.jpg?imageView2/1/format/webp)
Caso di Studio del Progetto | 10 kV | 5 MW / 10,3 MWh | Accumulo di energia mineraria
Un'elettricità affidabile è essenziale per le operazioni sicure nelle miniere di carbone. Ventilazione, drenaggio, sollevamento e sistemi di monitoraggio della sicurezza dipendono tutti da un'alimentazione stabile. Anche le miniere dotate di connessioni a doppio circuito alla rete possono affrontare rischi operativi significativi se un guasto a monte della rete interrompe contemporaneamente entrambe le fonti di energia.
Per rafforzare la propria fornitura di energia d'emergenza, FGI (WindSun Science & Technology Co., Ltd.) ha installato un sistema di accumulo di energia a catena di batteria ad alta tensione da 10 kV, 5 MW / 10,3 MWh presso la miniera di carbone Zhifengshan a Huairen, Shanxi, Cina.
Il progetto stabilisce un ulteriore livello di protezione dell'alimentazione elettrica per i carichi critici delle miniere, consentendo allo stesso sistema di accumulo di energia di supportare un'installazione fotovoltaica solare distribuita da 10 MWp. La sua strategia operativa è semplice: prima viene l'alimentazione d'emergenza, mentre i risparmi energetici offrono un valore aggiuntivo quando le condizioni operative lo permettono.
Combinando conversione di energia ad alta tensione, accumulo a batteria e monitoraggio intelligente, il progetto dimostra come un sistema di accumulo energetico minerario possa rafforzare la resilienza dell'approvvigionamento elettrico supportando al contempo una gestione energetica più efficiente.
Applicazione:Alimentazione d'emergenza per una miniera di carbone
Posizione:Miniera di carbone Zhifengshan, Huairen, Shanxi, Cina
Tensione di sistema:10 kV
Potenza nominale:5 MW
Capacità energetica della batteria:10,3 MWh
Tecnologia delle batterie:Fosfato di litio e ferro (LFP)
Integrazione delle energie rinnovabili:Solare fotovoltaico distribuito da 10 MWp
Tecnologia di base:Conversione di potenza a cascata ad alta tensione
Funzione aggiuntiva:Riduzione dei picchi e ottimizzazione dei costi energetici, soggette a requisiti di riserva d'emergenza
Un'interruzione di corrente in una miniera sotterranea può influire contemporaneamente su diversi sistemi di sicurezza critici. I ventilatori principali, le pompe di drenaggio, le attrezzature di sollevamento e i sistemi di monitoraggio della sicurezza devono rimanere disponibili o essere ripristinati entro i tempi di risposta d'emergenza richiesti.
L'alimentatore a doppio circuito offre un importante livello di protezione. Tuttavia, una perdita simultanea di entrambe le forniture esterne causata da un guasto della rete a monte può comunque creare una grave emergenza.
Per la miniera di carbone di Zhifengshan, l'obiettivo era creare una fonte aggiuntiva di energia in grado di sostenere carichi critici di sicurezza durante un completo blackout esterno.
La FGI ha progettato il sistema in base ai reali requisiti di carico della miniera, alle caratteristiche di avvio delle attrezzature e alle condizioni operative d'emergenza. Invece di trattare l'accumulo energetico come una tradizionale installazione di riduzione dei picchi, il progetto pone la disponibilità di energia d'emergenza al centro della progettazione del sistema.
FGI sviluppò il sistema in base al profilo di carico critico della miniera e ai requisiti per la continuità dell'alimentazione d'emergenza.
In base alla valutazione del carico del progetto, i carichi critici di sicurezza designati dalla miniera ammontano approssimativamente2.686 kW, che copriva il monitoraggio della sicurezza e l'illuminazione d'emergenza, la ventilazione principale e i sistemi di drenaggio. Il sistema è stato progettato per sostenere questi carichi per almeno due ore dopo un'interruzione di corrente.
Il sistema combina un sistema di conversione di potenza ad alta tensione (PCS) da 5 MW con un sistema di batterie al litio e fosfato di ferro da 10,3 MWh.
