راه حل های ذخیره انرژی معدن|ظروف خورشیدی و موبایل BESS

همانطور که برق رسانی معدن شتاب می گیرد، زیرساخت های برق اغلب برای حفظ سرعت تلاش می کنند. این باعث ماینینگ می شودراه حل های ذخیره انرژیکه ترکیبی از تولید خورشیدی با BESS موبایل است که به طور فزاینده ای برای عملیات از راه دور حیاتی است.

چالش فقط تولید برق نیست. این انرژی کافی را به نقاط شارژ از راه دور، مناطق کار موقت، و جابجایی محل کار می رساند. ظرفیت شبکه محدود، زیرساخت های ثابت، خروجی خورشیدی متغیر و وابستگی به دیزل می تواند برنامه های شارژ را مختل کند و هزینه های عملیاتی را افزایش دهد.

این مقاله به بررسی پنج چالش کلیدی قدرت می پردازد و چگونگی آن را توضیح می دهدظروف خورشیدیوموبایل BESSمی توانند با هم کار کنند تا توان انعطاف پذیر و مقیاس پذیر را برای پروژه های معدنی مختلف فراهم کنند.

پنج چالش قدرت پیش روی عملیات استخراج برقی

قبل از برنامه ریزی الفمعدن محلول ذخیره انرژی، درک محدودیت های توان منحصر به فرد ایجاد شده توسط برق رسانی سایت ضروری است:

1. شرایط سخت سایت باعث تسریع پیری و از کار افتادن باتری می شود

سایت‌های باز-و زیرزمینی باتری‌ها را در معرض دید قرار می‌دهند،واحدهای سیستم تبدیل نیرو (PCS).کانکتورها و سیستم های مدیریت حرارتی در برابر دماهای شدید، گرد و غبار سنگین، رطوبت، خوردگی، ارتفاع بالا و ارتعاشات مکانیکی ثابت. بدون محفظه‌های{1}}حفاظتی صنعتی و تنظیم حرارتی دقیق، عملکرد باتری می‌تواند سریع‌تر کاهش یابد، عملکرد شارژ کاهش یابد و زمان تعمیر و نگهداری غیرمنتظره افزایش یابد.

2. پیک های شارژ ناگهانی از ظرفیت شبکه موجود فراتر می رود

در حالی که شبکه‌های ماینینگ از راه دور اغلب بارهای پایه پیوسته را مدیریت می‌کنند، به ندرت فضای سر مورد نیاز برای شارژ سریع-همزمان با قدرت بالا را دارند. نصب ترانسفورماتورهای جدید،{2}}کابل کشی ولتاژ بالا، یا اتصالات به شبکه مستلزم زمان طولانی و ظرفیت بالا است. در نتیجه، اوج های شارژ ناگهانی به راحتی ظرفیت محلی را اضافه می کند و به طور مستقیم با ماشین آلات تولید حیاتی رقابت می کند.

3. شارژ محکم ویندوز باعث ایجاد تنگناهای ناوگان می شود

فراتر از ظرفیت خالص شبکه، زمان بندی عملیاتی اصطکاک قابل توجهی ایجاد می کند. چندین وسیله نقلیه الکتریکی سنگین اغلب به طور همزمان در هنگام تغییر شیفت یا زمان استراحت به شارژ برمی گردند. مسافت طولانی سفر تا شارژرهای ثابت، همراه با صف برای نقاط شارژ موجود، باعث کاهش ساعات کار مفید می شود و ممکن است شیفت های بعدی را به تاخیر بیندازد.

4. زیرساخت سفت و سخت در پشت چهره های متحرک عقب مانده است

با پیشرفت استخراج معدن، سطوح کاری به طور مداوم پیشرفت می کنند. ترانسفورماتورهای ثابت استاندارد، کابل کشی هارد و ایستگاه های شارژ ثابت نمی توانند به صورت پویا با حرکات سایت سازگار شوند. جابجایی مکرر و گسترش کابل کار و زمان زیادی را مصرف می کند، در حالی که دارایی های برق ثابت مدت ها قبل از اینکه یک مرحله به طور کامل استخراج شود، خطر کم استفاده شدن را دارد.

