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Courant d'appel du transformateur : dimensionnement d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) formant réseau pour la mise sous tension
La mise sous tension d'un transformateur relève avant tout d'un problème de courant et de contrôle, et non d'un problème d'autonomie de la batterie. Ce guide explique comment dimensionner le système de conversion de puissance (PCS), choisir une rampe de tension, modéliser le flux résiduel et vérifier qu'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est capable de former un réseau avant la mise en service en démarrage autonome.
Un transformateur peut être à vide et nécessiter malgré tout un pic intense de courant de magnétisation, tandis que l'onduleur de formation de réseau censé le stimuler est délibérément conçu pour fonctionner dans une plage étroite, compatible avec les semi-conducteurs.
Alors, pourquoi tant de spécifications relatives aux systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) s'expriment-elles en mégawattheures ?
C'est l'inverse.
Pour la mise sous tension d'un transformateur, le premier défi de dimensionnement se joue en ampères, en voltampères, en saturation de commande et en millisecondes. L'énergie de la batterie devient essentielle par la suite, lorsque le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) doit alimenter les équipements auxiliaires de la centrale, prendre en charge les charges des moteurs, soutenir la phase de démarrage et rester disponible pour des tentatives de rétablissement répétées.
À mon sens, un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ne peut pas être qualifié de “ compatible avec le redémarrage autonome ” (black-start) simplement parce que son onduleur dispose d'un « mode de formation de réseau ». À moins que le fournisseur ne puisse démontrer l’existence de versions avec transformateur, le comportement du limiteur de courant, les commandes de rampe de tension, les commandes de protection et une séquence de mise sous tension validée dans le cadre d’une simulation de transitoires électromagnétiques, cette affirmation relève de la publicité et non de l’ingénierie.
Pourquoi le courant d'appel du transformateur modifie le dimensionnement des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)
Le courant d'appel d'un transformateur apparaît lorsque la mise sous tension fait passer le noyau magnétique au-delà de sa zone de flux normale et le conduit à la saturation. Problèmes liés à l'angle de fermeture du disjoncteur. Les problèmes de flux récurrents sont plus importants que ne l'admettent de nombreuses études pratiques. La conception du noyau, la connexion des enroulements, la résistance du système, la charge des câbles et la rigidité des composants influencent tous le résultat.
Un générateur synchrone peut supporter ou injecter plusieurs multiples du courant nominal pendant une durée limitée. Ce n'est généralement pas le cas d'un onduleur de formation de réseau. Des études publiées décrivent une capacité de surintensité des onduleurs d'environ 1,5 par unité pendant de courts intervalles, tandis qu'une conception de démarrage autonome prévue pour 2024 utilisait un onduleur de formation de réseau de 40 MVA avec une limite de courant de 1,2 par unité.
Cet espace modifie tout ça.
Lorsque l'onduleur atteint son plafond actuel, il ne se transforme pas pour autant en un générateur synchrone de plus petite taille. Le système de commande change d'état. Les références de tension peuvent être réduites, les commandes de courant peuvent être écrêtées, l'immunité en ligne peut s'activer, et la boucle externe de formation de réseau peut momentanément s'écarter du comportement supposé dans une étude RMS simple.
Le résultat peut être :
Établissement de la tension lent ou interrompu
Saturation prolongée du transformateur
Contenu web à forte teneur en harmoniques de deuxième ou troisième ordre
Faux déclenchement d'un relais différentiel ou de surintensité
Anxiété liée au circuit intermédiaire
Contrôle des oscillations
Une île en panne, incapable de redémarrer de manière autonome
Une étude portant sur la mise sous tension de plusieurs transformateurs a révélé que la commutation régulée peut nécessiter une puissance optimale de 56,8 MVA à partir d'une ressource d'une puissance nominale de seulement 15 MVA, en cas de problème de flux résiduel indésirable. Il ne s'agit pas là d'une marge de conception négligeable. Il s'agit d'une architecture défaillante.
