Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Активное управление балансом тока и модульная конструкция

В решениях Huawei на базе литий-ионных аккумуляторных ячеек используется система активного управления балансом тока. В первую очередь она необходима для совместной работы старых и новых батарейных шкафов или батарейных модулей, параллельно подключённых к общей шине.

Допустим, заказчик уже применяет решение SmartLi. При росте нагрузки необходимо обеспечить прежний уровень автономности, что требует подключения дополнительных батарейных шкафов или установки добавочных батарейных модулей. При совместном использовании старых и новых батарейных групп срок службы последних будет сокращаться. Во избежание подобного негативного сценария как раз и используется запатентованная технология управления балансом токов.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр
Заметим, 16 батарейных модулей, установленных в один шкаф, не поддерживают «горячую замену», однако их можно менять, отключая автомат защиты. Вся ёмкость шкафа поделена на две группы по восемь штук. В каждой из групп допускается выход из строя одного батарейного модуля.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр
Причём батарейный шкаф не отключается: происходит лишь незначительное снижение потенциального времени автономности нагрузки. При таком сценарии частичного отказа для того, чтобы уравнять напряжение на выходе шкафа, задействует преобразователь DC-DC.В результате для замены батарейного модуля не потребуется ни сложных технических процедур, ни вызова инженеров вендора.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр
Сравним системы электроснабжения модулей мониторинга в батарейных модулях Huawei (слева) с решениями ряда других производителей (справа). Основное отличие нашей системы заключается в том, что второй ввод на устройство мониторинга осуществляется непосредственно от батареи. Кроме того, это решение не требует внешней коммутационной аппаратуры.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Архитектура аккумуляторного шкафа

Решения FusionPower могут работать как со свинцово-кислотными, так и с литий-ионными батареями SmartLi. В настоящее время Huawei использует аккумуляторы, произведённые по технологии LFP (LiFePO4), являющейся одной из наиболее безопасных. Оговоримся, что сами аккумуляторные ячейки Huawei не производит, доверив этот процесс проверенному поставщику.

Стандартный аккумуляторный шкаф шириной 600 мм оснащён 16 батарейными модулями (две группы по восемь модулей). Общая ёмкость всего шкафа составляет 80 А·ч. Наряду с ними здесь установлены преобразователь DC-DC, контроллер и блок защиты. Автомат производства ABB оберегает систему от перегрузок и коротких замыканий. Контроллер снабжён семидюймовым цветным экраном на двери шкафа, где выводятся текущие параметры работы системы. Сами аккумуляторные шкафы можно объединять в параллельные массивы до восьми штук для повышения общей ёмкости АКБ и времени автономной работы нагрузки.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Безопасные литий-железо-фосфатные ячейки

В таблицу выше сведены все особенности, свойственные различным современным технологиям производства литиевых аккумуляторов. Данные предоставлены компанией APC. Нетрудно заметить, что по совокупности факторов именно LiFePO4 является сейчас наиболее безопасным решением, отличающимся, кроме того, умеренной стоимостью.

Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр


Если изучить формулу зарядки LiFePO4, легко обнаружить, что кислород, который может послужить причиной пожара, в процессе не выделяется.

Также безопасны аккумуляторы LiFePO4 и при механических воздействиях. Подробнее узнать об испытаниях, проведённых специалистами независимой международной лаборатории TÜV над батареями этого типа, вы сможете из короткого семиминутного видео о тестировании применяемых в наших SmartLi-решениях батарей.

Высокоэффективная встроенная система электропитания — продукты huawei

Встроенная система электропитания Huawei обеспечивает стабильное электроснабжение объектов сетей беспроводного и фиксированного доступа, сетей передачи от источника постоянного тока -48 В. Систему, в состав которой входят блок распределения питания, выпрямители и контроллер, можно развернуть отдельно или встроить в шкафы с другим оборудованием питания.

Диапазон тока от 30 А до 400 А. Все блоки стандартны. Высота системы составляет от 1U до 9U при установке в стандартную 19-дюймовую стойку или шкаф. Модульная конструкция облегчает установку и расширение. Система с широким диапазоном входного напряжения переменного тока оснащена функциями точного управления батареей и дистанционного управления.

