🚇 🙈 👆 Solutions de batteries intelligentes SmartLi pour onduleurs modulaires 👩🏿 🤙🏽 🏁

Dans le prochain article de la série consacrée aux nouveaux produits Huawei, nous expliquerons comment nos technologies intelligentes ont trouvé leur application dans les alimentations sans coupure avec une conception modulaire et quels sont les avantages de l'utilisation des batteries lithium-ion SmartLi.

Avant de passer directement au nouvel onduleur «au lithium» de type modulaire, il est intéressant d'expliquer qu'aujourd'hui nous fournissons toute une gamme de systèmes d'alimentation sans coupure, de systèmes de refroidissement, ainsi qu'un certain nombre de solutions FusionModule complexes, dont beaucoup seront mentionnées ci-dessous. Ils sont divisés en plusieurs classes.

Tout d'abord, les alimentations sans coupure méritent attention. Chez Huawei, ils sont divisés en deux catégories: (a) la série UPS2000, conçue pour de petites charges - de 1 à 20 kVA; (b) Série UPS5000, conçue pour les charges moyennes et lourdes - de 25 (30) à 1600 kVA. Tous les onduleurs ont une topologie à double conversion (en ligne), c'est-à-dire qu'ils offrent une protection maximale contre les pannes de réseau. Traditionnellement, tous les systèmes d'alimentation sans coupure de Huawei fonctionnent avec des batteries au plomb (VRLA). Depuis l'année dernière, la société produit des solutions avec des batteries lithium-ion (SmartLi) pour les onduleurs modulaires de la série UPS5000 (plus à leur sujet plus tard). Au cours du troisième trimestre 2020, nous allons commencer à produire des onduleurs basse consommation avec des batteries lithium-ion.

De plus, la gamme NetworkEnergy comprend des dispositifs de distribution d'alimentation à la fois montés en rack et au niveau du centre de données, constitués d'une ou plusieurs armoires d'alimentation. Dans une catégorie spéciale se distingue le système de surveillance élément par élément pour les batteries au plomb appelé iBattery.

Il existe également des solutions complètes comprenant plusieurs produits, tels que des onduleurs avec batterie, des dispositifs de distribution électrique, des climatiseurs de précision, des armoires informatiques, des systèmes d'isolement de couloir, un système de surveillance. Pour les centres de données relativement petits (serveur ou commutation), Huawei propose des solutions complètes pour une installation dans des salles préparées: FusionModule500 (3–9 kW pour la charge informatique), FusionModule800 (jusqu'à 25 kW pour la charge informatique), FusionModule2000 / 50000 (jusqu'à 400 kW pour la technologie informatique) charge sur le module), des solutions complètes pour le placement externe (dans le cadre des centres de données de conteneurs) - en commençant par le modèle tout-en-un FusionModule1000-A standard (jusqu'à 54 kW pour la charge informatique) et en terminant par le FusionModule1000-B conçu pour les centres de données préfabriqués sous toutes les tâches.

Il est important de mentionner le système de refroidissement, qui comprend des climatiseurs de précision en ligne et en armoire. Tous sont divisés en deux groupes - selon le type de réfrigérant (fréon ou eau réfrigérée). Il existe une solution avec refroidissement indirect du centre de données - NetCol8000-E (FusionCol), qui fournit un mode de refroidissement libre et a une capacité de refroidissement allant jusqu'à 400 kW par module.

Toutes ces solutions peuvent être combinées à l'aide du système de surveillance central NetEco6000 DCIM, qui peut interagir avec les modèles Huawei mentionnés précédemment et avec des équipements tiers à l'aide des protocoles SNMP ou Modbus standard.

Arrêtons-nous sur les solutions Huawei de classe mégawatt, réunies sous la marque UPS5000-S (FusionPower). Plusieurs de ces systèmes fonctionnent déjà dans les centres de données de grands clients russes.

Gamme d'onduleurs modulaires haute puissance FusionPower5000

L'année dernière, nous avons annoncé des modèles FusionPower5000 d'une puissance de 1,2 et 1,6 MW (à gauche et au centre de l'illustration) avec des modules de puissance de 55 kVA. En 2020, Huawei a l'intention d'annoncer un modèle d'une capacité de 1,2 MW avec des modules de puissance à 100 kVA. Notez que cette puissance sera disponible dans le même facteur de forme 3U haut. Les onduleurs avec modules de 100 kVA seront disponibles à la commande en septembre de cette année.

