Télécharger le PDF des spécifications techniques

Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) peut-il éviter la modernisation d'un transformateur ? Guide sur l'augmentation de la charge industrielle

Un BESS ne peut reporter la modernisation d'un transformateur que si le déficit de capacité est temporaire, mesurable et suivi d'une fenêtre de recharge réaliste.

Le projet doit remplir trois conditions fondamentales :

MegSolid évalue les projets relatifs à la capacité des transformateurs en distinguant la puissance du PCS de l'énergie stockée dans les batteries.

Le PCS doit compenser le déficit de puissance maximal. La batterie doit maintenir cette puissance pendant la durée requise.

Un système BESS ne peut pas compenser indéfiniment un déficit de capacité permanent. Si la nouvelle charge de production fonctionne en continu et qu’il n’y a pas de marge de charge disponible, l’usine aura tout de même besoin d’un modernisation d'un transformateur ou d'un raccordement au réseau .

Demander une évaluation préliminaire de la capacité d'un transformateur

Pour une première évaluation technique, veuillez fournir les éléments suivants :

Informations requisesDocuments à fournir
TransformateurPhoto de la plaque signalétique, puissance nominale en kVA et tension
Demande actuelleDouze mois de données sur les charges par intervalle
Nouveaux équipementsPuissance nominale et conditions d'utilisation
limite de soutirageLimite de service, limite de coupure ou limite de fonctionnement interne
Système électriqueSchéma unifilaire actuel
Calendrier du projetDate prévue de production et de mise en service

L'analyse préliminaire de MegSolid peut renvoyer :

Bouton « Recommandé » : Demander une évaluation préliminaire des capacités

Ce projet se prête-t-il à l'utilisation d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?

La première décision à prendre ne concerne pas le choix de l'armoire à batteries à acheter.

Il faut tout d'abord déterminer si l'usine est confrontée à un problème de pic d'activité temporaire ou à un problème d'infrastructure permanent.

Conditions du projetAdéquation du BESSDirective relative aux marchés publics
Pointe de consommation brève et prévisible, avec recharge en dehors des heures de pointeÉlevéPoursuivre la conception du système PCS et le dimensionnement énergétique
Production en série ou surcharge saisonnièreÉlevéModélisation des cycles annuels et de la durée des pics
Pont provisoire en attendant la livraison du transformateurMoyen à élevéComparer la période de transition avec la durée de vie utile du système BESS
Un déficit constant pendant la majeure partie de la journéeFaibleModernisation du transformateur ou du raccordement au réseau
Pas de capacité de réseau ni de capacité photovoltaïque disponible pour la rechargeFaibleLe système BESS ne peut pas supporter le cycle quotidien
Le transformateur présente des problèmes thermiques ou d'isolationFaibleRéparer ou remplacer d'abord les infrastructures
L'installation électrique existante est sous-dimensionnéeFaibleUne modernisation du réseau électrique reste nécessaire
Besoins en puissance de pointe et en alimentation de secoursÉlevéÉvaluer l'utilisation combinée des capacités et de la résilience

Le système BESS est particulièrement efficace lorsque le problème de capacité survient pendant des plages horaires de production bien définies.

En voici quelques exemples :

Lorsque le déficit de capacité est permanent, le stockage ne fait que déplacer le problème.

La batterie finit par atteindre son niveau de charge (SOC) minimal et doit être rechargée à partir du même réseau électrique soumis à des contraintes.

BESS, modernisation des transformateurs ou stratégie hybride ?

Une usine devrait comparer trois options avant de passer une commande.

Facteur de décisionSoutien à la capacité du BESSModernisation des transformateursStratégie hybride
Meilleur profil de chargePics temporairesCroissance continue de la chargePic immédiat et croissance future
DéploiementPotentiellement plus rapideGénéralement plus lentPar étapes
Capacité à long termeLimité par le PCS et l'énergiePermanentExtensible
Conditions de rechargeRequisSans objetObligatoire pendant la période de transition
Fonctionnalité de sauvegardeDisponibleNon inclusDisponible
écrêtage des pointesDisponibleNon inclusDisponible
Travaux de génie civil et de voiriePotentiellement plus faibleGénéralement importantDifféré ou échelonné
Utilisation futureÉgalisation des pics de consommation, alimentation de secours, stockage de l'énergie photovoltaïqueCapacité permanenteBESS reste en place après la mise à niveau
Risque principalCalcul erroné de la durée de la chargeLong cycle d'autorisation et de constructionCoordination de ces deux investissements

Le stratégie hybride peut s'avérer intéressant sur le plan commercial lorsque la production ne peut pas attendre la mise en service d'un nouveau transformateur.

