Comment spécifier une batterie personnalisée pour un système de stockage d'énergie solaire photovoltaïque

Un projet de stockage d'énergie solaire photovoltaïque ne devient pas spécification de batterie appropriée simplement en convertissant la capacité photovoltaïque en capacité de batterie.

Pour les OEM, les EPC solaires, les intégrateurs de systèmes et les fournisseurs de solutions de stockage d'énergie, la batterie doit correspondre au profil de charge du projet, à l'objectif de stockage, à l'onduleur ou au PCS, à l'environnement d'installation et au marché cible. Lorsque les produits standard ne répondent pas à ces exigences, la prochaine étape consiste à définir une spécification de batterie personnalisée que peut évaluer, prototyper et produire un fabricant.

Ce guide explique comment passer des exigences du projet à une spécification prête pour le fabricant et un RFQ.

Étape 1 : Définir ce que la batterie doit faire

Commencez par l'application, et non par le modèle de batterie.

Déterminez comment la batterie sera utilisée et ce que le système photovoltaïque solaire est censé accomplir. Par exemple, un projet peut utiliser la batterie pour augmenter la consommation autonome de l'énergie solaire, réduire la demande de pointe, fournir une alimentation de secours ou soutenir une application hors réseau. Chacun de ces cas d'utilisation crée des exigences différentes en matière de capacité de la batterie, de puissance, de profil d'exploitation et de contrôles.

Les informations de base sur le projet devraient inclure la capacité PV, la charge typique et maximale, la charge critique si un approvisionnement de secours est nécessaire, la durée de stockage souhaitée, la configuration PV existante ou prévue, et l'environnement d'installation. Pour un système existant, identifier également l'onduleur ou le PCS actuel et indiquer si la batterie sera connectée via un Architecture couplée en AC ou en DC.

Considérons un projet C&I avec 500 kWc de panneaux solaires, une charge de pointe de 350 kW et un besoin de secours de deux heures. Ces chiffres constituent un point de départ pour la taille de la batterie, mais ils ne déterminent pas seuls la capacité finale de la batterie.

La sortie importante de cette étape est une description claire du travail de la batterie au sein du système. Cela devient la base des exigences électriques de l'étape suivante.

Étape 2 : Définir l'énergie et la puissance nécessaires

La spécification de la batterie nécessite deux cibles distinctes : énergie utilisable en kWh et puissance en kW.

Pour les applications de sauvegarde, un calcul utile à commencer est :

Énergie utile requise ≈ charge critique × durée de secours requise

Si la charge critique est de 200 kW et que la durée de secours requise est de deux heures, le système a besoin d'environ 400 kWh d'énergie utilisable. La capacité nominale de la batterie nécessaire sera généralement plus élevée car le design doit également tenir compte du DoD, des pertes de conversion, des conditions de fonctionnement et des performances requises sur la durée de vie de la batterie.

Pour la consommation propre de l'énergie solaire ou la réduction des pics, le calcul doit refléter le profil opérationnel réel du site. La batterie peut se charger lorsque la production photovoltaïque dépasse la charge et décharger pendant les périodes sélectionnées. Dans ces applications, les données horaires de charge et de production photovoltaïque peuvent fournir une base bien meilleure pour la dimensionner que la capacité photovoltaïque seule.

Le pouvoir doit alors être vérifié indépendamment. Si le système doit décharger à 200 kW, une batterie avec 400 kWh d'énergie utilisable fournit environ deux heures de durée théorique de décharge à cette puissance:

Durée de stockage = énergie utilisable ÷ puissance de décharge

Le design réel doit encore tenir compte des limites de l'onduleur/PCS, des limites d'exploitation de la batterie et des pertes du système.

À la fin de cette étape, le projet devrait avoir une cible d'énergie utilisable définie et une cible de puissance continue. Ces éléments deviennent les exigences électriques principales pour la batterie personnalisée.

Étape 3 : Vérifier les exigences de l'onduleur, du PCS et du BMS

La batterie ne peut pas être spécifiée indépendamment de l'équipement avec lequel elle doit fonctionner.

Pour un nouveau système, confirmez les exigences prévues pour l'onduleur ou le PCS avant de finaliser la batterie. Pour un projet de rénovation, ces exigences sont encore plus importantes car l'équipement existant peut imposer des limites fixes.