La dure réalité : les unités MW et MWh ne suffisent pas
Le dimensionnement d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) destiné à soutenir le réseau nécessite au moins quatre mesures distinctes :
alimentation électrique continue des ordinateurs, en MW ou en MVA
Capacité de courant de phase de courte durée du PCS, comprenant la durée et la récupération
Alimentation par batterie, en MWh, sur l'ensemble de la séquence de rétablissement
Capacité de contrôle, y compris la mise sous tension progressive, les mesures de limitation existantes et les procédures de sécurité en tension réduite
La plaque signalétique peut induire en erreur.
Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 20 MW/40 MWh semble considérable. Pourtant, il faut s'attendre à ce que son système de commutation de puissance (PCS) ne puisse fournir qu'un courant de 1,2 par unité, que son limiteur existant réduise la tension en cas de forte demande de magnétisation, et que son micrologiciel de formation de réseau ne puisse pas faire monter en puissance une courbe de démarrage déjà connectée à partir de zéro volt. Cette installation pourrait s'avérer exceptionnelle pour l'arbitrage et la réponse en fréquence, mais inutile pour la mise sous tension souhaitée du transformateur.
C'est le présent qui prime.
La durée de vie de la batterie reste un facteur important, même si le courant d'appel lors de la magnétisation ne dure généralement que quelques secondes, et non plusieurs heures. Les besoins énergétiques les plus importants proviennent des éléments qui l'entourent : systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), systèmes anti-incendie, alimentation des commandes, pompes, transformateurs auxiliaires, interactions, pertes de précharge, tentatives répétées, pertes au repos et les premiers blocs des lots essentiels.
Je divise donc cette étude en deux parties :
L'enveloppe d'alimentation définit les paramètres existants du PCS, du MVA, du prix de rampe et des commandes.
L'enveloppe de reconstruction indique la capacité de la batterie en MWh, l'état de charge et la durée maximale de fonctionnement en série.
Le fait de regrouper ces deux chiffres en un seul, celui de la “ capacité BESS requise ”, masque l'ampleur réelle des encombrements.
Que se passe-t-il réellement lors de la mise sous tension d'un transformateur ?
Le flux magnétique est à peu près proportionnel au moment de la tension appliquée. En régime sinusoïdal stationnaire, le bilan des volt-secondes est équilibré. En cas de mise sous tension non contrôlée, l'angle de tension initial et la variation résiduelle piégée peuvent faire grimper le flux magnétique initial bien au-delà de sa valeur proportionnelle normale.
Le noyau arrive à saturation.
L'inductance de magnétisation chute alors brutalement. Le courant augmente. La forme d'onde étant irrégulière, le courant comporte une importante composante continue déformée ainsi que des harmoniques importantes.
Le changement récurrent ne peut être considéré comme un simple cas de sensibilité ornementale. Une étude de réseau publiée a utilisé des combinaisons de flux résiduels de phase composées respectivement de 0,8, 0 et −0,8. Dans des conditions de commutation contrôlée, le premier transformateur s’est avéré être le goulot d’étranglement de l’alimentation ; une commutation précise à pôle unique sur les autres transformateurs n’a produit pratiquement aucun courant d’appel, contrairement au dispositif tripolaire.
Et voici le problème : on connaît rarement l'intégralité de la variation résiduelle de la superficie.
Une étude de recherche fonctionnelle doit vérifier :
Variation récurrente maximale, positive et négative, à chaque étape
Pires angles de fermeture des disjoncteurs
Dispersion des poteaux de coupure et retard mécanique
Caractère imprévisible de la courbe de saturation d'un transformateur
Régularité minimale et maximale du système
Résistance à l'enroulement à froid et à chaud
Tension continue minimale et état de charge réduit
Alimentation des câbles et des réacteurs de dérivation
Remise sous tension répétée après une tentative avortée
Les versions peuvent être trompeuses.