Le BESS assure un soutien en capacité pendant la période de livraison et de construction. Une fois la mise à niveau du transformateur effectuée, ce même système pourra continuer à fonctionner pendant :

Le DOE continue de considérer la capacité de production limitée, l’allongement des délais d’approvisionnement et la dépendance vis-à-vis de la chaîne d’approvisionnement comme des contraintes actuelles sur le marché américain des transformateurs de distribution. Ces conditions sont propres à ce marché, mais elles expliquent pourquoi les sites industriels pourraient avoir besoin d’une solution temporaire pour pallier le manque de capacité en attendant la mise en place d’un renforcement permanent.

Calculer la capacité réelle du transformateur

La puissance en kVA indiquée sur la plaque signalétique du transformateur ne correspond pas à la puissance utile en kW indiquée par le fabricant.

La relation approximative entre la puissance active et la puissance est la suivante :

Puissance active = Puissance apparente × Facteur de puissance

Pour un transformateur de 1 000 kVA :

Facteur de puissancePuissance active approximative
0.85850 kW
0.90900 kW
0.95950 kW
0.98980 kW

Ce n'est que le premier calcul.

L'équipe d'ingénieurs doit également examiner :

Il n'existe aucune exigence universelle imposant que chaque transformateur doive rester en dessous de 80% de sa puissance nominale indiquée sur la plaque signalétique.

Schneider Electric précise que ses transformateurs basse tension de type sec sont conçus pour fonctionner en continu à pleine charge dans des conditions idéales définies. Ses recommandations relatives aux transformateurs à huile autorisent également un fonctionnement à la puissance nominale dans des conditions ambiantes spécifiées, notamment une température moyenne journalière de 30 °C et une température maximale de 40 °C.

Une température ambiante plus élevée peut nécessiter un déclassement. Les recommandations de Schneider concernant les transformateurs basse tension concernés prévoient une réduction de la puissance en VA lorsque la température ambiante moyenne sur 24 heures dépasse 30 °C.

Les charges non linéaires méritent également qu'on s'y attarde.

Les variateurs de fréquence, les redresseurs, les chargeurs et les équipements d'électronique de puissance génèrent des courants harmoniques susceptibles d'accroître l'échauffement des transformateurs et la distorsion de tension. Eaton recommande d'évaluer la part de charge harmonique plutôt que de partir du principe que tous les kVA des transformateurs produisent le même effet thermique.

Calculer le déficit de capacité

Les besoins préliminaires en puissance du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont les suivants :

Puissance de décharge requise du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) = demande prévue du site − limite de soutirage autorisée

Supposons qu'une usine présente le profil d'exploitation suivant :

Contribution techniqueValeur indicative
Pointe de production actuelle780 kW
Nouvelle charge sur la chaîne de production300 kW
Prévisions de la demande globale1 080 kW
Importation autorisée de transformateurs900 kW
Déficit de capacité calculé180 kW

Le système BESS doit fournir environ 180 kW lorsque la charge totale de l'installation dépasse le seuil de 900 kW.

La note finale du PCS devrait également tenir compte des éléments suivants :

Un PCS de la classe des 250 kW constitue donc une première option plus pratique que de choisir un PCS d'une puissance exacte de 180 kW.

Ces dimensions ne sont pas définitives. Les dimensions réelles dépendent des données d'intervalle, du facteur de puissance et de la charge simultanée maximale.

Effectuer le calcul de la puissance et de l'énergie

La puissance PCS détermine la part de la demande du transformateur qui peut être supprimée.

La capacité de la batterie détermine pendant combien de temps le BESS peut maintenir cette réduction.

Supposons que le déficit de 180 kW dure 90 minutes :

Énergie électrique nécessaire = 180 kW × 1,5 heure = 270 kWh

La capacité nominale de la batterie doit être supérieure à l'énergie CA calculée.