Rappelons également qu'en plus des images présentées, Huawei fournit des onduleurs modulaires avec des modules d'alimentation de 30 et 50 kVA.

En bref sur l'architecture de FusionPower5000. La solution comprend jusqu'à trois armoires avec des modules d'alimentation de 55 kVA. Les by-pass statiques et manuels sont situés dans des armoires séparées, les disjoncteurs ABB sont situés dans un rack séparé, protégeant les armoires d'alimentation par l'entrée et la sortie. Ainsi, Huawei propose une solution hautement intégrée pour les systèmes d'alimentation sans coupure, qui est de loin la plus compacte par rapport aux concurrents.

Dans l'onduleur considéré, des modules de puissance d'une capacité de 55 kVA sont utilisés et la puissance maximale est de 1,2 ou 1,6 MVA, selon la configuration. Le facteur de puissance de l'onduleur est l'unité. La puissance de sortie active totale des systèmes est respectivement de 1,2 et 1,6 MW.

L'efficacité nominale du système atteint 97%, et c'est objectivement l'un des meilleurs indicateurs de l'industrie mondiale des onduleurs modulaires. Et la signification du paramètre n'est nullement formelle: avec de telles capacités, chaque dixième pour cent de l'efficacité affecte directement la valeur des factures d'électricité.

Si l'onduleur doit être installé avec le mur arrière près du mur, il est conseillé d'utiliser les kits en option avec la sortie d'air chauffée vers le haut. Des kits d'une largeur de 400 mm permettent de maintenir les conditions normales de température de l'UPS, à l'exclusion de la formation d'un «couloir chaud». Cela permet d'économiser davantage d'espace pour le placement de l'onduleur. Le même kit sera disponible pour les onduleurs avec modules d'alimentation de 100 kVA.

Fiabilité grâce à la redondance et à la protection

L'illustration ci-dessus montre comment les modules d'alimentation sont connectés au système de contrôle. Pour des raisons de redondance, chaque UPS doit avoir deux modules de contrôle qui utilisent deux bus CAN pour communiquer avec les modules d'alimentation et le bypass statique. Pour cette raison, la panne d'un module d'alimentation ou d'un bus d'informations CAN ne conduira pas à un accident ou à l'arrêt de l'onduleur. Les modules d'alimentation, les modules de dérivation statique et les modules de contrôle prennent en charge le remplacement à chaud, ce qui vous permet de réparer ou de réparer l'onduleur dès que possible sans l'intervention d'ingénieurs de service du fournisseur.

Chaque module de puissance est équipé de fusibles rapides qui l'isolent automatiquement du système global en cas d'accident ou de court-circuit interne. En cas d'accident avec le bloc d'alimentation lui-même (armoire), les disjoncteurs placés dans un rack séparé entrent en jeu.

Fiabilité avec iPower Monitoring

Tous les onduleurs modulaires de Huawei, y compris les onduleurs de base, avec des modules d'alimentation de 25 kW, sont équipés du système de surveillance iPower. Il est chargé de surveiller le fonctionnement des ventilateurs et la durée de vie des condensateurs. Dans les grands onduleurs connectés par des jeux de barres, iPower reçoit des informations supplémentaires des capteurs de température situés aux jonctions des jeux de barres.

Si nécessaire - en option - l'onduleur est équipé d'un système iBattery qui vous permet d'organiser la surveillance élément par élément des batteries au plomb en temps réel. Ainsi, iBattery est capable de contrôler la température des batteries, leur tension, leur résistance interne et le niveau de courant de l'ensemble de la baie. Le système vous permet d'économiser beaucoup d'argent sur l'entretien périodique de la batterie.

Technologies d'amélioration de l'efficacité

Enfin et surtout, la haute efficacité de l'onduleur fournit un système d'hibernation intelligent. Si un faible niveau de charge est détecté, les modules d'alimentation redondants sont automatiquement désactivés et, lorsque la charge augmente, ils sont remis en service progressivement. Ainsi, à pratiquement tous les niveaux de charge, l'onduleur est très efficace.

Comme dans les solutions d'autres sociétés, l'onduleur Huawei a pour fonction de transférer automatiquement la charge de l'onduleur vers le bypass statique (mode ECO), à condition que l'alimentation d'entrée soit dans des limites acceptables. Par défaut, ce mode n'est pas activé, mais peut être activé par la décision de l'opérateur. Dans ce cas, l'indicateur d'efficacité dépasse 99%.
La commutation inverse ne prend pas plus de 2 ms.