Une conception RMS peut présenter une tension acceptable, car elle compense par moyennage le courant asymétrique de phase et la saturation magnétique qui sont à l'origine de l'événement réel. Pour cette tâche, le principal modèle de décision doit être une plateforme de simulation des services médicaux d'urgence telle que PSCAD, EMTP ou un environnement de simulation à court terme validé de manière équivalente.
Comment dimensionner un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) formant un réseau pour l'alimentation d'un transformateur
J'utilise la méthode suivante, car elle oblige l'équipe de travail à mettre en évidence dès le début les hypothèses fragiles.
Définir le véritable parcours de démarrage
Ne concevez pas uniquement le transformateur de titre.
Répertoriez tous les équipements qui seront immanquablement connectés avant que le système BESS n'augmente la tension :
transformateurs élévateurs pour ordinateurs
Générateurs de clés ou transformateurs de terminaux
Câbles moyenne tension
Transformateurs de mesure
Transformateurs de mise à la terre
Reactances de dérivation
Transformateurs complémentaires
Filtres harmoniques
Lots de moteurs fixes et électriques
Une mise sous tension en douceur peut nécessiter que les disjoncteurs situés le long du circuit désigné soient fermés avant le début de la montée en tension. Cela signifie qu'un certain nombre de transformateurs peuvent être mis sous tension simultanément, et non pas les uns après les autres.
Obtenir les restrictions OEM applicables
Demande concernant une surcharge supérieure à “ 150% ”.”
Les informations requises sont les suivantes :
Phase optimale exprimée en ampères RMS
Durée admissible de la surcharge
Restrictions concernant les répétitions et la récupération
Limite de courant à tension continue minimale
Réduction de la puissance en fonction de la température
Priorité au courant réactif
Restriction de modulation
Schéma de disposition du bloc limiteur de courant
Mesures à prendre en cas de déséquilibre entre les séquences favorables et défavorables
Raisonnement de récupération après saturation
Sécurité de maintien du réseau lorsque le limiteur est sous tension
Une limite de 1,5 par unité pendant 100 millisecondes n'équivaut pas à 1,5 par unité pendant dix secondes. Pourtant, les dossiers d'appel d'offres les considèrent systématiquement comme équivalentes.
Concevoir des transformateurs non linéaires
Utilisez, dans la mesure du possible, les données d'examen spécifiques au projet :
Contour de saturation
Type de noyau
Réactance à noyau d'air
Pertes à vide
Résistance des enroulements et réactance de fuite
Groupe vectoriel
Cours sur la séquence zéro
Hypothèses relatives au flux résiduel
Représentation de l'hystérésis lorsque cette fonctionnalité est prise en charge
Une bibliothèque de blocs de transformateurs génériques pourrait convenir pour les essais. Elle est toutefois loin d'être suffisante pour la certification de sécurité finale ou l'homologation du redémarrage autonome.
Lancer un calcul répétitif de dimensionnement PCS
Une formule utile pour un premier dépistage est la suivante :
[S \geq \frac{\sqrt{3}, V} LL, I \ message EMT, max k ; k \ texte ; k \text] Où :
( V _ ) est la tension entre phases correspondante
( I _ \ text ) correspond à la valeur RMS maximale de l'étage dérivée de l'EMT
( k _ \ text ) est le multiplicateur de surintensité de courte durée confirmé
( k _ \ message derate) prend en compte la température, la tension continue et les conditions de fonctionnement
( k _ ) représente le problème lié à la mise hors service ou à la redondance des modules
Il s'agit d'une formule d'évaluation, qui ne remplace pas la simulation. Elle ne doit pas non plus utiliser la hauteur actuelle instantanée à la place de la définition de la valeur RMS fournie par le constructeur d'origine.
Puis recommencez.
Une étude publiée portant sur plusieurs transformateurs a révélé qu'un onduleur de 20 MVA pouvait prendre en charge une rampe de mise sous tension progressive de trois secondes, qu'un onduleur de 15 MVA nécessitait environ 8 secondes et qu'un onduleur de 10 MVA nécessitait au moins 15 secondes. En supposant une courbe de saturation plus raide, les temps de montée requis passaient respectivement à 8, 12 et 22 secondes.
