise du PCS et la durée de décharge.
Est-ce qu'un modèle ESSA0100B-0215 convient à l'exemple de l'entrepôt de 230 kW ?
Non. Sa puissance nominale de 100 kW ne permet pas de couvrir un pic résiduel de 230 kW. Cet exemple suggère d'opter pour un système de stockage d'énergie (PCS) de la classe des 250 kW, dont la capacité de la batterie serait dimensionnée en fonction d'un événement d'une durée de deux heures et de la fenêtre de recharge vérifiée.
Quels sont les éléments à vérifier avant de choisir un conteneur ESSC pour un entrepôt ?
Vérifier l'empreinte au sol, la capacité du transformateur et de l'appareillage de commutation, le schéma de protection, la tension de raccordement, l'énergie utilisable et le parcours de recharge nocturne. La capacité du conteneur doit être évaluée en fonction du profil de charge saisonnier, plutôt que d'être déterminée uniquement à partir de la valeur en MWh indiquée sur la plaque signalétique.