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Comment dimensionner un système de secours BESS pour les charges de réfrigération en stockage à basse température

Un entrepôt frigorifique ne doit pas dimensionner son BESS à partir de la puissance nominale totale des compresseurs.

La conception correcte commence par les limites de température des produits, le temps de maintien mesuré des chambres, les charges frigorifiques critiques, la demande de démarrage des compresseurs et la durée de secours électrique requise.

MegSolid évalue les projets de stockage frigorifique en séparant deux caractéristiques :

Un BESS peut alimenter les commandes, les ventilateurs d'évaporateur, les pompes de frigorigène et certains compresseurs. Il n'a pas toujours besoin de faire fonctionner chaque compresseur, résistance de dégivrage et charge auxiliaire pendant une coupure.

Demandez une évaluation préliminaire BESS pour entrepôt frigorifique

Soumettez les données suivantes :

L'examen préliminaire peut fournir :

Le BESS est-il la bonne solution de secours ?

Le BESS est le plus performant lorsque la charge frigorifique peut être divisée en groupes critiques et différables.

Conditions du projetAdéquation du BESSOrientation recommandée
Le groupe électrogène a besoin de 30 secondes à 10 minutes pour accepter la chargeÉlevéUtiliser le BESS comme relais
Coupures réseau courtes et fréquentesÉlevéSecours critique piloté par batterie
La charge frigorifique critique peut être réduiteÉlevéBESS à charges étagées
L'ensemble de l'installation frigorifique doit fonctionner 8 à 12 heuresFaible en solution autonomeGroupe électrogène ou système hybride
Le groupe électrogène existant est fiable mais lentÉlevéBESS plus groupe électrogène
Un stockage thermique est déjà installéÉlevéCoordonner le stockage électrique et thermique
Le démarrage du compresseur dépasse les kVA du PCSConfiguration inadaptéeAjouter un VFD, un démarreur progressif ou un PCS plus puissant
Aucune limite de température vérifiée ni donnée de maintienInformations insuffisantesTerminer d'abord l'évaluation thermique

Le système de stockage d'énergie doit protéger le processus frigorifique sans sauvegarder inutilement l'ensemble de l'installation.

La méthode de dimensionnement BESS en quatre couches pour le stockage frigorifique

MegSolid ne dimensionne pas un BESS de stockage frigorifique à partir des seuls kW des compresseurs.

Le projet est évalué selon quatre couches d'ingénierie.

Couche de dimensionnementQuestion d'ingénierieRésultat requis
Risque thermiqueCombien de temps chaque chambre peut-elle rester dans sa limite de température ?Durée maximale de coupure admissible
Charge critiqueQuelles commandes, quels ventilateurs, pompes et compresseurs doivent fonctionner ?Puissance de fonctionnement critique
Puissance transitoireQuelle est la demande de démarrage maximale d'un compresseur ?kW et kVA requis du PCS
Durée d'énergiePendant combien de temps les charges sélectionnées doivent-elles fonctionner ?kWh utilisables et nominaux requis

Cette méthode évite deux erreurs d'achat courantes :

Classer les charges frigorifiques avant de calculer la capacité de la batterie

Les charges d'un entrepôt frigorifique doivent être réparties selon leur priorité opérationnelle.

Load TierÉquipements typiquesStratégie de secours
Niveau 1 : commande continueAutomates, capteurs, alarmes, communications et armoires de commandeMaintenir en continu
Niveau 2 : réfrigération critiqueVentilateurs d'évaporateur, pompes de frigorigène et certains compresseursSoutenir selon le risque de température
Niveau 3 : charge différableCompresseurs non critiques, résistances de dégivrage, éclairage et auxiliairesDélester ou rétablir plus tard

La classification finale dépend du produit stocké.

La viande congelée, les produits pharmaceutiques, les produits frais et les produits laitiers réfrigérés ont des exigences de température et de récupération différentes.

L'USDA retient 40°F ou moins comme référence générale pour les aliments réfrigérés et 0°F ou moins pour les aliments congelés. Les projets industriels doivent néanmoins appliquer les limites réglementaires, HACCP et clients propres à chaque produit, plutôt que de traiter ces valeurs générales comme des critères de conception finaux de l'entrepôt.

Le temps de maintien doit être mesuré pour l'entrepôt réel

Le temps de maintien d'une chambre froide ne peut pas être tiré d'un tableau de réfrigérateur domestique ni d'une hypothèse sectorielle générique.

Cela dépend :

La preuve privilégiée est constituée des données d'enregistreurs de température d'une coupure antérieure ou d'un arrêt de réfrigération contrôlé.

En l'absence de données mesurées, l'ingénieur frigoriste doit calculer une courbe de montée en température prudente à partir de l'enveloppe de la chambre et de la masse thermique stockée.

Le dossier d'ingénierie doit inclure :

BESS, groupe électrogène ou stockage d'énergie thermique ?

Ces technologies remplissent des fonctions différentes.