À titre d'exemple, voici un calcul préliminaire :

Étape de calculExemple de résultat
Déficit de capacité180 kW
Durée maximale1 h 30
Énergie électrique CA requise270 kWh
Plage SOC utilisable estimée80%
Facteur de conversion supposé90%
Énergie nominale préliminaire375 kWh
Orientations préliminaires concernant le PCSClasse 250 kW
Configuration finaleNécessite une révision du cycle de service

Le calcul préliminaire de l'énergie nominale est le suivant :

270 kWh ÷ 0,80 ÷ 0,90 = 375 kWh

Une capacité supplémentaire pourrait être nécessaire pour :

Cet exemple concerne un MEGA PCS de 250 kW doté d'une capacité de batterie adaptée au projet.

Cela ne fait pas référence à une armoire ESSA0100B-0215 de 100 kW/215,04 kWh.

Pour en savoir plus sur les avantages économiques généraux du lissage des pics de consommation, consultez le Guide technique sur le retour sur investissement du lissage des pics C&I.

La recharge peut entraîner un deuxième problème de capacité

Un système BESS doit retrouver son niveau de charge (SOC) après avoir pris en charge la pointe de consommation de l'usine.

La recharge fait augmenter la demande en transformateurs, à moins que l'énergie ne provienne d'un excédent photovoltaïque certifié.

La limite de charge dynamique devrait être :

Puissance de charge autorisée du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) = limite de soutirage − Demande de l'installation − Marge technique

Hypothèses :

État de chargeValeur indicative
limite de soutirage900 kW
Demande actuelle des usines720 kW
Marge d'ingénierie50 kW
Puissance de charge disponible130 kW

Bien que le PCS soit nominé à 250 kW, la recharge sur le réseau doit être limitée à 130 kW dans ces conditions de fonctionnement.

La puissance de charge peut augmenter dans les cas suivants :

S'il n'y a pas de marge de charge, le BESS ne peut pas répéter le cycle de fonctionnement requis.

Ce point doit être confirmé avant que le fournisseur ne fixe définitivement la capacité de la batterie.

Contrôle des limites d'importation EMS

La prise en charge des transformateurs nécessite un contrôle en temps réel.

Un programme fixe de charge et de décharge n'est pas suffisant lorsque la demande de production varie au cours de la journée.

Les EMS doivent surveiller :

La logique de commande de base est la suivante :

Une étude du NREL a révélé que les points de consigne de régulation des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) ont une incidence directe sur la charge des transformateurs et le taux d'utilisation des capacités de stockage. Des seuils mal choisis peuvent entraîner une sous-utilisation de la batterie ou réduire sa capacité à réguler les pics de consommation.

Consultez le Guide sur l'architecture de communication entre le BMS et l'EMS pour la coordination des signaux et des limites d'exploitation.

Orientation produit MegSolid préliminaire

Le choix des produits doit tenir compte du déficit de puissance calculé et de la durée.

Exigence calculéeOrientation préliminaire
Jusqu'à 100 kWÉvaluez l'ESSA0100B-0215
Environ 125kVAÉvaluez le système refroidi par liquide 261,24kWh
Besoin de 150 kWÉvaluer le modèle MEGA0150TS en fonction de la capacité de batterie requise pour le projet
Besoins de 180 à 250 kWÉvaluer le MEGA0250TS en fonction de la capacité de la batterie requise pour le projet
Besoins de 250 à 500 kWÉvaluez le MEGA0250TS ou le MEGA0500TS
Au-delà de 500kWÉvaluez les armoires en parallèle ou le BESS en conteneur
Déficit persistantComparaison directe avec le renforcement du transformateur

MEGA PCS pour une prise en charge d'une capacité de puissance supérieure

La série MEGA PCS offre les caractéristiques techniques suivantes :

ModèlePuissance assignéePuissance apparente maximale
MEGA0100TS100 kW110 kVA
MEGA0150TS150 kW165 kVA
MEGA0250TS250 kW275 kVA
MEGA0500TS500 kW550 kVA

La source technique examinée mentionne :

Il s'agit de valeurs nominales PCS. Elles ne prouvent pas que toutes les configurations de batteries connectées puissent fournir le même courant de sortie dans toutes les conditions de SOC, de tension et de température.