Un autre avantage du FusionPower5000 est la possibilité de connecter rapidement le câblage d'entrée et de sortie à l'aide de bus triphasés standard. Ainsi, selon nos estimations, il est possible d'économiser jusqu'à 60% du temps nécessaire à l'installation et au démarrage.

Architecture de l'armoire de batterie

Les solutions FusionPower peuvent fonctionner avec des batteries au plomb et au lithium-ion SmartLi. Actuellement, Huawei utilise des batteries fabriquées à l'aide de la technologie LFP (LiFePO4), qui est l'une des plus sûres. Nous réserverons que Huawei ne produise pas eux-mêmes les cellules de batterie, en confiant ce processus à un fournisseur de confiance.

Une armoire de batteries standard d'une largeur de 600 mm est équipée de 16 modules de batteries (deux groupes de huit modules). La capacité totale de l'armoire entière est de 80 Ah. Avec eux, un convertisseur DC-DC, un contrôleur et une unité de protection sont installés ici. La machine automatique ABB protège le système des surcharges et des courts-circuits. Le contrôleur est équipé d'un écran couleur de sept pouces sur la porte de l'armoire, où les paramètres de fonctionnement actuels du système sont affichés. Les armoires de batterie elles-mêmes peuvent être combinées en réseaux parallèles de huit pièces maximum pour augmenter la capacité globale de la batterie et sa durée de vie.

Système BMS à trois niveaux

Une fiabilité supplémentaire pour les solutions SmartLi est fournie par un système de surveillance intégré à trois niveaux.

Le premier niveau assure la sécurité de chacun des modules de batterie. Chaque module de batterie possède son propre contrôleur. Il contrôle la tension de chaque cellule, ainsi que la température à l'intérieur du module. Toutes les informations collectées sont transmises au contrôleur central de rack (deuxième niveau), d'où elles sont affichées ou envoyées à un centre de télésurveillance. Le contrôleur de deuxième niveau met également en œuvre un certain nombre de fonctions de gestion des modules de batterie, qui seront discutées plus loin.

Le troisième niveau vous permet de contrôler plusieurs armoires avec des batteries lithium-ion à la fois depuis l'onduleur lui-même et à l'aide d'un système de surveillance centralisé NetEco6000.

Contrôle actif de l'équilibre du courant et conception modulaire

Les solutions Huawei basées sur des cellules de batterie lithium-ion utilisent un système de contrôle actif de l'équilibre du courant. Tout d'abord, il est nécessaire pour le travail conjoint d'anciennes et nouvelles armoires de batteries ou modules de batteries connectés en parallèle à un bus commun.

Supposons qu'un client utilise déjà SmartLi. Lorsque la charge augmente, il est nécessaire d'assurer le même niveau d'autonomie, ce qui nécessite le raccordement d'armoires de batteries supplémentaires ou l'installation de modules de batteries supplémentaires. Lorsque vous utilisez ensemble des batteries anciennes et nouvelles, la durée de vie de la batterie sera réduite. Afin d'éviter un tel scénario négatif, la technologie brevetée de gestion du solde courant est utilisée.

Notez que 16 modules de batterie installés dans une armoire ne prennent pas en charge le remplacement à chaud, mais ils peuvent être modifiés en désactivant le disjoncteur. La capacité totale de l'armoire est divisée en deux groupes de huit pièces. Dans chaque groupe, la défaillance d'un module de batterie est autorisée.

De plus, l'armoire batterie ne s'éteint pas: il n'y a qu'une légère diminution du temps d'autonomie de charge potentiel. Dans ce scénario de défaillance partielle, un convertisseur CC-CC est utilisé pour égaliser la tension à la sortie de l'armoire.

Par conséquent, le remplacement du module de batterie ne nécessitera aucune procédure technique compliquée, ni appeler les ingénieurs du fournisseur.

Comparez les systèmes d'alimentation des modules de surveillance des modules de batterie Huawei (à gauche) avec les solutions d'un certain nombre d'autres fabricants (à droite). La principale différence entre notre système est que la deuxième entrée du dispositif de surveillance s'effectue directement à partir de la batterie. De plus, cette solution ne nécessite pas d'équipement de commutation externe.

Cellules sûres de phosphate de fer et de lithium

Le tableau ci-dessus résume toutes les caractéristiques inhérentes aux différentes technologies modernes pour la production de batteries au lithium. Données fournies par APC. Il est facile de voir que, en raison d'une combinaison de facteurs, LiFePO4 est désormais la solution la plus sûre, qui, en outre, diffère par son coût modéré.