La potenza nominale fornisce capacità per soddisfare le esigenze iniziali delle apparecchiature critiche, mentre la capacità energetica della batteria è progettata per sostenere il periodo operativo d'emergenza richiesto dopo aver considerato le perdite di conversione e la profondità di scarica pianificata.
Il sistema si collega direttamente al bus da 10 kV della miniera tramite un impianto ad alta tensione, eliminando la necessità di un trasformatore aggiuntivo tra il PCS e il bus della miniera. Questo riduce le fasi di conversione e i requisiti di attrezzatura associati.
La configurazione risultante integra conversione di potenza ad alta tensione, stoccaggio delle batterie, protezione e monitoraggio in una soluzione coordinata di alimentazione di emergenza.
Il sistema utilizza una topologia di conversione di potenza a cascata H-bridge per collegare direttamente il sistema di accumulo energetico alla rete da 10 kV.
Evitando un trasformatore separato di aumento potenza-frequenza, la configurazione riduce gli stadi di conversione intermedi e supporta un'architettura di sistema più compatta. Questo è particolarmente prezioso negli impianti industriali dove lo spazio di installazione, l'integrazione elettrica e l'accesso alla manutenzione devono essere considerati insieme.
Il sistema di accumulo energetico è progettato per fornire una risposta rapida alle interruzioni di corrente e supportare il funzionamento black-start in condizioni di sistema appropriate.
A differenza dei generatori di riserva convenzionali che richiedono avviamento e stabilizzazione meccanica, l'accumulo energetico a batteria può rispondere rapidamente tramite conversione elettronica di potenza. Con controlli adeguati, disposizioni di commutazione e sequenziamento dei carichi, il sistema può stabilire un'alimentazione indipendente per carichi critici designati.
Per una miniera di carbone, questa capacità aiuta a supportare il ripristino delle attrezzature essenziali e la manutenzione delle funzioni critiche di sicurezza durante un blackout esterno.
Il sistema supporta il funzionamento off-grid e può fornire regolazione di tensione e frequenza per carichi collegati, a seconda della strategia di controllo configurata e delle condizioni operative del sistema.
Questa capacità è importante quando la rete esterna non è disponibile e la miniera deve dipendere da una fonte di energia indipendente per fornire apparecchiature designate.
Il design modulare consente di configurare unità di conversione di potenza e cluster batterie in base alle esigenze del progetto.
Man mano che la capacità produttiva o il carico elettrico di una miniera cambiano, l'architettura del sistema può supportare la pianificazione e l'espansione della capacità futura, soggetta alle valutazioni delle apparecchiature e al progetto elettrico complessivo.
Le funzioni integrate di monitoraggio e protezione supportano la raccolta operativa dei dati, il monitoraggio dello stato delle apparecchiature, la diagnosi di guasti e gli avvisi delle condizioni.
Gli operatori possono monitorare le prestazioni del sistema da una posizione di controllo centrale e rispondere in modo più efficiente a condizioni anomale. Il monitoraggio remoto supporta anche la gestione quotidiana del sistema di stoccaggio e aiuta a ridurre la necessità di ispezioni di routine in loco.
Il progetto combina la protezione dell'energia d'emergenza con una funzione aggiuntiva di gestione dell'energia.
Oltre al suo ruolo principale di alimentazione d'emergenza, il sistema di batterie da 10,3 MWh funziona con unInstallazione solare fotovoltaica distribuita da 10 MWpper migliorare l'uso dell'elettricità prodotta localmente.
Secondo l'accordo di autoconsumo approvato, l'energia solare è prioritaria per il consumo in loco durante le ore diurne. L'elettricità in eccesso può essere immagazzinata nel sistema a batterie tramite la connessione di stoccaggio a 10 kV, con l'energia immagazzinata scaricata nei momenti opportuni per ridurre i consumi di rete nei periodi di punta.