Vérifiez le modèle de l'onduleur ou du PCS, la plage de tension continue en fonctionnement, le courant maximum de charge et de décharge, les exigences côté batterie, et l'interface de communication. Le BMS peut avoir besoin de communiquer avec l'onduleur, le PCS ou le SGE via CAN, RS485 ou un autre protocole spécifié.

Ce n'est pas simplement une question de vérifier si deux produits utilisent le même connecteur. La plage de tension de la batterie, la capacité de courant, la logique du BMS, les limites de protection et le comportement de communication doivent tous être compatibles avec le système.

Par exemple, si le PCS exige que la batterie fonctionne dans une plage de tension continue spécifique, la configuration de la batterie doit être conçue autour de cette plage. Si le PCS dépend des communications du SGB pour contrôler la charge et la décharge, le protocole de communication et l'échange de données requis doivent être définis avant la finalisation du design de la batterie.

Pour les considérations détaillées sur la correspondance entre le onduleur et la batterie, un projet peut également se référer au guide existant d'ACE Battery sur Comment correspondre un onduleur solaire à une batterie LiFePO4.

Le résultat de cette étape est un ensemble défini de contraintes électriques et de communication que la batterie personnalisée doit satisfaire.

Étape 4 : Décider ce qui a vraiment besoin d'être personnalisé

Une fois que les exigences du système sont claires, déterminez si une batterie standard peut les remplir.

Un produit standard peut être adapté lorsqu'il voltage, sa capacité, sa puissance, ses dimensions, son interface de communication et sa compatibilité avec l'onduleur correspondent déjà au projet. La personnalisation devient pertinente lorsqu'une ou plusieurs exigences critiques sortent de la configuration du produit standard.

Par exemple, la personnalisation peut être envisagée lorsque le projet nécessite une tension ou une capacité spécifique, présente des contraintes d'espace strictes, nécessite des fonctions spécifiques du système de gestion de batterie (BMS), exige une intégration avec un onduleur ou un PCS spécifique, ou nécessite une configuration mécanique différente.

Le même principe s'applique aux projets OEM et aux produits sous marque propre. Une batterie peut répondre aux exigences électriques mais nécessiter quand même des modifications de sa configuration produit ou de son processus de fabrication.

L'objectif est donc de ne pas personnaliser autant que possible les paramètres. Il s'agit d'identifier lesquelles des exigences ne peuvent pas être satisfaites par un produit standard adapté et de personnaliser uniquement là où c'est nécessaire.

Cette distinction peut réduire les travaux d'ingénierie inutiles tout en maintenant la batterie alignée avec l'application réelle.

Étape 5 : Créer la spécification de la batterie personnalisée

Après avoir identifié la personnalisation requise, transformez les exigences du projet en une seule spécification technique.

La spécification doit définir les paramètres auxquels le fabricant doit concevoir, plutôt que de décrire simplement le projet en termes généraux.

À niveau électrique, préciser la chimie de la batterie, la tension nominale, la capacité utilisable, la puissance de charge/décharge nominale, le DOD et l'objectif de cycle requis.

À niveau d'intégration, définir l'onduleur ou le PCS, la plage de tension de fonctionnement, l'interface de communication, les exigences du système de gestion de la batterie (BMS) et les exigences du système de gestion de l'énergie (EMS).

Les exigences mécaniques et environnementales doivent couvrir l'espace d'installation disponible, les dimensions maximales, la configuration d'installation, la température de fonctionnement, et les exigences de boîtier là où cela est applicable.

Enfin, définir le marché cible et les exigences de conformité applicables à la configuration de la batterie et du système prévue.

Une spécification utile pourrait donc ressembler davantage à :

Application C&I panneaux solaires photovoltaïques / LFP / tension nominale définie / capacité utilisable définie / puissance continue définie / DoD spécifié / communication CAN avec le PCS cible / installation en extérieur / limites dimensionnelles définies / exigences du marché cible

que simplement:

500 kWp système solaire + 1 MWh batterie

Le premier donne au fabricant un point de départ en ingénierie. Le second ne fournit qu'une description au niveau du projet.

La spécification doit également distinguer entre les exigences obligatoires et les exigences souhaitables. Cela permet au fabricant de proposer des configurations alternatives où ils peuvent atteindre le même objectif du projet de manière plus efficace.

