🦎 👵🏾 🍠 SmartLi Smart Battery-Lösungen für modulare USV ♀️ 🧑🏼‍🤝‍🧑🏼 👍🏽

Im nächsten Beitrag aus der Reihe über neue Huawei-Produkte werden wir darüber sprechen, wie unsere intelligenten Technologien in unterbrechungsfreien Netzteilen mit modularem Aufbau Anwendung gefunden haben und welche Vorteile die Verwendung von SmartLi-Lithium-Ionen-Akkus bietet.

Bevor wir direkt auf die neue modulare Lithium-USV umsteigen, sollten wir erklären, dass wir heute eine ganze Reihe von unterbrechungsfreien Stromversorgungs- und Kühlsystemen sowie eine Reihe komplexer FusionModule-Lösungen liefern, von denen viele im Folgenden erwähnt werden. Sie sind in mehrere Klassen unterteilt.

Vor allem unterbrechungsfreie Stromversorgungen verdienen Aufmerksamkeit. Bei Huawei werden sie in zwei Kategorien unterteilt: (a) UPS2000-Serie, ausgelegt für kleine Lasten - von 1 bis 20 kVA; (b) UPS5000-Serie für mittlere und schwere Lasten - von 25 (30) bis 1600 kVA. Alle USVs verfügen über eine doppelte Konvertierungstopologie (online), dh sie bieten maximalen Lastschutz gegen Netzwerkausfälle. Traditionell arbeiten alle unterbrechungsfreien Stromversorgungssysteme von Huawei mit Blei-Säure-Batterien (VRLA). Seit letztem Jahr produziert das Unternehmen Lösungen mit Lithium-Ionen-Batterien (SmartLi) für modulare USVs der UPS5000-Serie (dazu später mehr). Im dritten Quartal 2020 werden wir mit der Produktion von USV mit geringem Stromverbrauch und Lithium-Ionen-Batterien beginnen.

Darüber hinaus umfasst die NetworkEnergy-Reihe Stromverteilungsgeräte, sowohl auf Rack-Montage- als auch auf Rechenzentrumsebene, die aus einem oder mehreren Schaltschränken bestehen. In einer besonderen Kategorie zeichnet sich das Element-für-Element-Überwachungssystem für Blei-Säure-Batterien namens iBattery aus.

Es gibt auch umfassende Lösungen, die aus mehreren Produkten bestehen, wie z. B. USV mit Batterie, Stromverteilungsgeräten, Präzisionsklimaanlagen, IT-Schränken, Korridorisolationssystemen und Überwachungssystemen. Für relativ kleine Rechenzentren (Server oder Switching) bietet Huawei Komplettlösungen für die Installation in vorbereiteten Räumen: FusionModule500 (3–9 kW für IT-Last), FusionModule800 (bis zu 25 kW für IT-Last), FusionModule2000 / 50000 (bis zu 400 kW für IT) - Auslastung des Moduls), umfassende Lösungen für die externe Platzierung (als Teil von Container-Rechenzentren) - beginnend mit dem Standard-All-in-One-Modell FusionModule1000-A (bis zu 54 kW für IT-Auslastung) und endend mit dem FusionModule1000-B für vorgefertigte Rechenzentren unter irgendwelche Aufgaben.

Es ist wichtig, das Kühlsystem zu erwähnen, das Inline- und Schrankpräzisionsklimaanlagen umfasst. Alle von ihnen sind in zwei Gruppen unterteilt - je nach Art des Kältemittels (Freon oder gekühltes Wasser). Es gibt eine Lösung mit indirekter Kühlung des Rechenzentrums - NetCol8000-E (FusionCol), die einen freien Kühlmodus bietet und eine Kühlleistung von bis zu 400 kW pro Modul hat.

Alle diese Lösungen können mit dem zentralen Überwachungssystem NetEco6000 DCIM kombiniert werden, das sowohl mit den zuvor genannten Huawei-Modellen als auch mit Geräten von Drittanbietern unter Verwendung von Standard-SNMP- oder Modbus-Protokollen interagieren kann.

