Rozwiązania w zakresie magazynowania energii w kopalniach|Kontenery solarne i mobilne BESS

W miarę przyspieszania elektryfikacji kopalń infrastruktura energetyczna często ma trudności z dotrzymaniem kroku. To sprawia, że ​​wydobycierozwiązania w zakresie magazynowania energiiłączące wytwarzanie energii słonecznej z mobilnym systemem BESS, który ma coraz większe znaczenie w przypadku operacji zdalnych.

Wyzwaniem nie jest samo wytwarzanie energii elektrycznej. Dostarcza wystarczającą moc do zdalnych punktów ładowania, tymczasowych stref pracy i przemieszczających się stanowisk pracy. Ograniczona wydajność sieci, stała infrastruktura, zmienna produkcja energii słonecznej i zależność od oleju napędowego mogą zakłócać harmonogramy ładowania i zwiększać koszty operacyjne.

W tym artykule przeanalizowano pięć kluczowych wyzwań związanych z władzą i wyjaśniono, jak to zrobićKontenery słoneczneIMobilny BESSmogą współpracować, aby zapewnić elastyczną, skalowalną moc dla różnych projektów wydobywczych.

Pięć wyzwań energetycznych stojących przed zelektryfikowanymi operacjami górniczymi

Przed planowaniem Agórnictwo rozwiązanie do magazynowania energiiistotne jest zrozumienie wyjątkowych ograniczeń mocy wynikających z elektryfikacji obiektu:

1. Surowe warunki w miejscu pracy przyspieszają starzenie się baterii i przestoje

W odkrywkach-odkrywkach i kopalniach odkryte są akumulatory,Jednostki systemu konwersji mocy (PCS)., złącza i systemy zarządzania temperaturą na ekstremalne temperatury, duże zapylenie, wilgoć, korozję, duże wysokości i ciągłe wibracje mechaniczne. Bez przemysłowych-obudów ochronnych i precyzyjnej regulacji temperatury wydajność baterii może się szybciej pogarszać, wydajność ładowania spada, a nieoczekiwane przestoje konserwacyjne mogą się wydłużyć.

2. Nagłe szczyty ładowania przekraczają dostępną pojemność sieci

Chociaż odległe sieci wydobywcze często obsługują ciągłe obciążenie podstawowe, rzadko posiadają zapas wymagany do jednoczesnego szybkiego ładowania-o dużej mocy. Instalowanie nowych transformatorów, okablowania-wysokonapięciowego lub połączeń wzajemnych z siecią wiąże się z długimi terminami realizacji i wysokimi nakładami inwestycyjnymi. W rezultacie nagłe szczyty ładowania łatwo przeciążają lokalną moc i stanowią bezpośrednią konkurencję dla kluczowych maszyn produkcyjnych.

3. Ciasne okna ładowania tworzą wąskie gardła floty

Poza samą wydajnością sieci, znaczne tarcie powoduje również harmonogram operacyjny. Wiele ciężkich pojazdów elektrycznych często wraca do ładowania jednocześnie podczas zmiany zmiany lub przerw na posiłek. Długie odległości do stałych ładowarek w połączeniu z kolejkami do dostępnych punktów ładowania skracają produktywne godziny pracy i mogą opóźniać kolejne zmiany.

4. Sztywna infrastruktura pozostaje w tyle za ruchomymi powierzchniami roboczymi

W miarę postępu wydobycia obszary robocze stale się rozwijają. Standardowe transformatory stacjonarne, okablowanie przewodowe i stacjonarne stacje ładowania nie mogą dynamicznie dostosowywać się do ruchów miejsca. Powtarzające się przenoszenie i przedłużanie kabli pochłaniają dużo pracy i czasu, podczas gdy stacjonarne zasoby energetyczne mogą zostać niewykorzystane na długo przed całkowitym wyeksploatowaniem etapu.

