如何連接商用儲能系統中的模塊

發(fā)布時(shí)間:2022-8-1 10:29    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 儲能系統 , 模塊
來(lái)源:Digi-Key
作者:Jeff Shepard

為了促進(jìn)風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源的使用和并網(wǎng),我們需要商用電池儲能系統 (BESS)。BESS 相當復雜,包括大型電池、電池管理系統、電池控制和通信以及逆變器/變壓器。每個(gè)構件模塊的優(yōu)化設計對于 BESS 的整體效率和可靠性都很重要,但這還不夠。每個(gè)模塊必須相互連接,以承受惡劣的條件并確保性能最佳。為此,設計人員必須混用并匹配各類(lèi)連接器,以獲得最具成本效益和最可靠的解決方案(圖 1)。


圖 1:構成商用 BESS 的模塊需要采用特定連接器解決方案,以實(shí)現整個(gè)系統的高效可靠運行。(圖片來(lái)源:Amphenol)

在本篇博客中,我將簡(jiǎn)要回顧 BESS 的一些運行優(yōu)勢和用于構建 BESS 的模塊,并以 Amphenol 的連接器為例詳細介紹連接器的選擇。

BESS 的優(yōu)勢

安裝 BESS 不是只有利他的一面。除了支持可再生能源的使用和并網(wǎng)之外,BESS 還能帶來(lái)經(jīng)濟利益,包括:

需量電費管理:許多設施需要根據高峰用電量支付需量電費。使用 BESS 可降低高峰能耗,能源總支出可減少多達 70%1。

負載轉移:可以使用軟件算法來(lái)分析能耗模式,并與分時(shí)電價(jià)進(jìn)行比較,從而確定在用電成本最高的時(shí)段釋出 BESS 電力的最佳時(shí)間。

備用電源:停電的代價(jià)可能很高昂,而有了 BESS 的話(huà),就無(wú)需使用單獨的不間斷電源系統 (UPS),或者可以使用更小型、更便宜的 UPS。

BESS 模塊

選擇電池時(shí)需要考慮其化學(xué)特性,以支持所界定的儲能和電力輸送需求、電池的封裝方式以及電池機架等系統集成結構。

電池管理系統 (BMS) 確保以最佳速度充電和放電,監控溫度,并估算電池的即時(shí)就緒狀態(tài)(充電狀態(tài))和預期的長(cháng)期可靠性(健康狀態(tài))。

電池控制和通信功能可報告運行狀態(tài)并支持遠程控制。

逆變器/變壓器將直流 (DC) 電池電力轉換為交流 (AC) 電力,并將 BESS 連接到電網(wǎng)。

在連接這些 BESS 模塊時(shí),關(guān)鍵性能因素包括:

· 高功率和信號密度
· 易于現場(chǎng)安裝
· 在惡劣和苛刻環(huán)境下的高可靠性

連接母線(xiàn)

對于高功率密度電池系統解決方案,設計人員可以使用 BarKlip BK200 電纜組件,它能在母線(xiàn)、電纜和電路板之間的每個(gè)觸頭分配高達 200 A 的電流(圖 2)。每個(gè)端口的最大電阻為 0.20 mΩ,因此其效率非常高。該電纜組件可與系統機架條和 3.00 mm 厚銅條進(jìn)行直接插拔式連接,便于安裝。14 根懸臂梁構成一條柔性彈簧,可根據母線(xiàn)對齊和表面處理的變化進(jìn)行調整,從而實(shí)現高可靠性。


圖 2:BarKlip BK200 電纜組件可為電池系統互連的每個(gè)觸頭分配高達 200 A 的電流。(圖片來(lái)源:Amphenol)

逆變器連接器

PwrBlade+ 交流和直流配電連接器系統適用于需要更高線(xiàn)性電流密度和低功率損耗的應用,非常適合電池充電器和逆變器(圖 3)。它支持每線(xiàn)性英寸高達 192 A 的電流,具有 8 個(gè)相鄰大功率觸頭,接觸電阻 ≤0.7 mΩ。這種連接器還包括低功率和信號觸頭,以便構成完整解決方案。


圖 3:電池充電器和逆變器可以使用 PwrBlade+ 交流和直流配電連接器。(圖片來(lái)源:Amphenol)

BMS 互連

在集成 BMS 系統時(shí),可以使用 CoolPower Slim Drawer(超薄抽屜)系列。每個(gè)引腳支持高達 60 A 的電流,壽命終止時(shí)的接觸電阻為 0.4 mΩ。它可以通過(guò)電源和信號觸點(diǎn)的各種組合以及安裝和端接選項進(jìn)行配置(圖 4)。盲配、順序配接和熱插拔等特性對于 BMS 系統也很重要。舉例來(lái)說(shuō),編號為 DWRT424SV23690 的零件有 28 個(gè)插座,編號為 DWRT820PR233B2 的零件有 28 個(gè)引腳。


圖 4:CoolPower Slim Drawer 連接器適用于 BMS 集成。(圖片來(lái)源:Amphenol)

ComboLock 系列是一種混合線(xiàn)對板連接器系統,可節省空間并簡(jiǎn)化裝配和電纜管理,很適合用于小型 BESS 中的 BMS 互連。這種連接器有 5 至 19 個(gè)信號引腳和 2 至 8 個(gè)電源引腳,采用垂直和直角配置,表面貼裝端接(圖 5)。電源引腳能夠承載高達 10 A 的電流。例如,編號為 10162688-207206CLF 的零件提供 8 個(gè)電源引腳和 7 個(gè)信號引腳,而編號為 10162688-205202CLF 的零件提供 2 個(gè)電源引腳和 5 個(gè)信號引腳。這些連接器具有主動(dòng)閉鎖功能,可靠性高。


圖 5:小型 BESS 中的 BMS 可以使用 ComboLock 連接器。(圖片來(lái)源:Amphenol)

與外界連接

電源引腳間距 0.50 mm 的浮動(dòng)板對板連接器系統專(zhuān)為電池控制與通信模塊等應用而設計。這種緊湊型解決方案支持高達 10 Gb/s 的高速通信和 5 A 電源引腳(圖 6),非常適合電池控制與通信模塊等應用。編號為 B3221B7L111260E100 的插頭零件有 60 個(gè)位置(底部),而編號為 B3291B7L111260E100 的零件(頂部)有 60 個(gè)插口。為了增強可靠性和簡(jiǎn)化裝配,這些連接器的工作溫度范圍為 -55°C 至 125°C,采用防錯配設計,具有易于配接的導向功能。


圖 6:B3221B7L111260E100(底部)和 B3291B7L111260E100(頂部)等浮動(dòng)板對板連接器支持電池控制與通信模塊的電源和高速通信需求。(圖片來(lái)源:Amphenol)

總結

連接器在商用 BESS 的集成、簡(jiǎn)化安裝和可靠運行方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。構建 BESS 所需的功能構件模塊多種多樣,設計人員需要選擇一系列互連器件來(lái)支持信號和功率在惡劣和苛刻的環(huán)境中高效經(jīng)濟地傳輸。如本文所述,設計人員可以選用不同連接器來(lái)可靠地支持所需的高功率和信號密度。
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