Kommen wir zu den Lösungen der Megawatt-Klasse von Huawei, die unter der Marke UPS5000-S (FusionPower) zusammengefasst sind. Einige dieser Systeme arbeiten bereits in Rechenzentren großer russischer Kunden.

FusionPower5000 Modulare USV-Hochleistungsfamilie

Letztes Jahr haben wir die FusionPower5000-Modelle mit einer Leistung von 1,2 und 1,6 MW (links und Mitte der Abbildung) mit 55-kVA-Leistungsmodulen angekündigt. Im Jahr 2020 will Huawei ein Modell mit einer Leistung von 1,2 MW mit Leistungsmodulen bei 100 kVA vorstellen. Beachten Sie, dass diese Leistung im gleichen Formfaktor 3U hoch verfügbar sein wird. USVs mit 100-kVA-Modulen können im September dieses Jahres bestellt werden.

Denken Sie auch daran, dass Huawei zusätzlich zu den gezeigten Bildern modulare USVs mit 30- und 50-kVA-Leistungsmodulen liefert.

Kurz über die Architektur von FusionPower5000. Die Lösung umfasst bis zu drei Schränke mit 55-kVA-Leistungsmodulen. Statische und manuelle Bypässe befinden sich in separaten Schränken, ABB-Leistungsschalter in einem separaten Rack und schützen die Schaltschränke durch Ein- und Ausgang. Somit bietet Huawei eine hochintegrierte Lösung für unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme, die im Vergleich zu Konkurrenzsystemen bei weitem die kompakteste ist.

In der betrachteten USV werden Leistungsmodule mit einer Leistung von 55 kVA verwendet, und die maximale Leistung beträgt je nach Konfiguration 1,2 oder 1,6 MVA. Der Wechselrichterleistungsfaktor ist Eins. Die aktive Gesamtausgangsleistung der Systeme beträgt 1,2 bzw. 1,6 MW.

Der nominale Wirkungsgrad des Systems erreicht 97%, und dies ist objektiv einer der besten Indikatoren in der globalen Industrie für modulare USVs. Und die Bedeutung des Parameters ist keineswegs formal: Bei solchen Kapazitäten wirkt sich jedes Zehntel Prozent des Wirkungsgrads direkt auf den Wert der Stromrechnungen aus.

Wenn die USV so installiert werden muss, dass sich die Rückwand nahe an der Wand befindet, ist es ratsam, die optionalen Kits mit geöffnetem Heizluftauslass zu verwenden. Kits mit einer Breite von 400 mm ermöglichen die Aufrechterhaltung der normalen Temperaturbedingungen der USV, ausgenommen die Bildung eines „heißen Korridors“. Dies ermöglicht es, weiter Platz für die Platzierung der USV zu sparen. Das gleiche Kit wird für USVs mit 100-kVA-Leistungsmodulen erhältlich sein.

Zuverlässigkeit durch Redundanz und Schutz

Die obige Abbildung zeigt, wie die Leistungsmodule an das Steuerungssystem angeschlossen sind. Aus Redundanzgründen muss jede USV über zwei Steuermodule verfügen, die zwei CAN-Busse verwenden, um mit den Leistungsmodulen und dem statischen Bypass zu kommunizieren. Aus diesem Grund führt der Ausfall eines Leistungsmoduls oder eines CAN-Informationsbusses nicht zu einem Unfall oder zum Herunterfahren der USV. Power Modules, Static Bypass Modules und Control Modules unterstützen Hot Swap, mit dem Sie die USV so schnell wie möglich ohne Beteiligung von Servicetechnikern warten oder reparieren können.

Jedes Leistungsmodul ist mit schnellen Sicherungen ausgestattet, die es bei einem Unfall oder einem internen Kurzschluss automatisch vom Gesamtsystem trennen. Wenn ein Unfall mit dem Netzteil selbst (Schrank) auftritt, kommen die Leistungsschalter in einem separaten Rack ins Spiel.