Powiązane lektury:Mobilny BESS vs stacjonarny BESS: jak wybrać odpowiedni system przechowywania danych

5. Słabo zintegrowane mikrosieci zmniejszają efektywność energetyczną

Wiele operacji wydobywczych łączy fotowoltaikę, generatory diesla, energię sieciową i BESS. Jednak bez zintegrowanego MikrosieciSystem zarządzania energią (EMS)źródła te działają w silosach. Nieskoordynowane zarządzanie powoduje ograniczenie energii odnawialnej, zmusza drogie generatory diesla do pokrywania krótkich skoków ładowania i uniemożliwia pełne naładowanie BESS przed okresami szczytowego zapotrzebowania,-co zwiększa koszty operacyjne.

Jak Mobile Solar i BESS radzą sobie z tymi wyzwaniami

Pokonanie ograniczeń związanych z elektryfikacją kopalń wymaga odejścia od sztywnej, przewodowej infrastruktury. JednoczącKontenerowa energia słoneczna, mobilny BESS i inteligentny EMSoperatorzy mogą przekształcić statyczne zasoby energetyczne w dynamiczną, szybko wdrażalną architekturę mikrosieci.

Ten zintegrowany ekosystem został zaprojektowany w celu łagodzenia wąskich gardeł energetycznych w kluczowych lokalizacjach poprzez cztery kluczowe funkcje:

Przenośna architektura, która dostosowuje się do nowoczesnych rozwiązań

Inaczejnaprawiono BESS, Containerized Solar i Mobile BESS korzystają z oddzielonego modelu wdrażania,-umożliwiającego niezależne rozmieszczenie urządzeń do wytwarzania i magazynowania energii w oparciu o układ lokalizacji:

• Kontenery słoneczneskładane panele fotowoltaiczne umożliwiające kompaktowy transport i szybkie rozmieszczenie w terenie, co pozwala na ustawienie ich na otwartych przestrzeniach w celu zmaksymalizowania natężenia promieniowania słonecznego i niezacienionej powierzchni.
• Mobilny BESSjednostki (-montowane na płozach lubprzyczepie-zamontowanej, wspomagające podnoszenie dźwigu) można ustawić bliżej aktywnych stanowisk pracy, tras transportu ciężkiego lub tymczasowych stref ładowania, gdzie chwilowe zapotrzebowanie na moc jest największe.

W miarę postępu ekstrakcji operatorzy mogą dostosowywać układ systemu, korzystając z dwóch podstawowych konfiguracji:

• Ujednolicone wdrażanie: przeniesienie obu zasobów razem za pomocą przyczepy lub dźwigu w celu utworzenia samodzielnego, tymczasowego węzła zasilania.
• Podział wdrożenia: oddzielne pozycjonowanie wytwarzania i magazynowania, aby zrównoważyć optymalne wychwytywanie energii słonecznej ze zmiennym zapotrzebowaniem na obciążenie.

Inteligentna koordynacja-magazynowania energii słonecznej zapewnia ciągłość ładowania

Kierowany przez scentralizowany EMS, system automatycznie przełącza się pomiędzy kluczowymi trybami operacyjnymi, aby utrzymać ciągłość zasilania obiektu:

• Energia słoneczna w ciągu dnia-Pierwszy priorytet

W godzinach największego nasłonecznienia kontener solarny bezpośrednio dostarcza aktywne obciążenia operacyjne. Kiedy produkcja energii słonecznej przekracza zapotrzebowanie na obciążenie czynne, nadwyżkę energii fotowoltaicznej można skierować do ładowania Mobile BESS, pomagając w zmniejszeniu ograniczeń w zakresie energii odnawialnej.

• Buforowanie szczytowego ładowania (zmniejszanie wartości szczytowych)

Kiedy wiele maszyn elektrycznych jednocześnie ładuje się podczas zmiany zmiany, BESS działa jak bufor energii o dużej-mocy. Rozładowuje się wzdłuż sieci lub generatorów diesla, aby absorbować-krótkoterminowe skoki napięcia, zapobiegając przeciążeniu dowolnego źródła.