مطالب مرتبط:BESS موبایل در مقابل BESS ثابت: نحوه انتخاب سیستم ذخیره سازی مناسب

5. ریزشبکه‌های یکپارچه ضعیف باعث کاهش بازده انرژی می‌شوند

بسیاری از عملیات معدنی PV خورشیدی، ژنراتورهای دیزلی، برق شبکه و BESS را ترکیب می کنند. با این حال، بدون ریزشبکه یکپارچهسیستم مدیریت انرژی (EMS)، این منابع در سیلوها کار می کنند. مدیریت ناهماهنگ انرژی تجدیدپذیر را محدود می‌کند، ژنراتورهای دیزلی گران قیمت را مجبور می‌کند تا نوک‌های کوتاه شارژ را پوشش دهند، و از شارژ کامل BESS قبل از دوره‌های اوج تقاضا{1}}که هزینه‌های عملیاتی را بالا می‌برد، جلوگیری می‌کند.

چگونه موبایل خورشیدی و BESS با این چالش ها مقابله می کنند

غلبه بر محدودیت های برق رسانی معدن مستلزم دور شدن از زیرساخت های سفت و سخت است. با اتحادخورشیدی کانتینری، موبایل BESS و EMS هوشمنداپراتورها می‌توانند دارایی‌های توان ساکن را به یک معماری ریزشبکه پویا و قابل استقرار سریع تبدیل کنند.

این اکوسیستم یکپارچه برای کاهش تنگناهای انرژی سایت اصلی از طریق چهار قابلیت کلیدی مهندسی شده است:

یک معماری قابل جابجایی که با چهره های کاری پیشرفته سازگار است

بر خلافثابت BESS, Containerized Solar and Mobile BESS از یک مدل استقرار جداشده استفاده می‌کنند-که اجازه می‌دهد تولید برق و دارایی‌های ذخیره انرژی به طور مستقل بر اساس طرح‌بندی سایت قرار گیرند:

• ظروف خورشیدیآرایه های خورشیدی تاشو برای حمل و نقل فشرده و استقرار سریع میدان، به آنها اجازه می دهد تا در مناطق باز قرار بگیرند تا تابش خورشید و ردپای بدون سایه را به حداکثر برسانند.
• موبایل BESSواحدها (Skid-mounted orتریلر-نصب شد، پشتیبانی از بالابر جرثقیل) را می توان نزدیکتر به سطوح کاری فعال، مسیرهای حمل و نقل سنگین، یا مناطق شارژ موقت که در آن تقاضای برق فوری بالاترین است، مستقر کرد.

با پیشرفت استخراج، اپراتورها می توانند طرح سیستم را از طریق دو پیکربندی اولیه تنظیم کنند:

• استقرار یکپارچه: جابجایی هر دو دارایی با هم از طریق حمل و نقل تریلر یا جرثقیل برای تشکیل یک گره برق مستقل و موقت.
• استقرار تقسیم: موقعیت‌یابی تولید و ذخیره‌سازی به طور جداگانه برای متعادل کردن جذب خورشیدی بهینه با تغییر تقاضای بار.

هوشمند خورشیدی-هماهنگی ذخیره‌سازی از تداوم شارژ پشتیبانی می‌کند

با هدایت یک EMS متمرکز، سیستم به طور خودکار از حالت‌های عملیاتی کلیدی عبور می‌کند تا قدرت سایت را حفظ کند:

• خورشیدی روزانه{0}}اولین اولویت

در ساعات اوج نور خورشید، کانتینر خورشیدی بارهای عملیاتی فعال را مستقیماً تامین می کند. هنگامی که تولید خورشیدی از تقاضای بار فعال فراتر رود، انرژی PV مازاد می تواند برای شارژ مجدد Mobile BESS هدایت شود و به کاهش کاهش انرژی تجدیدپذیر کمک کند.

• بافر کردن اوج شارژ (پیک تراشیدن)

هنگامی که چندین ماشین الکتریکی به طور همزمان در طول تغییر شیفت به شارژ بازمی‌گردند، BESS به عنوان یک بافر انرژی{0} بالا عمل می‌کند. در کنار شبکه یا ژنراتورهای دیزل تخلیه می شود تا{2}} نوسانات برق کوتاه مدت را جذب کند و از بارگذاری بیش از حد هر منبعی جلوگیری کند.

• خاموش-پشتیبانی بارگیری اوج و شب

در شرایط خورشیدی کم- یا شیفت های شبانه، انرژی ذخیره شده تجهیزات حیاتی سایت و شارژ معمولی خودرو را تامین می کند. در طول پنجره‌های خاموش-

شناسه نرخ محلی یا ژنراتور می تواند BESS را با نرخ کنترل شده شارژ کند.