Ce résultat nous enseigne une dure leçon : La période de montée en puissance et la valeur moyenne de la tension (MVA) du PCS ne peuvent être modifiées que dans les limites réelles de fonctionnement du transformateur et du système de commande.
Adapter la capacité de la batterie à chaque cas particulier
Déterminez la puissance nécessaire au démarrage à froid comme suit :
[E =. \ \frac{\int P} \ message (t), dt< ]
Ensuite, divisez ce résultat par la plage utile de niveau de charge, et non par l'énergie nominale de la batterie.
Comprend :
Consommation auxiliaire du BESS
Pertes dans les transformateurs et les câbles
Tonnes de service en station-service
Énergie de démarrage du moteur
Délais d'attente pour les mesures correctives
Retards de synchronisation
Tentatives en double
Nombre minimum de livres après la restauration
Résultats concernant la dégradation des batteries et les niveaux de température
Le pic de courant de démarrage pourrait à peine modifier l'état de charge. En revanche, un retard de 45 minutes dû à l'attente de l'intégration d'une centrale supplémentaire aura certainement cet effet.
La mise sous tension en douceur par rapport aux autres solutions
L'alimentation en douceur constitue souvent la meilleure option pour un onduleur de formation de réseau, car elle exploite une capacité dont le convertisseur dispose déjà : la formation contrôlée de tension.
Pourtant, ce n'est pas de la magie.
Technique de dynamisation
Exigence clé
Avantage principal
Une faiblesse cachée
Incidence sur le dimensionnement des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)
Changement difficile
Le disjoncteur se déclenche en cas de faible tension
Série « Easy »
Courant d'appel important, limitation existante et distorsion de tension
Nécessite souvent un ordinateur très performant
Régulation triphasée
Régulateur « point-on-wave » et estimation du flux résiduel
Permet de réduire le courant d'appel sans rampe de tension progressive
Une clôture immédiate ne permet pas d’optimiser individuellement toutes les étapes
Exige une prise en compte de la dispersion des données et des erreurs de modification
Commutation à pôle indépendant
Trois poteaux fonctionnant de manière indépendante
Peut s'approcher du courant d'appel minimal sur chaque phase
Marteau-piqueur spécialisé, dimensions et coûts d'entretien
Peut réduire le surdimensionnement du PCS
Résistance de pré-insertion
Disjoncteur équipé d'une résistance et séquence de dérivation
Comprend un amortissement mécanique
Coûts, répercussions, pertes et complexité croissante
Réduit ce qui existe déjà, mais ajoute du matériel
Mise sous tension en douceur
Rampe de tension de formation de réseau et cycle de démarrage avec coupure
Utilise la commande du convertisseur pour limiter le flux de contre-courant
Problèmes liés à la mise sous tension synchronisée des équipements et à la gestion de la tension
Échange un temps de montée plus long contre un MVA PCS plus faible
Mise sous tension assistée par un limiteur de courant
Limitation rapide et stable du courant de référence de l'onduleur
Protège les semi-conducteurs en cas de hausse imprévue de la demande
Peut prolonger la durée de saturation ou fausser la tension
Nécessite une version de contrôle OEM complète
L'AEMO a répertorié la « mise sous tension en douceur » comme une technique consistant à augmenter progressivement la tension du réseau afin de limiter les courants d'appel des transformateurs et les harmoniques. Dans le cadre de l'étude « Dalrymple », cette stratégie a permis de réaliser un redémarrage autonome d'une zone de distribution locale de 33 kV, bien que cette capacité n'ait pas été vérifiée par la suite sur un réseau de plus grande envergure.
Un démarrage progressif réduit les risques. Il ne les élimine pas pour autant.
Les rampes longues peuvent entraîner des problèmes spécifiques : surflux du transformateur en cas de mauvaise gestion de la régulation tension/hertz, exposition prolongée à une basse tension, déclenchement intempestif des protections, bruits parasites des contacteurs complémentaires, instabilité des appareils électroniques sous charge et contrôle inadéquat avec des outils qui prévoient un retour en douceur à la tension nominale.