TechnologieFonction principalePrincipale limite
BESSFournit une puissance électrique immédiateLa durée dépend de la capacité de la batterie
Générateur dieselSoutient les longues coupures électriquesNécessite démarrage, carburant et maintenance
Stockage d'énergie thermiqueStocke le froid pour un usage ultérieurN'alimente pas les commandes, ventilateurs ou pompes
BESS plus groupe électrogèneRéponse immédiate et soutien de longue duréeNécessite des commandes coordonnées
BESS plus stockage thermiqueRéduit la demande électrique et la demande de refroidissementIntégration système plus complexe

Le DOE définit le stockage d'énergie thermique comme le stockage de chaleur ou de froid pour un usage ultérieur. Il peut restituer directement l'énergie thermique stockée pour le contrôle de la température et réduire la demande électrique pendant les périodes de pointe ou les coupures.

Le BESS et le stockage thermique sont donc complémentaires.

Un projet nécessitant une configuration batterie hybride à l'état solide doit identifier le modèle exact et la nomenclature (BOM) du projet. Les caractéristiques de chimie ne doivent pas être transposées d'une famille de produits à une autre.

Exemple de dimensionnement d'un BESS pour stockage frigorifique

Supposons qu'un entrepôt de produits surgelés présente les conditions thermiques préliminaires suivantes.

Donnée thermiqueValeur indicative
Température normale de la chambre de congélation−18°C
Limite maximale de fonctionnement du projet−12°C
Temps de maintien modélisé sans réfrigération active75 minutes
Durée de protection requise en cas de coupure2 heures
Stratégie retenueCommandes, circulation et un compresseur critique

Ces valeurs thermiques sont données à titre d'illustration.

Le dimensionnement final requiert une réponse en température mesurée ou modélisée pour la chambre, le produit et les conditions ambiantes réels.

La classification des charges frigorifiques est la suivante :

Groupe de chargesPuissance indicative
Commandes, capteurs et communications15kW
Ventilateurs d'évaporateur et pompes de frigorigène45kW
Un circuit de compresseur critique120 kW
Compresseurs non critiques et auxiliaires220kW
Charge frigorifique installée totale400kW
Charge de secours critique sélectionnée180 kW

Le BESS alimente 180kW plutôt que l'ensemble de l'installation de 400kW.

Calcul de la relève du groupe électrogène

Supposons que le groupe électrogène ait besoin de dix minutes pour démarrer, se synchroniser et accepter la charge frigorifique.

Énergie AC requise = 180kW × 10 ÷ 60 = 30kWh

Le besoin en énergie est faible, mais le PCS doit tout de même alimenter la totalité de la charge critique.

Le PCS doit également tolérer :

Un PCS de classe 250kW peut donc constituer une orientation préliminaire plus pratique qu'un PCS de puissance exactement égale à 180kW.

Calcul du secours sur deux heures

Pour deux heures de soutien de la réfrigération critique :

Énergie AC requise = 180kW × 2h = 360kWh

Avec une fenêtre SOC utile indicative de 80 % et un facteur de conversion de 90 % :

Énergie nominale préliminaire = 360kWh ÷ 0.80 ÷ 0.90 = 500kWh

L'orientation préliminaire devient :

Il s'agit d'une plage d'ingénierie initiale, et non d'un devis définitif.

Le démarrage des compresseurs doit être vérifié séparément

Un compresseur de 120kW peut nécessiter nettement plus de 120kVA pendant l'accélération.

Le projet doit examiner :

Une grande batterie ne peut pas corriger un PCS sous-dimensionné.

Les entreprises EPC du stockage frigorifique peuvent consulter guide d'ingénierie du démarrage de moteurs par BESS avant de choisir la puissance du convertisseur.

Éviter le redémarrage simultané des compresseurs

Tous les circuits de compresseurs ne doivent pas redémarrer immédiatement lorsque l'alimentation réseau ou groupe électrogène devient disponible.

Une séquence de reprise contrôlée est la suivante :

Le onduleur de stockage d'énergie, le BMS, l'EMS, le contrôleur de réfrigération et le contrôleur du groupe électrogène doivent échanger l'état de fonctionnement et les limites de puissance.

La matrice détaillée des signaux peut suivre le Guide sur l'architecture de communication entre le BMS et l'EMS.

Orientation produit MegSolid préliminaire

Les projets de stockage frigorifique doivent utiliser des systèmes industriels plutôt que de dimensionner à partir d'un Stockage d'énergie résidentiel produit destiné aux charges domestiques.

L'orientation industrielle préliminaire est la suivante :

Exigence de secours critiqueOrientation produit préliminaire
Jusqu'à 100 kWÉvaluez l'ESSA0100B-0215
Environ 125kVAÉvaluez le système refroidi par liquide 261,24kWh
150–250kWÉvaluez le MEGA0150TS ou le MEGA0250TS
250–500kWÉvaluez le MEGA0250TS ou le MEGA0500TS
500kW–1MW ou secours de plusieurs heuresÉvaluer le BESS en conteneur ESSC
Plusieurs zones de températureComparer armoires distribuées et conteneurs centralisés

Le le stockage d'énergie C&I La catégorie de produits constitue le point de départ pertinent pour les projets de réfrigération industrielle.

