Мобильная станция питания и передвижные накопители

Где нужна мобильная станция питания

Мобильная станция питания нужна там, где сети нет или она ненадёжна: на строительной площадке до подключения к линии, у аварийных бригад после урагана или обрыва провода, на карьере и в разведочном лагере, на выездном мероприятии, в посёлке, который на время ремонта подстанции остался без света. Дизель-генератор решает эту задачу громко, дымно и с постоянной заправкой. Накопитель на ячейках Winston LYP работает бесшумно, без выхлопа, и его можно заряжать от сети на базе, от генератора в часы минимальной нагрузки или от солнечных панелей прямо на объекте.

У передвижного накопителя жёсткие условия: тряска в дороге, перепады температуры, долгие простои между выездами и работа рядом с людьми. От батареи здесь требуются три вещи - надёжность конструкции, безопасность химии и ровное напряжение на протяжении всего разряда.

Крупные ячейки вместо сотен мелких

Многие литиевые накопители собирают из большого числа небольших ячеек, соединённых в параллельные группы. Это усложняет конструкцию: больше перемычек, больше болтов и сварных точек, больше мест, где может ослабнуть контакт после тысячи километров по грунтовке. Внутри параллельной группы ячейки не видны системе контроля по отдельности, и слабая ячейка долго остаётся незамеченной.

Winston выпускает ячейки от 160 до 1000 Ач, которые позволяют собрать станцию одной последовательной цепочкой. Батарея 48 В на 51 кВт·ч - это всего 16 ячеек WB-LYP1000AHC, 32 клеммы и 16 точек контроля напряжения. Весь ассортимент собран в разделе ячеек большой ёмкости.

Варианты батареи 48 В

Сравним сборки из 16 последовательных ячеек разной ёмкости. Доступная энергия посчитана при глубине разряда 70 %, на которой ячейки Winston рассчитаны на 8000 циклов.

Для одной и той же энергии 51 кВт·ч разница по массе между двумя моделями на 1000 Ач составляет 176 кг. TS-LTHP1000AHA к тому же компактнее по длине - 290 мм против 560 мм, и её удобнее ставить в прицеп с ограниченной грузоподъёмностью. WB-LYP1000AHC с плоским корпусом лучше подходит для низкого отсека контейнера.

Расчёт: два типовых сценария

Станция на прицепе для стройплощадки. Ночью работают прожекторы, днём - электроинструмент, бытовка и сварочный пост в коротких включениях. Средняя мощность около 3,5 кВт, работа без заряда 10 часов - нужно 35 кВт·ч. Подходит сборка из 16 ячеек на 1000 Ач: 35,8 кВт·ч при глубине разряда 70 %. Инвертор выбирают по пиковой мощности, а батарея на 1000 Ач отдаёт длительно до 3 C, то есть ток для неё не ограничение. Заряд - от сети на базе или от генератора, который включают на несколько часов в сутки, а не держат на холостом ходу всю ночь.

Аварийная станция в фургоне. Питание штаба, медицинской палатки или насосов: 2 кВт в течение 7 часов, 14 кВт·ч. Шестнадцать ячеек WB-LYP400AHA дают 14,3 кВт·ч доступной энергии при массе ячеек 216 кг - это помещается в обычный цельнометаллический фургон вместе с инвертором и кабелями. Для станции, которая должна работать сутки, переходим на WB-LYP700AHA.

Общую методику расчёта ёмкости и тока мы разбираем в статье «Расчёт накопителя: ёмкость, ток разряда и схема батареи».

Безопасность рядом с людьми

Мобильная станция часто стоит там, где ходят люди: у палаточного лагеря, у входа на площадку, рядом с жильём. Ячейки Winston не дают теплового разгона: катод LiFeYPO4 не выделяет кислород при нагреве, электроды сделаны на водном связующем вместо PVDF, а пластиковый корпус не проводит ток. Повреждённая или перезаряженная ячейка может вздуться, но не воспламеняется. Подробнее о том, как это устроено, - в материале «Безопасность, заложенная в конструкцию ячейки».

Второе, что важно для пользователя, - ровное напряжение. На большей части разряда ячейка держит 3,2-3,3 В, и инвертор получает почти неизменное входное напряжение до последних 10-15 % ёмкости. Нагрузка не «чувствует», что батарея садится, пока система управления не отключит её по нижней границе.

Эксплуатация между выездами

• Крепление. Ячейки стягивают пластинами, блок крепят к раме прицепа или полу фургона. Затяжку клемм проверяют после первых выездов и затем раз в полгода.
• Система управления батареей (BMS). Контроль каждой ячейки, балансировка, отключение по току и напряжению, температурная защита по диапазону ячеек (для Winston LYP заряд и разряд от −45 до +85 °C).
• Зима. Ячейки Winston LYP заряжаются и разряжаются при температуре от −45 до +85 °C. На сильном морозе ёмкость и отдача тока ниже, поэтому батарейный отсек утепляют, а для долгой работы в холоде добавляют подогрев: станция сохраняет ёмкость и мощность, а зарядное устройство и инвертор работают в своём диапазоне температур.
• Готовность. Аварийную станцию держат заряженной, в буферном режиме 3,35-3,40 В на ячейку (53,6-54,4 В для батареи 48 В). Саморазряд не больше 1 % в месяц, поэтому подзаряд нужен редко.
• Ресурс. Даже при ежедневной работе 8000 циклов - это больше двадцати лет. Для станции, которая выезжает раз в неделю, батарея переживёт прицеп и фургон.

Если станции предстоит работать стационарно, посмотрите страницу «Накопители для предприятий и микросетей». Инженеры АйПи помогут подобрать ячейки под ваш график нагрузки и ограничения по массе.