Ce que révèlent réellement les données de 2023-2024
Dalrymple : les habitudes locales, pas une promesse sur PowerPoint
Le projet « Dalrymple Energy Storage Space for Commercial Renewable Assimilation », mené en Australie-Méridionale, utilise un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 30 MVA/8 MWh, destiné à renforcer le réseau, installé à proximité d'une ligne radiale de 132 kV en voie d'achèvement. Des rapports d'exploitation antérieurs ont révélé que ce système avait permis de réduire les coupures d'électricité locales de près de huit heures à 30 minutes au cours de ses six premiers mois de fonctionnement.
Plus révélateur encore, l’AEMO a examiné quatre incidents survenus à partir du 28 décembre 2023, au cours desquels la foudre a provoqué le déclenchement de la ligne de 132 kV en amont. Le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) a maintenu le fonctionnement en îlotage avec le parc éolien de Wattle Point et les centrales régionales, puis a assuré la resynchronisation avec le réseau principal. L'AEMO a également constaté une bonne concordance entre les mesures de terrain à haute résolution et son modèle de simulation, tout en reconnaissant l'existence de divergences entre les modèles de fréquence.
Ce dernier détail a son importance. Les données réelles ne correspondaient pas parfaitement au modèle.
Ça n'arrive presque jamais.
La bonne réaction n'est pas d'abandonner la modélisation ; elle consiste à exiger la reconnaissance de la conception, la divulgation des paramètres et la définition des cotes.
NREL : présentation d'un équipement de 1 MW/1 MWh
Une étude menée en 2024 par le NREL a utilisé un véritable système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 1 MW/1 MWh à la Flatirons School, dont la puissance a été mise à l'échelle dans le cadre d'essais « hardware-in-the-loop » pour représenter une source de 500 kW. L'expérience a évalué la capacité à soutenir une centrale hydroélectrique au fil de l'eau de 5,5 MVA et comprenait un réservoir de charge de 3 MVA.
Lorsque le système de stockage d’énergie par batterie (BESS) assurant la stabilisation du réseau a été positionné à proximité des parcelles stratégiques et intégré à l’îlot hydroélectrique, l’un des scénarios d’exploitation envisagés a atteint un minimum de fréquence de 59,93 Hz avec un temps de stabilisation de zéro seconde. L'étude a par ailleurs révélé que le démarrage progressif par rampe de tension minimisait le courant d'appel du transformateur et que la synchronisation régulée du BESS réduisait les perturbations affectant le générateur fonctionnant simultanément.
Cela ne signifie pas que tous les opérateurs commerciaux de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont en mesure de remplir cette obligation. Cela démontre simplement que le concept peut fonctionner lorsque l'emplacement, les commandes, la séquence des opérations et les études du système sont correctement mis au point.
Un onduleur de 40 MVA ne se comporte pas comme un générateur de 40 MVA
Une étude de 2024 sur le démarrage à froid a comparé un onduleur de formation de réseau de 40 MVA, limité à 1,2 par unité, à un générateur fonctionnant en parallèle de 40 MVA, tout en simulant des charges de transformateurs et de moteurs. Le circuit de démarrage modélisé comprenait un transformateur moyenne tension de 40 MVA, un transformateur élévateur de 80 MVA et un transformateur de 280 MVA situé plus loin dans la chaîne.
L'amplitude du courant d'appel au premier cycle de l'onduleur de formation de réseau était inférieure d'environ 50% à celle du générateur ; toutefois, l'onduleur présentait un courant d'appel plus prolongé et des composantes de troisième harmonique persistantes. Les auteurs ont conclu qu'une conception minutieuse de la magnétisation du transformateur et la mise en place de limitations étaient nécessaires pour éviter les problèmes de surintensité et de sécurité liés à l'onduleur.
Voici un élément que les équipes d'achat ont tendance à négliger : un prix de départ réduit ne signifie pas automatiquement que la mise en service sera plus simple.