Надёжность благодаря системе мониторинга ipower

Все модульные ИБП Huawei, включая базовые, с силовыми модулями 25 кВт, оборудованы системой мониторинга iPower. В её ведении находится контроль работы вентиляторов и срока службы конденсаторов. В больших ИБП, которые соединяются силовыми шинами, iPower получает дополнительную информацию с датчиков температуры, расположенных в местах соединения шин.

При необходимости — опционально — ИБП укомплектуется системой iBattery, позволяющей организовать поэлементный мониторинг свинцово-кислотных батарей в реальном времени. Так, iBattery способна контролировать температуру батарей, их напряжение, внутреннее сопротивление и уровень тока всего массива. Система позволяет экономить значительные средства на периодическом обслуживании АКБ.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Надёжность за счёт резервирования и защиты

На иллюстрации выше видно, как силовые модули подключаются к системе управления. В целях резервирования в каждом ИБП обязательно присутствуют два модуля управления, использующие две CAN-шины для связи с силовыми модулями и статическим байпасом. Благодаря этому выход из строя любого силового модуля или информационной шины CAN не приведёт ни к аварии, ни к отключению ИБП.

Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Каждый силовой модуль оборудован быстрыми предохранителями, которые автоматически изолируют его от общей системы при аварии или внутреннем коротком замыкании. Если происходит авария с самим силовым блоком (шкафом), в дело вступают размещённые в отдельной стойке автоматы защиты.

Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Немного о достижениях huawei на рынке ибп

Уже не первый год компания остаётся мировым лидером на рынке модульных ИБП. Во многом этого удалось добиться благодаря наличию нескольких исследовательских лабораторий, в том числе за пределами Китая, и немалым инвестициям в развитие новых технологий, включая совершенствование систем бесперебойного электропитания.

Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Для более активного продвижения SmartLi-линейки на территории России в 2020 году компания Huawei готова обеспечивать стоимость «литий-ионных» решений на том же уровне, что и в случае с решениями со свинцово-кислотными АКБ. Как следствие, в диапазоне мощностей от 100 до 500 кВт и при времени автономности десять минут ИБП Huawei на основе батарей SmartLi стоят столько же, сколько и традиционные ИБП на базе VRLA с аналогичными характеристиками, снабжаемые системой поэлементного контроля.

Вместе с тем заказчик получает все преимущества, связанные с использованием аккумуляторов LiFePO4, что оценили и российские клиенты Huawei. В рамках одного из реализованных проектов в прошлом году Huawei уже поставила и развернула в РФ несколько систем мегаваттного класса с литиевыми батареями.

На все устройства имеются сертификаты ЕАС.

Преимущества lifepo4 по сравнению с vrla

По массогабаритным характеристикам литий-ионные ячейки Huawei SmartLi превосходят VRLA на 60%. При равных показателях мощности и автономности размещение АКБ на базе LiFePO4 требует в три раза меньше площади, чем установка VRLA аналогичного класса. Вес системы (нагрузка на фундамент или перекрытие) также в несколько раз меньше.

В пользу LiFePO4 говорит и тот факт, что для достижения одинакового времени автономности системы свинцово-кислотные аккумуляторы, к примеру, с номинальной ёмкостью 800 А·ч могут быть заменены литиевыми аккумуляторами номинальной ёмкостью всего 300 А·ч.

Наконец, на своё решение Huawei готова давать гарантию до десяти лет.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Семейство модульных ибп высокой мощности fusionpower5000

В прошлом году мы анонсировали модели FusionPower5000 мощностью 1,2 и 1,6 МВт (слева и в центре иллюстрации) с силовыми модулями мощностью 55 кВА. В 2020-м Huawei намерена анонсировать модель мощностью 1,2 МВт с силовыми модулями на 100 кВА. Отметим, эта мощность будет доступна в том же форм-факторе высотой 3U. Доступны для заказа ИБП с модулями 100 кВА станут в сентябре нынешнего года.

Напомним также, что помимо изображённых на иллюстрации Huawei поставляет модульные ИБП с силовыми модулями 30 и 50 кВА.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр
Коротко об архитектуре FusionPower5000. В состав решения входит до трёх шкафов с силовыми модулями по 55 кВА. В отдельных шкафах размещены статический и ручной байпасы, в отдельной стойке располагаются автоматические выключатели производства ABB, защищающие силовые шкафы по входу и выходу. Таким образом, Huawei предлагает высокоинтегрированное решение для систем бесперебойного питания, которое на сегодняшний день является наиболее компактным по сравнению с конкурирующими.