• Wyłączona-Obsługa obciążenia w godzinach szczytu i w nocy

Podczas-warunków o niskim nasłonecznieniu lub nocnych zmian zmagazynowana energia zasila krytyczny sprzęt w miejscu pracy i rutynowe ładowanie pojazdów. Poza-oknami szczytowymi

lokalny identyfikator stawki lub generator może ładować BESS z kontrolowaną szybkością.

Koordynacja energii hybrydowej zmniejsza zależność od paliwa i koszty operacyjne

Wychodząc poza ciągłość ładowania, koordynacja energii hybrydowej pomaga operatorom górniczym przejść na strategię wytwarzania energii o niższej-emisyjności poprzez zwiększenie wykorzystania energii odnawialnej i zmniejszenie zależności od wytwarzania-paliw.

• Większe wykorzystanie energii odnawialnej

Wytwarzanie energii słonecznej może być traktowane priorytetowo, gdy tylko jest to możliwe, a nadwyżka energii odnawialnej może być magazynowana do późniejszego wykorzystania zamiast marnować, co poprawia wykorzystanie energii odnawialnej w operacjach wydobywczych.

• Zmniejszona zależność od diesla

Mobilny BESS pełni funkcję bufora energii, łagodząc okresy, gdy produkcja energii słonecznej jest niedostępna lub niewystarczająca. Pomaga to ograniczyć częste działanie generatora i zapewnia bardziej stabilne zasilanie o niższej-emisyjności.

• Bardziej zrównoważone operacje wydobywcze

Optymalizując wysyłanie wielu-źródeł, EMS może ograniczyć niepotrzebne uruchamianie generatora diesla i pracę przy niskim-obciążeniu, pomagając obniżyć zużycie paliwa, emisję i ogólną intensywność emisji dwutlenku węgla.

Ochrona klasy przemysłowej- sprawdza się w trudnych warunkach górniczych

• Ochrona zewnętrzna:W zależności od konkretnego modelu,Polipowieśćsystemy są przeznaczone do wymagających środowisk zewnętrznych o różnym poziomie obudowy i ochrony antykorozyjnej, m.inStopień ochrony IP54–IP65 (-pyłoszczelność i odporność na-strumienie wody pod wysokim ciśnieniem) oraz ochrona przed korozją C4–C5 (odpowiednia do stosowania w środowiskach przybrzeżnych i o wysokiej-wilgotności)na wybranych rozwiązaniach.
• Zarządzanie ciepłem:W zależności od konstrukcji i wydajności systemu stosowane są rozwiązania Polinovelchłodzenie powietrzem lub chłodzenie ciecząaby utrzymać stałą temperaturę i wspierać stabilną pracę. Wybrane modele kontenerów solarnych obsługują pracę w zakresie od –20 stopni do +50 stopni, natomiast niektóre modele Mobile BESS obsługują rozładowywanie baterii do –30 stopni.
• Bezpieczeństwo i monitorowanie: System zarządzania baterią (BMS)sterowanie, ochrona elektryczna, gaszenie pożaru,-monitorowanie stanu pracy i alarmy o usterkach pomagają identyfikować nieprawidłowe warunki podczas pracy zdalnej.

Te cztery możliwości można łączyć na różne sposoby. Ostateczny kierunek działania systemu zależy od czasu trwania projektu, zapotrzebowania na ładowanie, dostępnych źródeł zasilania, warunków słonecznych i częstotliwości przenoszenia sprzętu.

Przykładowe konfiguracje magazynowania energii wydobywczej dla różnych wymagań projektu

Nadmierne-określenie mikrosieci prowadzi do osieroconego kapitału; niedostateczne-określenie powoduje powstawanie wąskich gardeł, które utrudniają działanie floty. Efektywne rozwiązania w zakresie magazynowania energii w kopalniach nie są statyczne. Muszą ewoluować wraz z fazą wydobycia obiektu, wielkością floty i układem przestrzennym.