La durée a son importance. Les harmoniques ont leur importance. Problèmes liés au comportement du limiteur.
L'échelle au niveau du système prend de l'ampleur
L'évaluation du système énergétique de Porto Rico réalisée en 2024 par le NREL a estimé que, à court terme, il faudrait entre 300 MW et 800 MW de stockage par batterie, doté de capacités de stabilisation du réseau, de réponse rapide en fréquence et de contrôle de la tension, afin de minimiser les importantes fluctuations de fréquence et de contribuer au démarrage du réseau et à sa remise en état.
Ces chiffres ne constituent pas une règle de dimensionnement pour le courant d'appel des transformateurs. Ils expliquent pourquoi la mise sous tension des transformateurs, qui relevait auparavant du domaine spécialisé du redémarrage autonome, s'inscrit désormais pleinement dans le cadre de l'achat courant de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS).
Une matrice pratique pour le dimensionnement des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) destinés à la stabilisation du réseau
Problème de mise en page
Données minimales requises
Résultats d'une étude
Refuser le style lorsque
Le PCS peut-il séduire le transformateur ?
Courbe de saturation, flux résiduel, impédance de la source, temps de coupure
Valeurs efficaces et crêtes en phase optimale présentes
Le limiteur continue de fonctionner à plein régime sans récupération stable de la tension
Le PCS MVA est-il suffisant ?
Courbe de puissance apparente et courbe de surcharge vérifiée par un technicien médical d'urgence
Demande de blocs PCS et de redondance
Un seul bloc inaccessible entraîne un échec
La rampe de tension est-elle acceptable ?
Restrictions relatives au flux magnétique, à la sécurité et aux outils des transformateurs en cas de sous-tension
Durée minimale de sécurité de la rampe
La rampe va à l'encontre de la défense ou des dispositifs anti-encastrement
L'autonomie de la batterie est-elle suffisante ?
Chronologie complète de la reconstruction et lots correspondants
SOC et MWh minimaux au démarrage
Une seule tentative infructueuse suffit à faire disparaître le livre
La protection restera-t-elle protégée ?
Modèles différentiels, de surintensité, de limitation des harmoniques et de transformateurs de courant
Marges d'exploitation de Relay
Tout type d'instance fiable entraîne un fonctionnement indésirable
L'île pourra-t-elle continuer à être en sécurité ?
Commande GFM, capacité de levage en tonnes, facturation par câble et versions de moteurs
Marges de fréquence, de tension et d'amortissement
La saturation du réseau entraîne une perte de sécurité en matière de maintien de la stabilité du réseau
Ce design inspire-t-il confiance ?
Modèle OEM d'ambulancier et dimensions indiquées sur le site web
Rapport de reconnaissance
Matériaux fournis par les fournisseurs : uniquement des conceptions RMS ou issues de bibliothèques génériques
Ma règle d'achat est simple : En l'absence de version validée de l'EMT, aucun score de conformité au démarrage autonome n'est attribué.
Un acheteur potentiel doit également démontrer le déroulement complet du processus dans le cas où un bloc PCS serait indisponible, avec un état de charge minimal admissible, une tension continue minimale et le pire scénario de flux résiduel homologué. Le fait de ne réussir que le cas le plus simple ne prouve pratiquement rien.
Les failles en matière de défense et de contrôle que les feuilles de calcul de dimensionnement ne prennent pas en compte
La sécurité, c'est là où les simulations sophistiquées se transforment en humiliation coûteuse.
La protection différentielle des transformateurs peut percevoir la magnétisation irrégulière et le contenu harmonique du réseau de manière très différente lorsque la source est un onduleur à courant limité. Les hypothèses standard en matière de limitation des harmoniques ont été établies en fonction du comportement classique des sources. Un convertisseur de formation de réseau peut atténuer le premier pic tout en maintenant un courant déformé plus longtemps.
