Contexte du projet

Avec l'intégration à grande échelle des énergies renouvelables dans le réseau, la demande de capacité de régulation de la fréquence de pointe (FM) dans le réseau augmente. Une société provinciale de réseau électrique a investi dans la construction d'une centrale de stockage d'énergie de 100 MWh au niveau du réseau, qui est utilisée pour la consommation de nouvelles énergies, la régulation de la fréquence de pointe et les services auxiliaires d'alimentation. La centrale adopte la technologie des batteries lithium-fer-phosphate, avec une capacité installée totale de 100MW/100MWh, composée de 40 groupes de batteries de 2,5MWh.

Exigences en matière de spécifications du système :

• Courant nominal d'une seule grappe : 1500A
• Précision de la mesure du courant : ±0,5% (pour répondre aux exigences de mesure du commerce de l'énergie)
• Mesure bidirectionnelle du courant : -1500A ~ +1500A
• Durée de vie : 15 ans
• Température ambiante : -10°C ~ +55°C (à l'intérieur du compartiment des piles)

Défis techniques rencontrés

1) Exigences en matière de métrologie de haute précision

La participation des centrales à accumulation d'énergie aux échanges sur le marché de l'électricité, que ce soit pour les gains de régulation de la pointe et de la fréquence ou pour l'arbitrage de la pointe et de la vallée, nécessite une mesure précise de la puissance. L'exigence de précision de mesure du courant de ±0,5% impose des exigences élevées au shunt et à l'ensemble du système de mesure.

2. les problèmes de dissipation de la chaleur à haute intensité

Avec un courant nominal de 1500 A, la perte de puissance du shunt est supérieure à 100 W. La dissipation efficace de la chaleur est donc le principal défi à relever. Si la température est trop élevée en raison d'une mauvaise dissipation de la chaleur, cela affecte non seulement la précision de la mesure, mais aussi la durée de vie du shunt.

3. la stabilité à long terme

La durée de vie de la centrale de stockage d'énergie est de 15 ans, et la précision de la détection du courant ne peut pas se dégrader de manière significative pendant toute la durée du cycle de vie. Cela impose des exigences strictes en matière de stabilité des matériaux du shunt et de qualité du processus de soudage.

4) Cohérence multicanal

Avec des groupes de 40 cellules nécessitant des mesures de courant très cohérentes, tout écart entre les canaux peut affecter le contrôle de l'égalisation des cellules et l'évaluation des performances globales.

Solutions techniques

1. dimensionnement du shunt

Chaque groupe de cellules est équipé d'un shunt FL-2, paramètres clés :

• Valeur de la résistance : 50µΩ ±0,3% (niveau de précision en option)
• Courant nominal : 2000A (marge 33% pour un courant de fonctionnement de 1500A)
• Chute de tension nominale : 100mV @2000A, 75mV @1500A
• Coefficient de température :<20ppm>
• Perte de puissance : 112,5 W à 1500 A

2. conception du système thermique

Module de dissipation thermique en alliage d'aluminium sur mesure pour un ajustement serré à la base du shunt :

• Matériau du module de dissipation thermique : alliage d'aluminium 6063, anodisé
• Graisse silicone thermoconductrice sur les surfaces de contact, résistance thermique<0,1°C/W
• Le module de dissipation de la chaleur coopère avec le système de ventilation de l'armoire à piles pour dissiper la chaleur par convection de l'air froid provenant du climatiseur situé à l'intérieur de l'armoire.
• Mesurée à un fonctionnement continu de 1500A, l'élévation de la température de surface du shunt est contrôlée à 50℃ près.

3. les mesures d'assurance de la précision

• Test du shunt en usine 100%, vérification de la précision à ±0,3%
• ADC sigma-delta 24 bits ADI AD7175-2 correspondant, avec une résolution effective de 21 bits
• Le système prend en charge la compensation de température en ligne, la mesure NTC de la température du shunt, la correction dynamique de la dérive de la résistance par un algorithme DSP.
• Etalonnage annuel régulier par rapport à des tables standard pour garantir la précision à long terme

4. contrôle de la cohérence des lots

• 40 jeux de shunts sélectionnés dans le même lot de production
• L'écart de résistance est contrôlé à ±0,1%.
• Test jumelé en usine, fourniture d'un ensemble complet de rapports de test

Résultats du projet

• Précision de la mesure :Précision de la mesure du courant de ±0,3%, supérieure à l'objectif de conception de ±0,5%
• Effet de dissipation de la chaleur :Augmentation de la température du shunt pour un fonctionnement continu de 1500A<50°C, fonctionnement stable à long terme
• Record d'activité :La centrale fonctionne de manière stable depuis plus de 3 ans sans dégradation significative de la précision du shunt.
• Avantages économiques :La précision des compteurs d'électricité a donné à la centrale un avantage concurrentiel dans les transactions sur le marché au comptant de l'électricité, réduisant les pertes de comptage d'environ 500 000 RMB par an.
• Retour sur investissement :Le système de détection de courant très précis est amorti en moins de 8 mois

Résumé des paramètres techniques