Zuverlässigkeit mit iPower Monitoring

Alle modularen USVs von Huawei, einschließlich der Basis-USVs, mit 25-kW-Leistungsmodulen, sind mit einem iPower-Überwachungssystem ausgestattet. Es ist verantwortlich für die Überwachung des Betriebs der Lüfter und der Lebensdauer der Kondensatoren. Bei großen USVs, die über Sammelschienen verbunden sind, erhält iPower zusätzliche Informationen von Temperatursensoren an den Sammelschienenübergängen.

Bei Bedarf - optional - ist die USV mit einem iBattery-System ausgestattet, mit dem Sie die Element-für-Element-Überwachung von Blei-Säure-Batterien in Echtzeit organisieren können. So kann iBattery die Temperatur der Batterien, ihre Spannung, ihren Innenwiderstand und ihren Strompegel des gesamten Arrays steuern. Mit dem System können Sie bei der regelmäßigen Wartung der Batterie erheblich Geld sparen.

Technologien zur Effizienzsteigerung

Last but not least bietet die hohe Effizienz der USV ein intelligentes Ruhezustandssystem. Wenn ein niedriger Lastpegel erkannt wird, werden redundante Leistungsmodule automatisch ausgeschaltet, und wenn die Last zunimmt, werden sie wieder in Betrieb genommen. Somit ist die USV bei praktisch jeder Laststufe hocheffizient.

Wie bei den Lösungen anderer Unternehmen hat die Huawei-USV die Funktion, die Last automatisch vom Wechselrichter auf den statischen Bypass (ECO-Modus) zu übertragen, sofern die Eingangsstromversorgung innerhalb akzeptabler Grenzen liegt. Standardmäßig ist dieser Modus nicht aktiviert, kann aber durch die Entscheidung des Bedieners aktiviert werden. In diesem Fall überschreitet der Wirkungsgradindikator 99%.
Das Rückwärtsschalten dauert nicht länger als 2 ms.

Ein weiterer Vorteil des FusionPower5000 ist die Möglichkeit, die Eingangs- und Ausgangsverdrahtung mit Standard-Dreiphasenbussen schnell zu verbinden. Nach unseren Schätzungen können somit bis zu 60% der für die Installation und den Start erforderlichen Zeit eingespart werden.

Batterieschrank-Architektur

FusionPower-Lösungen können sowohl mit Blei-Säure- als auch mit Lithium-Ionen-SmartLi-Batterien verwendet werden. Derzeit verwendet Huawei Akkus, die mit der LFP-Technologie (LiFePO4) hergestellt wurden. Dies ist einer der sichersten. Wir werden reservieren, dass Huawei keine Batteriezellen selbst herstellt, und diesen Prozess einem vertrauenswürdigen Lieferanten anvertrauen.

Ein Standardbatterieschrank mit einer Breite von 600 mm ist mit 16 Batteriemodulen (zwei Gruppen von acht Modulen) ausgestattet. Die Gesamtkapazität des gesamten Schranks beträgt 80 Ah. Daneben sind hier ein DC-DC-Wandler, eine Steuerung und eine Schutzeinheit installiert. Die automatische Maschine ABB schützt das System vor Überlastungen und Kurzschlüssen. Die Steuerung ist mit einem 7-Zoll-Farbbildschirm an der Schranktür ausgestattet, auf dem die aktuellen Systembetriebsparameter angezeigt werden. Batterieschränke selbst können in parallelen Anordnungen von bis zu acht Teilen kombiniert werden, um die Gesamtbatteriekapazität und die Batterielebensdauer zu erhöhen.

Dreistufiges BMS-System

Zusätzliche Zuverlässigkeit für SmartLi-Lösungen bietet ein integriertes dreistufiges Überwachungssystem.