L'étude de 2024 sur le contraste a mis en évidence la présence d'harmoniques continues plus élevées au niveau de l'onduleur et a indiqué que les schémas de protection existants pourraient devoir être adaptés afin d'éviter tout dysfonctionnement des relais.
Vérifiez au moins :
Restriction différentielle et raisonnement par blocage
Limites de la deuxième et de la cinquième harmonique
Surintensité de phase et de terre
Défense par séquence négative
Protection « volts par hertz »
Réglages de sous-tension et de sous-fréquence
Moment de la défaillance du disjoncteur
Défense instantanée et thermique PCS
Déclenchements par sous-tension en courant continu
Surintensité au neutre du transformateur
Raisonnement de vérification de la synchronisation
Et veillez à ce que le concepteur des systèmes de sécurité ne dispose pas des résultats fournis par le technicien médical d'urgence deux semaines avant la mise en service. La stratégie de protection, les commandes de l'onduleur et la séquence de mise sous tension doivent être élaborées de manière coordonnée.
Un système de stockage d'énergie (ESS) résidentiel n'est pas une centrale de redémarrage autonome permettant la formation du réseau
L'expression “ stockage par batterie ” recouvre des dispositifs extrêmement variés.
C'est exactement la même différence qui s'applique aux systèmes préconfigurés. A Système planétaire domestique de 3,5 kW avec batterie de stockage de 15 kWh ou un Kit photovoltaïque résidentiel de 8 kW avec une capacité de stockage de 30 kWh Elle se définit principalement par la puissance de production et la puissance économisée. La mise sous tension des transformateurs d'énergie nécessite une couche supplémentaire complète : des commandes de formation de réseau validées, une capacité de courant de phase, une modélisation non linéaire des transformateurs, une protection moyenne tension et un séquencement de redémarrage autonome.
Cela ne signifie pas pour autant que l'espace de stockage de données soit moins performant. Cela signifie simplement que l'application est différente.
La composition chimique pourrait bien être LiFePO₄, ou (LiFePO₄). Les contraintes de conception ne sont pas les mêmes ailleurs.
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce que le courant d'appel du transformateur dans un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) servant à la formation de réseau ?
Le courant d'appel d'un transformateur est un courant de courte durée et très irrégulier qui apparaît lorsqu'un transformateur à vide est mis sous tension, notamment lorsque l'angle de fermeture du disjoncteur et les variations récurrentes du noyau magnétique poussent ce dernier à la saturation, ce qui force un onduleur de formation de réseau à atteindre sa limite de courant et provoque une distorsion de la tension aux bornes.
Contrairement à une ressource concurrente, l'onduleur ne peut pas fournir un courant de défaut illimité. Son limiteur modifie la forme d'onde de la tension et peut prolonger le transitoire ; l'étude doit donc inclure le contrôle réel de formation de réseau et le modèle non linéaire du transformateur.
Comment dimensionner un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) permettant de se connecter au réseau pour l'alimentation d'un transformateur ?
Le dimensionnement d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) destiné à soutenir le réseau doit tenir compte du courant de phase le plus défavorable dérivé de l'EMT, du pic de puissance apparente, de la demande de rétablissement de tension, du comportement du limiteur de courant, des modifications récurrentes du transformateur, de la charge des câbles, de la mise en service des lots complémentaires et de la durée totale du démarrage à froid – et non pas uniquement de la capacité en MVA du transformateur ou de la capacité énergétique de la batterie.
La valeur MVA calculée par ordinateur et l'enveloppe de surintensité doivent être déterminées par itération en fonction de la durée de la rampe de tension. La capacité en MWh de la batterie doit ensuite être calculée à partir de la séquence de rétablissement complète, en tenant compte des équipements auxiliaires, des temps d'attente, des pertes, des tentatives répétées et du registre minimal post-démarrage.
Qu'est-ce que la mise sous tension en douceur ?