هماهنگی انرژی هیبریدی وابستگی به سوخت و هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد

فراتر از تداوم شارژ، هماهنگی انرژی هیبریدی به اپراتورهای معدن کمک می کند تا با افزایش استفاده از انرژی تجدیدپذیر و کاهش وابستگی به تولید- بر پایه سوخت، به سمت استراتژی انرژی کمتر-کربن حرکت کنند.

• استفاده بالاتر از انرژی های تجدیدپذیر

تولید خورشیدی را می توان هر زمان که در دسترس باشد اولویت بندی کرد، در حالی که انرژی تجدیدپذیر اضافی را می توان برای استفاده های بعدی به جای هدر رفتن ذخیره کرد و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر را در عملیات معدنی بهبود بخشید.

• کاهش وابستگی به دیزل

Mobile BESS به عنوان یک بافر انرژی عمل می کند و دوره هایی را که تولید خورشیدی در دسترس نیست یا کافی نیست را پل می کند. این کار به کاهش عملکرد مکرر ژنراتور کمک می کند و از منبع تغذیه کربن با ثبات تر-کمتر پشتیبانی می کند.

• عملیات معدنی پایدار بیشتر

با بهینه‌سازی ارسال{0}}چند منبع، EMS می‌تواند راه‌اندازی‌های غیرضروری ژنراتور دیزل و عملکرد کم-بار را کاهش دهد و به کاهش مصرف سوخت، انتشار آلاینده‌ها و شدت کربن کلی کمک کند.

صنعتی-حفاظت درجه از محیط‌های سخت معدنی پشتیبانی می‌کند

• حفاظت در فضای باز:بسته به مدل خاص،پولینولسیستم‌ها برای محیط‌های پر تقاضا در فضای باز با سطوح مختلف محفظه و حفاظت در برابر خوردگی از جمله طراحی شده‌اندحفاظت IP54–IP65 (محافظ گرد و غبار و مقاوم در برابر{{3}فشارهای آب با فشار بالا) و حفاظت در برابر خوردگی C4–C5 (مناسب برای محیط‌های ساحلی و{6}}با رطوبت بالا)روی راه حل های انتخاب شده
• مدیریت حرارتی:بسته به طراحی سیستم و ظرفیت، راه حل های Polinovel استفاده می شودخنک کننده هوا یا خنک کننده مایعبرای حفظ ثبات دما و پشتیبانی از عملکرد پایدار. مدل‌های منتخب کانتینر خورشیدی از -20 درجه تا+50 درجه پشتیبانی می‌کنند، در حالی که برخی از مدل‌های Mobile BESS از تخلیه باتری تا -30 درجه پشتیبانی می‌کنند.
• ایمنی و نظارت: سیستم مدیریت باتری (BMS)کنترل، حفاظت الکتریکی، اطفاء حریق،-نظارت وضعیت عملیاتی، و هشدارهای خطا به شناسایی شرایط غیرعادی در حین کار از راه دور کمک می کند.

این چهار قابلیت را می توان به روش های مختلف ترکیب کرد. جهت نهایی سیستم به مدت زمان پروژه، تقاضای شارژ، منابع برق در دسترس، شرایط خورشیدی و تعداد دفعات جابجایی تجهیزات بستگی دارد.

نمونه تنظیمات ذخیره انرژی معدن برای نیازهای مختلف پروژه

بیش از-تعیین یک ریزشبکه منجر به سرمایه‌های سرگردان می‌شود. زیر-مشخص کردن باعث ایجاد گلوگاه های شارژ می شود که عملیات ناوگان را متوقف می کند. راه حل های موثر ذخیره انرژی معدنی ثابت نیستند. آنها باید در کنار مرحله استخراج سایت، اندازه ناوگان و طرح فضایی تکامل پیدا کنند.

پیکربندی‌های زیر مسیرهای استقرار مهندسی معمولی را بر اساس مقیاس سایت نشان می‌دهند:

پیکربندی مثال 1: سایت استخراج کوچک یا موقت

مکان های اکتشاف، مناطق اولیه ساخت و ساز و نقاط کار موقت معمولاً دارای بارهای قابل پیش بینی هستند. برق در درجه اول برای روشنایی، ارتباطات، نظارت، دفاتر موقت و تعداد کمی از ماشین های الکتریکی مورد نیاز است.