Die erste Stufe gewährleistet die Sicherheit jedes Batteriemoduls. Jedes Batteriemodul verfügt über eine eigene Steuerung. Es steuert die Spannung jeder Zelle sowie die Temperatur im Modul. Alle gesammelten Informationen werden an die zentrale Rack-Steuerung (zweite Ebene) übertragen, von wo aus sie angezeigt oder an ein Fernüberwachungszentrum gesendet werden. Die Steuerung der zweiten Ebene implementiert auch eine Reihe von Funktionen zum Verwalten von Batteriemodulen, die später erläutert werden.

In der dritten Ebene können Sie mehrere Schränke mit Lithium-Ionen-Batterien sowohl über die USV selbst als auch mithilfe eines zentralen Überwachungssystems NetEco6000 verwalten.

Aktive Stromausgleichsregelung und modularer Aufbau

Huawei-Lösungen, die auf Lithium-Ionen-Batteriezellen basieren, verwenden ein aktives Stromausgleichs-Steuerungssystem. Zunächst ist es notwendig, alte und neue Batterieschränke oder Batteriemodule, die parallel zu einem gemeinsamen Bus geschaltet sind, gemeinsam zu bearbeiten.

Angenommen, ein Kunde verwendet SmartLi bereits. Wenn die Last zunimmt, muss das gleiche Maß an Autonomie gewährleistet werden, was den Anschluss zusätzlicher Batterieschränke oder die Installation zusätzlicher Batteriemodule erfordert. Wenn Sie alte und neue Akkus zusammen verwenden, verkürzt sich die Akkulaufzeit. Um ein solches negatives Szenario zu vermeiden, wird die patentierte Technologie zur Verwaltung des aktuellen Saldos verwendet.

Beachten Sie, dass 16 in einem Schrank installierte Batteriemodule kein Hot-Swap unterstützen. Sie können jedoch durch Ausschalten des Leistungsschalters ausgetauscht werden. Die gesamte Kapazität des Schranks ist in zwei Gruppen zu je acht Teilen unterteilt. In jeder Gruppe ist der Ausfall eines Batteriemoduls zulässig.

Darüber hinaus schaltet sich der Batterieschrank nicht aus: Die potenzielle Autonomiezeit der Last nimmt nur geringfügig ab. In diesem Teilausfallszenario wird ein DC-DC-Wandler verwendet, um die Spannung am Schrankausgang auszugleichen.

Das Ersetzen des Batteriemoduls erfordert daher weder komplizierte technische Verfahren noch rufen Sie die Techniker des Herstellers an.

Vergleichen Sie die Stromversorgungssysteme der Überwachungsmodule in den Huawei-Batteriemodulen (links) mit den Lösungen einer Reihe anderer Hersteller (rechts). Der Hauptunterschied zwischen unserem System besteht darin, dass die zweite Eingabe in das Überwachungsgerät direkt von der Batterie erfolgt. Darüber hinaus erfordert diese Lösung keine externen Schaltgeräte.

Sichere Lithiumeisenphosphatzellen

Die obige Tabelle fasst alle Merkmale zusammen, die verschiedenen modernen Technologien zur Herstellung von Lithiumbatterien innewohnen. Von APC bereitgestellte Daten. Es ist leicht zu erkennen, dass LiFePO4 aufgrund einer Kombination von Faktoren jetzt die sicherste Lösung ist, die sich darüber hinaus in moderaten Kosten unterscheidet.

Wenn Sie die LiFePO4-Ladeformel studieren, ist es leicht festzustellen, dass Sauerstoff, der einen Brand verursachen kann, dabei nicht freigesetzt wird.

LiFePO4-Batterien sind auch vor mechanischen Stößen geschützt. In einem kurzen siebenminütigen Video über das Testen der in unseren SmartLi-Lösungen verwendeten Batterien erfahren Sie mehr über die von Experten des unabhängigen internationalen Labors TÜV durchgeführten Tests an Batterien dieses Typs.