La mise sous tension progressive est une technique de contrôle de formation de réseau qui permet de suivre la courbe de démarrage souhaitée pendant la phase de mise hors tension, puis d'augmenter progressivement la tension de l'onduleur, de pratiquement zéro jusqu'à la tension nominale, afin que le flux du transformateur se développe sans à-coups, ce qui évite de provoquer une saturation importante, un courant d'appel, des harmoniques, un effondrement de tension ou le déclenchement des protections.
Il faut optimiser la rampe, et non pas simplement la concevoir. Les résultats publiés montrent que les ajustements nécessaires du temps de rampe varient considérablement en fonction du score PCS, du flux résiduel et des caractéristiques de saturation du transformateur.
Quelle doit être l'intensité maximale de la surintensité générée par un onduleur de formation de réseau ?
Les onduleurs de couplage au réseau disposent généralement d’une capacité de surintensité de courte durée strictement limitée, définie par les contraintes imposées par le fabricant d’équipements d’origine (OEM) en matière de semi-conducteurs, de gestion thermique, de modulation et de contrôle ; les études publiées modélisent généralement ces limites entre 1,2 et 1,5 chacune, ce qui est bien inférieur au courant transitoire sans contrainte qu’une source simultanée pourrait fournir.
Les données fournies doivent préciser s'il s'agit d'une mesure RMS ou de crête, la durée, la température ambiante, la tension continue minimale, l'intervalle de répétition, ainsi que la capacité de l'onduleur à maintenir une formation de réseau stable lorsque le limiteur est actif.
Quelle est la technique la plus efficace pour dimensionner un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) en fonction du courant d'appel d'un transformateur ?
La meilleure technique de dimensionnement d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) pour les courants d'appel des transformateurs consiste en une étude EMT itérative qui optimise conjointement la capacité MVA du système de conversion de puissance (PCS), la limitation du courant disponible, la durée de la rampe de tension, les schémas de magnétisation des transformateurs, la séquence des disjoncteurs, les paramètres de protection et le profil de puissance de démarrage autonome, en tenant compte de manière fiable du flux résiduel, de la la température, l’état de charge et les situations de mise hors service des équipements.
Ce dernier mode de fonctionnement doit être validé par des essais de contrôleur en boucle fermée matérielle (HIL), de puissance en boucle fermée matérielle (P-HIL) ou par des tests organisés sur site. Un seul cas de flux de charge RMS nominal ne constitue pas une preuve de la capacité de mise sous tension.
Une batterie LiFePO₄ à usage domestique peut-elle alimenter un transformateur électrique ?
Une batterie LiFePO₄ peut assurer une alimentation de secours et permettre l'autoconsommation de l'énergie solaire lorsqu'elle est associée à un onduleur adapté ; toutefois, elle ne doit pas être considérée comme un système de stockage d'énergie (BESS) permettant la formation d'un réseau électrique, à moins que l'ensemble du système informatique, du micrologiciel de contrôle, des dispositifs de protection, du système de signalement des erreurs, de la chaîne de démarrage autonome, de la conception du transformateur et du plan d'homologation ne démontre cette capacité.
La composition chimique de la batterie et sa capacité nominale en kilowattheures nous renseignent sur la manière dont l'énergie est stockée. L'onduleur, le transformateur, les dispositifs de commande et les systèmes de protection déterminent si le système est capable d'alimenter un réseau moyenne tension sans défaillance ni compromis en matière de sécurité.
Construisez un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) capable de fournir de l'énergie, et non un BESS conçu à partir d'un simple tableur
La question qui se pose n'est pas : “ Combien de mégawattheures devrions-nous acquérir ? ”
Voici de quoi il s'agit :
Les blocs informatiques restants peuvent-ils, à une tension continue minimale et avec un flux résiduel maximal, assurer le cycle complet de démarrage sans saturation instable, sans déclenchement intempestif des protections ni épuisement de la réserve de démarrage autonome ?
Cette préoccupation nécessite des données sur les transformateurs du projet, des modèles de formation de réseau fournis par les équipementiers, des études de sensibilité EMT et une série d'essais de mise en service vérifiables.
Tout ce qui est inférieur à cela correspond à une perspective positive avec un boîtier de batterie.