ESSA0100B-0215

L'ESSA0100B-0215 est donné pour 100kW AC et 215.04kWh. Ses données examinées indiquent des cellules LFP, une batterie nominale de 768V et un taux de charge/décharge de 0.5C à 25°C.

L'armoire utilise un refroidissement par air intelligent, dispose d'un boîtier IP54 et indique une plage de fonctionnement de 0–45°C.

Elle ne doit être envisagée que lorsque les exigences critiques de fonctionnement et de démarrage restent dans les capacités vérifiées du système.

Configurations de plus forte puissance

Le système de 261.24kWh est donné pour 125kVA et utilise des cellules LFP de 314Ah avec refroidissement liquide. La source indique une plage de fonctionnement de −20–55°C, avec déclassement au-delà de 45°C.

Les modèles MEGA PCS comprennent des puissances de 150kW, 250kW et 500kW. La plateforme indique un THD du courant réseau inférieur à 3 %, un facteur de puissance réglable et un fonctionnement automatique raccordé au réseau/autonome.

Pour les entrepôts plus grands et les parcs frigorifiques, la série ESSC comprend des systèmes de 500kW/1.0752MWh et 1MW/2.1504MWh.

Le Stockage d'énergie commercial et industriel L'architecture doit être choisie à partir du profil de charge critique vérifié plutôt qu'à partir de la capacité frigorifique installée totale.

Fiche de données de dimensionnement BESS pour stockage frigorifique

La première demande ne doit réclamer que les données nécessaires à l'évaluation préliminaire de viabilité.

Requis pour la revue initiale

Recommandé pour l'ingénierie détaillée

La réponse d'ingénierie qui en résulte doit fournir :

Le FAT et le SAT doivent tester la séquence de réfrigération

Un essai de décharge de batterie en régime permanent ne prouve pas les performances de secours d'un entrepôt frigorifique.

Le FAT doit simuler :

Le SAT doit vérifier :

Le périmètre de réception peut faire référence au Guide des essais de réception en usine (FAT) des BESS.

Recommandation finale en matière de passation de marchés

Un BESS pour stockage frigorifique doit être dimensionné à partir du risque thermique mesuré, de la puissance frigorifique critique, de la demande de démarrage des compresseurs et de la durée de fonctionnement requise.

La procédure à suivre est la suivante :

L'objectif n'est pas d'alimenter chaque circuit frigorifique.

Il est de maintenir les produits critiques dans leur plage de température approuvée avec le plus petit MegSolid système fiable répondant aux conditions vérifiées du projet.

FAQ

Pas nécessairement. Il doit alimenter la combinaison minimale de compresseurs, ventilateurs, pompes et commandes nécessaire pour maintenir la plage de température approuvée du produit.

Oui. Les produits stockés et les chambres isolées peuvent ralentir la montée en température, mais la durée de maintien réelle doit être mesurée ou calculée.

Oui. La puissance du PCS couvre la charge électrique critique, tandis que l'énergie de la batterie couvre la période de démarrage et de synchronisation du groupe.

Les kW et kVA du PCS déterminent la charge qui peut être alimentée. Les kWh de la batterie déterminent combien de temps cette puissance peut être maintenue.

Uniquement lorsque la charge critique reste dans les 100kW et que l'énergie utilisable vérifiée couvre la durée requise.

Potentiellement. Le courant de démarrage, le facteur de puissance au démarrage, le temps d'accélération et la capacité de surcharge du PCS doivent être vérifiés.

Non. Les compresseurs doivent normalement redémarrer par étapes afin d'éviter les chutes de tension, les problèmes de pression et la surcharge du groupe électrogène ou du transformateur.

Pas complètement. Le stockage thermique fournit du froid stocké, tandis que le BESS fournit l'électricité aux commandes, pompes, ventilateurs et compresseurs.

Oui, mais l'EMS doit préserver la réserve de SOC contractuelle dédiée au secours de la réfrigération.

Fournissez les zones de température, les limites des produits, les charges frigorifiques, les données de démarrage des compresseurs, les informations sur le groupe électrogène, la durée de coupure et le schéma unifilaire électrique.

Classez les charges frigorifiques critiques, calculez la puissance de fonctionnement et de démarrage du PCS, définissez la durée de secours et ajustez l'énergie nominale de la batterie selon les limites de SOC, les pertes et la dégradation.

Les commandes, les alarmes, la circulation du frigorigène, les ventilateurs d'évaporateur et la capacité minimale de compresseur nécessaire pour protéger la température du produit doivent être prioritaires.

Le BESS offre une réponse immédiate et un soutien de courte durée. Les groupes électrogènes sont souvent plus pratiques pour les longues coupures. De nombreux entrepôts requièrent un système hybride coordonné.

MegSolid (Hong Kong) Limited se consacre à la R&D, à la conception et à la fourniture de systèmes de stockage d’énergie haute performance. Forts de dix ans d’expérience technique, nous proposons à nos clients du monde entier des systèmes ESS sur mesure en armoires extérieures, des onduleurs résidentiels et des solutions d’alimentation portables.
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