برای این برنامه‌ها، اولویت ایجاد یک گره قدرت قابل استفاده سریع با حداقل CAPEX و بدون ادغام تجهیزات پیچیده در سایت است.

• پیکربندی معمولی: سیستم کانتینر خورشیدی تاشو + پشتیبان گیری از ژنراتور اختیاری
• ترکیب سیستم: بسته به پیکربندی، سیستم می‌تواند پنل‌های خورشیدی قابل استقرار، ذخیره‌سازی باتری LFP، PCS، EMS، توزیع بار AC و ادغام ژنراتور اختیاری را در یک پلتفرم واحد ترکیب کند.

از آنجایی که تولید، ذخیره سازی، تبدیل نیرو و کنترل در یک واحد ادغام شده است، این پیکربندی تطبیق تجهیزات جداگانه، سیم کشی میدانی، و{0}}کار یکپارچه سازی سایت را کاهش می دهد. این راه‌اندازی به‌عنوان یک جزیره قدرت مستقل عمل می‌کند-ایده‌آل برای خلبان‌های ارزان{3}}الکتریکی. استقرار و حذف کل سیستم به طور کامل متمرکز است و با جابجایی مناطق کار موقت، جابه‌جایی آن آسان می‌شود.

پیکربندی مثال 2: عملیات استخراج متوسط ​​با تقاضای شارژ انعطاف پذیر

یک عملیات با اندازه متوسط-معمولاً شارژ تجهیزات را با بارهای سایت کمکی متعادل می‌کند. سطح کار فعال ممکن است در مرحله پروژه تغییر کند، در حالی که زیرساخت شبکه یا ژنراتور موجود می تواند بارهای پایه را پشتیبانی کند اما نمی تواند تقاضای شارژ اوج متمرکز را مدیریت کند.

در این سناریو، تولید خورشیدی و ذخیره‌سازی باتری باید به‌طور انعطاف‌پذیر گسترش داده شود تا اتکای سوخت‌های فسیلی در عین حفظ پایداری انرژی کاهش یابد.

• پیکربندی معمولی: کانتینر خورشیدی مجزا + موبایل BESS + شبکه / ژنراتور + EMS
• ترکیب سیستم: کانتینر خورشیدی در مناطقی با تابش{0} بالا قرار دارد، در حالی که Mobile BESS در نزدیکی نقاط شارژ فعال قرار دارد. موجوددیزل ژنراتورهامی تواند به عنوان منبع تغذیه پشتیبان در شرایط آب و هوایی شدید، افزایش موقت بار، یا دوره های تولید ناکافی انرژی های تجدید پذیر عمل کند.

این معماری به ظرفیت های خورشیدی و باتری اجازه می دهد تا به طور مستقل مقیاس شوند. با هماهنگ کردن تولید خورشیدی، ذخیره باتری، و منابع انرژی پشتیبان، سیستم می‌تواند مصرف سوخت و زمان اجرای ژنراتور را کاهش دهد و در عین حال تداوم برق را برای نقاط شارژ با اولویت بالا- بهبود بخشد.

پیکربندی مثال 3: عملیات استخراج از راه دور بزرگ با چند{1}}نیازهای توان گره

معادن بزرگ از راه دور شامل تولید مداوم 24 ساعته، چندین دستگاه-الکتریکی پرقدرت، و تقاضای انرژی روزانه بالا در چندین منطقه عملیاتی است. در این مقیاس، سیستم دیگر بر روی یک نیروگاه واحد متمرکز نیست- بلکه باید چندین تولید، ذخیره سازی و دارایی های پشتیبان را در سراسر سایت هماهنگ کند.

• پیکربندی معمولی:چندین کانتینر خورشیدی + چندین واحد BESS + اتصال به شبکه / ژنراتور + EMS متمرکز
• ترکیب سیستم: کانتینرهای خورشیدی چند{0} گره، BESS کانتینری ثابت برای بارهای اصلی سایت، و واحدهای BESS سیار برای جابجایی سطوح کاری را که همگی توسط یک EMS متمرکز مدیریت می شوند، یکپارچه می کند.

 

این راه‌اندازی چند واحدی از نیازهای انرژی بالاتر پشتیبانی می‌کند و با رشد ناوگان برقی به‌طور یکپارچه مقیاس می‌شود.