Étape 6 : Transformer la spécification en demande de proposition (RFQ) personnalisée

Une fois que la spécification technique est prête, elle peut devenir la base du devis personnalisé pour la batterie RFQ.

Le RFQ ne doit pas répéter la discussion complète du projet. Au lieu de cela, utilisez la spécification finalisée comme base technique et ajoutez les informations nécessaires à un fabricant pour évaluer le développement et la production.

Cela comprend normalement la quantité de prototype nécessaire, le volume de production attendu, le calendrier de développement cible, la date souhaitée de production en série, et toutes les exigences concernant le soutien à la validation ou à la certification.

Par exemple, un acheteur pourrait demander :

Concevoir et proposer un pack de batteries LFP personnalisé pour une application C&I à énergie solaire photovoltaïque, en se basant sur les spécifications électriques et mécaniques jointes. La batterie doit communiquer avec le PCS spécifié, respecter la plage d'exploitation définie et être validée avant la production pilote.

Cela donne au fabricant une base bien plus claire pour évaluer la faisabilité et le coût qu'une demande générale d'un "stockage solaire personnalisé".

Lors de la comparaison des propositions, concentrez-vous sur le fait que le fabricant puisse répondre aux exigences techniques définies, soutenir l'intégration et la validation requises, et adapter le design du prototype à la production.

Pour les OEM et les intégrateurs de systèmes cherchant un partenaire OEM/ODM de batterie solaire, c'est aussi le moment où la capacité de développement devient aussi importante que la proposition initiale du produit.

Avez-vous un cahier des charges prêt ? ACE Battery peut collaborer avec les fabricants, les intégrateurs de systèmes et les fournisseurs de solutions de stockage d'énergie pour évaluer les besoins en batteries personnalisés et les besoins en développement.

Étape 7 : Valider la batterie avant la production en masse

Une offre de fabricant et un prototype ne confirment pas que la batterie est prête à la production. Le prototype doit être testé par rapport aux exigences établies lors de la phase de spécification.

Commencez par la validation électrique. Vérifiez la capacité réelle de la batterie, la plage de tension, les performances de charge/décharge, la puissance disponible et les fonctions de protection.

Ensuite, testez l'intégration du système avec l'onduleur ou le PCS prévu. La communication de la BMS, les alarmes, les limites de fonctionnement et les contrôles de charge/décharge doivent être vérifiés dans des conditions représentatives.

Des tests supplémentaires en matière d'environnement, de boîtier, de sécurité et de conformité peuvent être requis en fonction de l'application, du marché cible et de la configuration finale du système.

Le processus de développement devrait donc suivre une séquence contrôlée:

Spécification → Prototype → Validation → Production pilote → Production en série

Le but de la validation n'est pas seulement de vérifier que la batterie fonctionne. C'est de vérifier qu'elle fonctionne dans le système de stockage d'énergie solaire photovoltaïque prévu et selon les spécifications convenues.

Pour les projets OEM et ODM, identifier les problèmes de conception ou d'intégration avant le prototype ou la production en série peut aider à éviter des modifications ultérieures de la conception de la batterie, des outillages, du travail de certification et du processus de production.

Des exigences du projet photovoltaïque solaire à une batterie personnalisée

Un projet de batterie personnalisé est plus facile à gérer lorsque chaque phase produit les informations nécessaires à la suivante :

Application du projet → Exigences en énergie et en puissance → Contraintes de l'onduleur/PCS → Décision de personnalisation → Spécification de la batterie → RFQ → Validation du prototype → Production

Cette approche évite de considérer la capacité de la batterie comme le seul paramètre de conception. Elle donne également au fabricant un contexte technique suffisant pour évaluer la batterie en tant que composant du système complet de stockage d'énergie.

Pour les OEM, les EPC solaires, les intégrateurs de systèmes et les marques de stockage d'énergie, ACE Battery propose un développement de batterie et de stockage d'énergie personnalisé pour les besoins spécifiques à l'application.

Si vous développez un projet de panneaux solaires photovoltaïques + système de stockage d'énergie (ESS) et avez besoin d'une batterie conçue autour de votre système, contactez ACE Battery avec vos exigences de projet pour discuter des spécifications, du développement de prototype et de la production.