Vorteile von LiFePO4 gegenüber VRLA

In Bezug auf Gewicht und Größe übertreffen die Lithium-Ionen-Zellen von Huawei SmartLi die VRLA um 60%. Bei gleichen Indikatoren für Leistung und Autonomie benötigt das Platzieren eines Akkus auf der Basis von LiFePO4 dreimal weniger Fläche als das Installieren eines VRLA einer ähnlichen Klasse. Das Gewicht des Systems (Belastung des Fundaments oder des Bodens) ist ebenfalls um ein Vielfaches geringer. Ein voll ausgestattetes „Lithium“ -Rack wiegt etwa 800 kg, während ein Schrank mit Blei-Säure-Batterien etwa dreimal schwerer ist.

Für LiFePO4 spricht auch die Tatsache, dass Blei-Säure-Batterien mit einer Nennkapazität von 800 Ah durch Lithiumbatterien mit einer Nennkapazität von nur 300 Ah ersetzt werden können, um die gleiche Batterieautonomie zu erreichen. Die in der Huawei-USV verwendeten Zellen halten bis zu 5.000 Lade- und Entladezyklen bei 50% Entladung und bis zu 3.000 Zyklen im Lade- und Entlademodus bei 100% Entladung stand. Die vom Hersteller angegebene LiFePO4-Akkulaufzeit beträgt 15 Jahre.

Schließlich ist Huawei bereit, eine Garantie von bis zu zehn Jahren für seine Entscheidung zu geben.

Feuerlöschsystem auf Schrankebene

Alle Huawei-Akkus, die mit Lithium-Ionen-Akkus arbeiten, sind mit einem Feuerlöschsystem ausgestattet. In jedem Schrank ist ein entsprechendes Modul installiert, das auf ein Signal von einem Temperatur- oder Rauchsensor reagiert. Im Alarmfall wird die Verbrennung im Schrank durch das Löschmittel unterdrückt.

Das System ist nicht dafür ausgelegt, ein Feuer im gesamten Raum zu löschen. Basierend auf den Ergebnissen einer Reihe erfolgreicher Tests wurde die Wirksamkeit der Lösung durch ein TÜV-Laborbrandschutzzertifikat bestätigt.

Eine kleine Bemerkung: Wir liefern Feuerlöschsysteme in ungefülltem Zustand und die Gasfüllung mit FM200 („Freon 227ea“) erfolgt nach der Installation von Schränken im Raum.

Ein wenig über die Erfolge von Huawei auf dem USV-Markt

Dies ist nicht das erste Jahr, in dem das Unternehmen auf dem Markt für modulare USVs weltweit führend bleibt. Dies wurde größtenteils dank der Präsenz mehrerer Forschungslabors, auch außerhalb Chinas, und erheblicher Investitionen in die Entwicklung neuer Technologien, einschließlich der Verbesserung unterbrechungsfreier Stromversorgungssysteme, erreicht.

Um die SmartLi-Linie im Jahr 2020 in Russland aktiver zu fördern, ist Huawei bereit, die Kosten für „Lithium-Ionen“ -Lösungen auf dem gleichen Niveau wie bei Lösungen mit Blei-Säure-Batterien bereitzustellen. Infolgedessen kosten Huawei-USVs auf Basis von SmartLi-Batterien im Leistungsbereich von 100 bis 500 kW und mit einer Autonomiezeit von zehn Minuten genauso viel wie herkömmliche VRLA-basierte USVs mit ähnlichen Eigenschaften, die mit einem elementweisen Steuerungssystem ausgestattet sind.

Gleichzeitig erhält der Kunde alle Vorteile, die mit der Verwendung von LiFePO4-Batterien verbunden sind, was auch von russischen Kunden von Huawei geschätzt wurde. Im Rahmen eines der im letzten Jahr umgesetzten Projekte hat Huawei bereits mehrere Megawatt-Systeme mit Lithiumbatterien in der Russischen Föderation ausgeliefert und eingesetzt. Sie werden also im neuen Büro der Sberbank in der Nähe des Geschäftszentrums "Moscow City" installiert. Einige weitere Systeme wurden im Rahmen eines Vertrags mit einem großen russischen Unternehmen im Öl- und Gassektor ausgeliefert.

Alle Geräte verfügen über EAC-Zertifikate.

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