Questa strategia operativa coordinata può aiutare la miniera:
Aumento del consumo in loco di elettricità solare
Ridurre gli acquisti di elettricità durante alcuni periodi di picco
Migliorare l'utilizzo della sua generazione fotovoltaica distribuita
Ridurre i costi complessivi dell'elettricità, soggetti alla struttura tariffaria e alle condizioni operative applicabili
Utilizzare meglio l'asset di accumulo energetico installato oltre i periodi di attesa d'emergenza
Il funzionamento economico di un sistema di accumulo energetico d'emergenza non deve compromettere la sua funzione primaria di sicurezza.
Per questo progetto, i requisiti di riserva d'emergenza hanno la precedenza rispetto all'ottimizzazione energetica di routine. La ricarica, la scarica e la programmazione dell'alimentazione devono essere coordinate con lo stato di carica richiesto, la capacità disponibile della batteria, le disposizioni di risposta alle emergenze e i limiti operativi.
Questo approccio consente al sistema di offrire potenziali risparmi energetici mantenendo il suo ruolo come ulteriore livello di protezione energetica d'emergenza.
Il sistema aggiunge una fonte di emergenza basata sull'accumulo di energia all'attuale sistema di alimentazione a doppio circuito della miniera. È progettato per supportare carichi critici durante gravi interruzioni di alimentazione esterna, contribuendo a migliorare la resilienza operativa e la capacità di risposta alle emergenze.
Coordinando lo stoccaggio a batteria con la generazione solare fotovoltaica distribuita e le tariffe elettriche in base all'uso, la miniera può utilizzare l'energia immagazzinata in modo più strategico. Questo crea un'opportunità per ridurre i costi dell'elettricità migliorando al contempo l'utilizzo delle energie rinnovabili.
I risparmi reali dipendono dalle condizioni tariffarie, dalla disponibilità del sistema, dai programmi operativi e dalla capacità che deve rimanere riservata per le emergenze.
Il progetto dimostra come lo stoccaggio di energia a catena di batteria ad alta tensione possa servire sia un'applicazione critica per la sicurezza sia una strategia di gestione energetica più ampia.
Per le miniere che considerano aggiornamenti di emergenza energetica, la combinazione di backup a carico critico e integrazione delle energie rinnovabili fornisce un riferimento pratico per valutare sistemi di accumulo che affrontano sia la resilienza operativa sia l'efficienza energetica.
FGI vanta oltre tre decenni di esperienza nell'elettronica di potenza e nella conversione di potenza industriale. Le sue tecnologie di accumulo energetico ad alta tensione a cascata coprono applicazioni a 6 kV, 10 kV e 35 kV.
Le soluzioni di emergenza di FGI per l'accumulo di energia sono state implementate anche in altre miniere di carbone in Cina, tra cui Xinglongzhuang, Nantun, Tingnan e Wanfu. Queste applicazioni forniscono esperienza nell'adattare la tecnologia di accumulo di energia ad alta tensione alle esigenze dei sistemi di energia mineraria.
Il progetto Zhifengshan amplia questa esperienza applicativa attraverso una configurazione da 10 kV, 5 MW / 10,3 MWh che combina l'alimentazione di emergenza con la gestione dell'energia fotovoltaica solare.
Il progetto della miniera di carbone di Zhifengshan illustra un approccio pratico per migliorare l'alimentazione di emergenza tramite l'accumulo di energia a cascata di batteria ad alta tensione.
Con un sistema di conversione di potenza da 5 MW, una capacità batteria LFP di 10,3 MWh, collegamento diretto al bus minerario da 10 kV e un'operazione coordinata con 10 MWp di fotovoltaico solare distribuito, l'installazione raggiunge due obiettivi importanti:protegge i carichi critici della mina durante interruzioni di corrente esterne e crea opportunità per un uso energetico più efficiente durante il normale funzionamento.
Per le miniere di carbone che desiderano rafforzare la protezione dell'energia d'emergenza promuovendo al contempo l'efficienza energetica e l'utilizzo delle energie rinnovabili, FGI fornisce elettronica di potenza orientata all'applicazione e soluzioni di accumulo energetico su misura per le esigenze operative industriali.
Cerchi un sistema di accumulo di energia ad alta tensione per l'alimentazione d'emergenza mineraria? Contatta FGI per discutere i carichi critici della tua miniera, le condizioni della rete e i requisiti del progetto.