В рассматриваемом ИБП применяются силовые модули мощностью 55 кВА, а максимальная мощность составляет 1,2 или 1,6 МВА в зависимости от комплектации. Коэффициент мощности инвертора равен единице. Итого активная выходная мощность систем составляет 1,2 и 1,6МВт соответственно.

Номинальная эффективность системы достигает 97%, а это объективно один из лучших показателей в мировой индустрии модульных ИБП. И значимость параметра носит отнюдь не формальный характер: при таких мощностях каждая десятая процента эффективности напрямую влияет на величину счетов за электроэнергию.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр
Если ИБП необходимо установить задней стенкой вплотную к стене, целесообразно воспользоваться опциональными комплектами с выводом нагретого воздуха вверх. Комплекты шириной 400 мм позволяют поддерживать нормальный температурный режим ИБП, исключая формирование «горячего коридора». Это даёт возможность дополнительно сэкономить площадь под размещение ИБП. Такой же комплект будет доступен и для ИБП с силовыми модулями 100 кВА.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Система пожаротушения на уровне кабинета

Все батарейные шкафы Huawei, работающие с литий-ионными батареями, в обязательном порядке оборудуются системой пожаротушения. В каждый шкаф устанавливается соответствующий модуль, действующий по сигналу от датчика температуры или дыма. В случае тревоги горение внутри шкафа подавляется огнетушащим веществом.

Для тушения пожара во всём помещении система не предназначена. По результатам ряда успешных тестов эффективность решения была подтверждена сертификатом пожарной безопасности лаборатории TÜV.

Небольшая ремарка: системы пожаротушения мы поставляем в незаправленном состоянии, и заправка газом FM200 («Хладон 227ea») производится после инсталляции шкафов в помещении.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Технологии повышения кпд

Не в последнюю очередь высокий КПД у ИБП обеспечивает интеллектуальная система гибернации. Если регистрируется низкий уровень нагрузки, избыточные силовые модули автоматически выключаются, а при росте нагрузки поэтапно вводятся обратно в строй. Так что практически при любом уровне нагрузки ИБП имеет высокую эффективность.

Как и в решениях других компаний, в ИБП Huawei есть функция автоматического перевода нагрузки с инвертора на статический байпас (режим ECO), при условии что электропитание на входе находится в допустимых пределах. По умолчанию этот режим не активирован, но может быть включён по решению эксплуатанта. В таком случае показатель КПД превышает 99%.
Обратное переключение занимает не более 2 мс.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр
Ещё одно преимущество FusionPower5000 — возможность быстро подключать входную и выходную проводку с помощью стандартных трёхфазных шин. Таким образом, по нашим оценкам, удаётся экономить до 60% времени, требующегося на инсталляцию и запуск.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Трёхуровневая система bms

Дополнительную надёжность решениям SmartLi обеспечивает комплексная система трёхуровнего мониторинга.

Первый уровень обеспечивает безопасность каждого из батарейных модулей. Каждый батарейный модуль снабжён собственным контроллером. Он контролирует напряжение каждой ячейки, а также температуру внутри модуля. Вся собранная информация передаётся на центральный контроллер стойки (второй уровень), откуда выводится на дисплей или направляется в удалённый центр мониторинга. Также контроллер второго уровня реализует ряд функций по управлению батарейными модулями, о которых будет сказано далее.

Третий уровень позволяет управлять несколькими шкафами с литий-ионными АКБ как с самого ИБП, так и с помощью централизованной системы мониторинга NetEco6000.
Интеллектуальные решения на базе литиевых батарей SmartLi для модульных ИБП / Хабр

Уличная система электропитания — продукты huawei

Система электропитания уличного исполнения MTS9000/9300A предназначена для электроснабжения объектов сетей передачи, фиксированных сетей, базовых станций. Подходит для применения в регионах со стабильно работающей электросетью. Высокая надежность позволяет использовать решение в сложных условиях с переменчивым климатом.

Интегрированная конструкция системы базируется на унифицированной аппаратной платформе. Благодаря цифровым и интеллектуальным технологиям, пользователи решения MTS9000A/9300A быстро развернут объекты и сэкономят инвестиции. Простая, эффективная и надежная система удобна в эксплуатации и техобслуживании. В дальнейшем ее легко расширить.

Оцените статью
Huawei Devices
Добавить комментарий