ESSA0100B-0215 pour des déficits allant jusqu'à 100 kW

L'ESSA0100B-0215 est une armoire C&I intelligente à refroidissement par air.

ParamètreValeur vérifiée
Puissance nominale en courant alternatif100 kW
Énergie nominale215,04 kWh
Configuration de la batterie1P240S
Tension nominale768 V
Plage de tension de la batterie672–850 V
RefroidissementRefroidissement par air intelligent
Température de fonctionnement0–45 °C
AnnexeIP54
Poids net3 900 kg

Ce modèle peut être utilisé lorsque le déficit calculé reste inférieur à 100 kW et que la durée requise correspond à l'énergie disponible du réseau.

Il ne doit pas être décrit comme refroidi par liquide ni hybride à l'état solide.

Système refroidi par liquide 261,24kWh

Le système de 261,24 kWh affiche une puissance nominale en courant alternatif de 125 kVA.

ParamètreValeur vérifiée
Puissance nominale261,24 kWh
Puissance nominale en courant alternatif125 kVA
Chimie cellulaireLFP, 314 Ah
Tension continue nominale832V
Plage de tension continue676–936 V
RefroidissementRefroidissement par liquide
Facteur de puissance réglablede -1 à +1
Température de fonctionnement-20–55°C, avec déclassement au-dessus de 45°C

La valeur 90% publiée correspond au rendement maximal du système. Elle ne doit pas être présentée comme un rendement aller-retour garanti.

La source du produit évalué mentionne des cellules LFP et ne précise pas que ce modèle est un modèle hybride à l'état solide.

Déploiement en armoire, en conteneur ou hybride ?

L'architecture physique doit respecter les exigences en matière d'alimentation, de durée et de connexion.

Conditions du projetFormat recommandé
Déficit inférieur à 100–125 kWUne armoire C&I peut faire l'objet d'une évaluation
Tableaux de distribution basse tension indépendantsArmoires réparties
Déficit centralisé de 150 à 500 kWBatterie sur mesure et MEGA PCS
Accompagnement à long termeArmoires groupées ou conteneurs
Raccordement moyenne tensionArchitecture en conteneurs ou centralisée
Extension progressive à venirArmoire modulaire ou système mutualisé
Exigences en matière de redondance de l'alimentation électriqueConfiguration à plusieurs PCS ou en conteneurs

Utiliser le BESS comme solution de transition en matière de capacité

Un projet de renforcement des capacités a un début et une fin bien définis.

L'usine pourrait avoir besoin d'une puissance supplémentaire dès maintenant, alors que la mise en service du transformateur plus puissant ou du renforcement du réseau n'est pas prévue avant 12 à 36 mois.

L'étude technique doit définir :

Une fois que la capacité permanente sera disponible, le BESS devrait continuer à jouer un rôle opérationnel pertinent.

Voici quelques exemples d'utilisation possibles après la mise à niveau :

Cela permet d'éviter d'acquérir un actif temporaire dépourvu de valeur d'exploitation à long terme.

Infographie technique sur le dimensionnement pour l'assistance à la capacité des transformateurs BESS, détaillant les calculs du déficit de 180 kW, le dimensionnement énergétique nominal de 375 kWh, la vérification de la plage de charge et la sélection des produits.

Ce que MegSolid vérifie avant de recommander un système

MegSolid doit vérifier les éléments suivants avant de formuler une recommandation concernant un produit :

Consultez le Solution de stockage d'énergie MegSolid C&I pour des architectures système plus étendues.

Données relatives à l'appel d'offres : examen préliminaire vs. étude technique détaillée

Un formulaire technique trop long peut dissuader les utilisateurs de le remplir.

La première demande ne doit porter que sur les informations nécessaires pour déterminer si le projet est viable.

Requis pour la revue initiale

Recommandé pour l'ingénierie détaillée

FAT et SAT spécifiques à une application

Les essais devraient se concentrer sur le contrôle des limites du transformateur plutôt que de reproduire tous les essais génériques relatifs aux systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS).

Le FAT doit vérifier :

Le SAT doit confirmer :

Consultez le Guide des essais de réception en usine (FAT) des BESS avant de s'accorder sur les critères d'acceptation.

Recommandation finale en matière de passation de marchés

Un système BESS permet de reporter la modernisation d'un transformateur lorsque le déficit de capacité est temporaire, prévisible et compensable.