نحوه برنامه ریزی سیستم ذخیره انرژی معدنی مناسب

یک مناسبراه حل ذخیره انرژی معدننیاز به ارزیابی داده های واقعی پروژه، از جمله مشخصات بار، تقاضای شارژ، شرایط شارژ مجدد، و الزامات سایت دارد.

1. توان تعادل (کیلووات) و انرژی (کیلووات ساعت) مورد نیاز

اولین گام درک تقاضای برق و انرژی مورد نیاز عملیات استخراج است.

توان (کیلو وات)تعیین می‌کند که آیا سیستم می‌تواند بارهای-قدرت بالا را پشتیبانی کند، مانند شارژ چندین ماشین الکتریکی به طور همزمان در دوره‌های اوج مصرف.

انرژی (کیلووات ساعت)مقدار کل برقی که باتری می تواند در طول زمان ذخیره و تحویل دهد را تعیین می کند.

برای کاربردهای استخراج، هر دو عامل حیاتی هستند:

• توان خروجی ناکافی ممکن است سیستم را از رسیدگی به حداکثر تقاضای شارژ بازدارد.
• ظرفیت انرژی ناکافی ممکن است ساعات کار را بین چرخه های شارژ محدود کند.

باتری بزرگتر همیشه مشکل را حل نمی کند. این سیستم همچنین باید دارای خروجی PCS و قابلیت شارژ مجدد کافی برای مطابقت با چرخه عملیات استخراج کامل باشد.

مطالب مرتبط:KW در مقابل kWh توضیح داده شده: درک واحدهای قدرت و انرژی

2. تقاضای شارژ و قابلیت شارژ مجدد BESS را ارزیابی کنید

برنامه شارژ و پنجره شارژ موجود ورودی های کلیدی برای تعیین ظرفیت BESS و استراتژی عملیاتی هستند.

چرخه عملیاتی کامل باید در نظر گرفته شود:عملیات تجهیزات → شارژ ناوگان → شارژ مجدد BESS → شیفت عملیاتی بعدی

عوامل کلیدی عبارتند از:

الزامات شارژ ناوگان

• تعداد ماشین های الکتریکی که نیاز به شارژ دارند.
• تقاضای شارژ همزمان؛
• نیاز به شارژ؛
• مدت زمان شارژ؛
• مصرف انرژی در هر شیفت کاری

شرایط شارژ BESS

• منابع شارژ موجود، از جمله PV خورشیدی، برق شبکه، یا ژنراتورها؛
• قدرت شارژ موجود؛
• زمان موجود قبل از دوره عملیاتی بعدی؛
• در دسترس بودن توان پشتیبان در طول دوره های تولید کم تجدیدپذیر.

یک BESS ممکن است یک دوره شارژ را پشتیبانی کند اما اگر نتواند قبل از شروع شیفت بعدی انرژی کافی را بازیابی کند، همچنان محدودیت های عملیاتی ایجاد می کند.

3. شرایط سایت و الزامات تحرک را در نظر بگیرید

سایت های استخراج محیط های پویا هستند. همانطور که سطوح کار حرکت می کنند و شرایط عملیاتی تغییر می کند، سیستم انرژی باید برای حمل و نقل، استقرار و کارکرد عملی باقی بماند.

قبل از انتخاب راه حل ذخیره انرژی معدن، تیم های پروژه باید عوامل زیر را ارزیابی کنند:

بر اساس این ورودی های پروژه، مهندسان می توانند مناسب ترین معماری ذخیره انرژی معدن را تعیین کنند. پیکربندی نهایی سیستم باید بر اساس الزامات پروژه دقیق، مشخصات تجهیزات و شرایط واقعی سایت تایید شود.

در مجموع، برق‌رسانی معدن از راه دور نه تنها یک مشکل شارژ، بلکه یک چالش برنامه‌ریزی سیستم-است.خورشیدی موبایل و BESSمی تواند همزمان با هماهنگی تولید خورشیدی، ذخیره سازی، تامین شبکه، ژنراتورها و شارژ تجهیزات، نیرو را به تغییر بار نزدیک کند.

قدرت نهایی سیستم، ظرفیت، استراتژی شارژ مجدد و فرم استقرار باید بر اساس داده های واقعی پروژه و شرایط سایت تایید شود.

نمایه بار، برنامه شارژ و شرایط سایت خود را با Polinovel به اشتراک بگذارید. تیم مهندسی ما یک پیکربندی اولیه برای عملیات شما ارائه خواهد کرد.

ارزیابی پروژه خود را از امروز شروع کنید