Si vous étudiez la formule de charge LiFePO4, il est facile de constater que l'oxygène, qui peut provoquer un incendie, n'est pas libéré dans le processus.

Les batteries LiFePO4 sont également sans danger pour les impacts mécaniques. Vous pouvez en savoir plus sur les tests effectués par des experts du laboratoire international indépendant TÜV sur des batteries de ce type à partir d'une courte vidéo de sept minutes sur le test des batteries utilisées dans nos solutions SmartLi.

Avantages de LiFePO4 sur VRLA

En termes de caractéristiques de poids et de taille, les cellules lithium-ion de Huawei SmartLi dépassent la VRLA de 60%. Avec des indicateurs de puissance et d'autonomie égaux, placer une batterie sur la base de LiFePO4 nécessite trois fois moins de surface qu'une installation VRLA d'une classe similaire. Le poids du système (charge sur la fondation ou le sol) est également plusieurs fois inférieur. Un rack «lithium» entièrement équipé pèse environ 800 kg, tandis qu'une armoire avec des batteries au plomb est environ trois fois plus lourde.

En faveur de LiFePO4, le fait que, pour atteindre la même autonomie de batterie, des batteries au plomb, par exemple, d'une capacité nominale de 800 Ah, puissent être remplacées par des batteries au lithium d'une capacité nominale de seulement 300 Ah, est en faveur de LiFePO4. Les cellules utilisées dans les onduleurs Huawei peuvent supporter jusqu'à 5 000 cycles de charge-décharge à 50% de décharge et jusqu'à 3 000 cycles en mode charge-décharge à 100% de décharge. La durée de vie de la batterie LiFePO4 déclarée par le fabricant est de 15 ans.

Enfin, Huawei est prêt à donner une garantie pouvant aller jusqu'à dix ans pour sa décision.

Système d'extinction d'incendie au niveau de l'armoire

Toutes les armoires de batteries Huawei fonctionnant avec des batteries lithium-ion sont équipées d'un système d'extinction d'incendie. Un module correspondant est installé dans chaque armoire, agissant sur un signal provenant d'un capteur de température ou de fumée. En cas d'alarme, la combustion à l'intérieur de l'armoire est supprimée par l'agent d'extinction.

Le système n'est pas conçu pour éteindre un incendie dans toute la pièce. Sur la base des résultats d'un certain nombre de tests réussis, l'efficacité de la solution a été confirmée par un certificat de sécurité incendie du laboratoire TÜV.

Une petite remarque: nous fournissons des systèmes d'extinction d'incendie non remplis, et le remplissage de gaz avec du FM200 («Fréon 227ea») est effectué après l'installation des armoires dans la pièce.

Un peu sur les réalisations de Huawei sur le marché des onduleurs

Ce n'est pas la première année que l'entreprise reste le leader mondial sur le marché des onduleurs modulaires. Cet objectif a été largement atteint grâce à la présence de plusieurs laboratoires de recherche, y compris à l'extérieur de la Chine, et à des investissements considérables dans le développement de nouvelles technologies, notamment l'amélioration des systèmes d'alimentation électrique sans coupure.

Afin de promouvoir plus activement la ligne SmartLi en Russie en 2020, Huawei est prêt à fournir le coût des solutions «lithium-ion» au même niveau que dans le cas des solutions avec des batteries au plomb. En conséquence, dans la plage de puissance de 100 à 500 kW et avec un temps d'autonomie de dix minutes, les onduleurs Huawei basés sur des batteries SmartLi coûtent autant que les onduleurs VRLA traditionnels avec des caractéristiques similaires, équipés d'un système de contrôle par élément.

Dans le même temps, le client bénéficie de tous les avantages liés à l'utilisation des batteries LiFePO4, ce qui a également été apprécié par les clients russes de Huawei. Dans le cadre de l'un des projets mis en œuvre l'année dernière, Huawei a déjà livré et déployé plusieurs systèmes de classe mégawatts avec batteries au lithium en Fédération de Russie. Ainsi, ils sont installés dans le nouveau bureau de la Sberbank près du centre d'affaires "Moscow City". Plusieurs autres systèmes ont été fournis dans le cadre d'un contrat avec une grande société pétrolière et gazière russe.

Tous les appareils ont des certificats EAC.

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