La procédure à suivre est la suivante :

Le système BESS ne doit pas masquer un réseau électrique dangereux ou dont la capacité est définitivement insuffisante.

Cela devrait permettre de libérer une capacité industrielle temporaire, à condition que des opérations contrôlées de charge et de décharge permettent de maintenir le site dans des limites électriques vérifiées.

FAQ

Uniquement dans certaines conditions de profil de charge. Lorsque le déficit est temporaire et que la batterie peut se recharger avant le prochain pic, le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) peut permettre de reporter ou d'éviter une mise à niveau immédiate. Un déficit continu nécessite généralement un renforcement permanent.

Oui, à condition que la demande pendant la période de transition, la puissance du système PCS, l'autonomie de la batterie et la plage horaire de recharge soient clairement définies. Le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) devrait également avoir une utilisation prévue après la mise en service du nouveau transformateur.

Il peut continuer à fonctionner pour l'écrêtement des pics de consommation, l'alimentation de secours, le décalage de la production photovoltaïque, la régulation de la demande ou le soutien d'un micro-réseau. Ces fonctions postérieures à la mise à niveau doivent être prises en compte dans l'évaluation commerciale initiale.

Elle peut compenser la demande à hauteur de sa capacité de décharge vérifiée tant qu’un niveau de charge (SOC) suffisant est disponible. La durée dépend de l’énergie utilisable de la batterie et de la réserve de fonctionnement.

Non. La charge admissible dépend de la conception du transformateur, de la température, du cycle de fonctionnement, des harmoniques, de l'état du transformateur et des normes applicables.

La batterie doit être dimensionnée de manière à répondre aux exigences convenues en matière de maintien de la capacité à la fin de vie définie. Cela nécessite généralement une marge de sécurité tenant compte de la dégradation, supérieure au calcul initial de l'énergie en courant alternatif.

Oui, lorsque l'architecture de mesure et de contrôle prend en charge ces deux fonctions. Le projet doit préciser quelle limite est prioritaire et ce qui se passe en cas de défaillance du compteur ou du système de communication.

Oui. Les armoires décentralisées peuvent prendre en charge des zones basse tension distinctes, mais leurs compteurs, leurs limites SOC et leurs commandes EMS doivent être coordonnés.

Son utilisation est vivement recommandée lorsque le transformateur est ancien, soumis à une forte charge, en surchauffe ou présente des anomalies au niveau de l'huile, de l'isolation ou des dispositifs de protection. Le système BESS ne doit pas être utilisé pour masquer un défaut existant de l'équipement.

Une mise à niveau est généralement nécessaire lorsque l'augmentation de la charge est continue, que le transformateur est déjà soumis à des contraintes thermiques, que l'appareillage de commutation est insuffisant, que la tension doit être modifiée ou qu'il n'existe aucune plage de charge viable.

Le stockage par batterie permet de libérer une capacité utilisable temporairement en se déchargeant lorsque la demande approche de la limite du transformateur ou de l'importation du réseau. Il ne crée pas pour autant une capacité permanente illimitée.

Soustraire la puissance d'importation autorisée du transformateur de la demande prévue de l'installation pour calculer la puissance du PCS. Calculer ensuite l'énergie nécessaire à la batterie en fonction de la durée de ce déficit, de la plage de SOC, des pertes et de la marge de dégradation.

Veuillez fournir les données de charge par intervalle, les caractéristiques techniques des transformateurs, les besoins en nouveaux équipements, les plannings d'exploitation, les limites de soutirage, la production photovoltaïque ainsi que le schéma unifilaire actuel.

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.
WhatsApp/WeChat : +852 59811073

Obtenez votre solution de stockage d'énergie MegSolid en 24 heures

Directement d'un fabricant de batteries à l'état solide. Recevez une proposition de système de stockage d'énergie personnalisée, une analyse du retour sur investissement (ROI) et une recommandation de système de la part de notre équipe d'ingénierie.

Ce que vous recevrez

Reconnu dans le monde entier :

UL, IEC, UN38.3, Société de classification de Chine, GB36276-2023, RoHS

Modèles populaires :

Applications :

Usines · Parcs solaires · Exploitations minières · Îles · Centres de données

Parlez-nous de votre projet : nous concevrons le système sur mesure pour vous.