Poniższe konfiguracje ilustrują typowe ścieżki wdrażania inżynieryjnego w oparciu o skalę lokalizacji:

Przykładowa konfiguracja 1: Mały lub tymczasowy teren wydobycia

Miejsca poszukiwań, obszary wczesnej budowy i tymczasowe miejsca pracy zwykle charakteryzują się przewidywalnymi obciążeniami. Energia elektryczna jest potrzebna przede wszystkim do oświetlenia, komunikacji, monitoringu, tymczasowych biur i niewielkiej liczby maszyn elektrycznych.

W przypadku tych zastosowań priorytetem jest szybkie utworzenie użytecznego węzła zasilania przy minimalnych nakładach inwestycyjnych i braku skomplikowanej integracji sprzętu-na miejscu.

• Typowa konfiguracja: Składany system kontenerów solarnych + opcjonalny generator zapasowy
• Skład systemu: W zależności od konfiguracji system może łączyć w ramach jednej platformy rozkładane panele słoneczne, magazynowanie akumulatorów LFP, systemy PCS, EMS, dystrybucję obciążenia AC i opcjonalną integrację generatora.

Ponieważ wytwarzanie, magazynowanie, konwersja mocy i sterowanie są zintegrowane w jednym urządzeniu, taka konfiguracja ogranicza konieczność dopasowywania oddzielnego sprzętu, okablowania w miejscu instalacji i-pracy związanej z integracją na miejscu. Taka konfiguracja działa jak samodzielna wyspa zasilająca,-idealna dla-tanich pilotów elektryfikacji. Wdrażanie i usuwanie całego systemu-jest w pełni scentralizowane, co ułatwia przenoszenie w przypadku zmiany tymczasowych obszarów pracy.

Przykładowa konfiguracja 2: Średnie wydobycie z elastycznym zapotrzebowaniem na ładowanie

Średniej-operacji zazwyczaj równoważy ładowanie sprzętu z obciążeniem obiektu pomocniczego. Aktywny obszar roboczy może zmieniać się w zależności od etapu projektu, podczas gdy istniejąca infrastruktura sieci lub generatorów może obsługiwać obciążenia podstawowe, ale nie jest w stanie obsłużyć skoncentrowanego szczytowego zapotrzebowania na ładowanie.

W tym scenariuszu należy wdrażać i elastycznie rozbudowywać wytwarzanie energii słonecznej i magazynowanie baterii, aby zmniejszyć zależność od paliw kopalnych przy jednoczesnym zachowaniu stabilności zasilania.

• Typowa konfiguracja: oddzielny kontener solarny + mobilny BESS + sieć/generator + EMS
• Skład systemu: Kontener solarny umieszcza się w obszarach-o wysokim natężeniu promieniowania, natomiast mobilny BESS w pobliżu aktywnych punktów ładowania. Istniejącygeneratory dieslamogą służyć jako rezerwowe źródła zasilania podczas ekstremalnych warunków pogodowych, tymczasowych skoków obciążenia lub okresów niewystarczającej generacji odnawialnej.

Taka architektura umożliwia niezależne skalowanie pojemności baterii słonecznych i akumulatorów. Koordynując wytwarzanie energii słonecznej, magazynowanie baterii i rezerwowe źródła zasilania, system może zmniejszyć zużycie paliwa i czas pracy generatora, poprawiając jednocześnie ciągłość zasilania-punktów ładowania o wysokim priorytecie.

Przykładowa konfiguracja 3: Duże zdalne wydobywanie z wymaganiami dotyczącymi zasilania wielu-węzłów

Duże odległe kopalnie wymagają ciągłej produkcji 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, wielu maszyn elektrycznych-o dużej mocy i wysokiego dziennego zapotrzebowania na energię w kilku strefach operacyjnych. Przy tej skali system nie jest już skupiony w jednej elektrowni,-musi koordynować wiele zasobów wytwarzania, przechowywania i tworzenia kopii zapasowych w całej lokalizacji.

• Typowa konfiguracja:Wiele kontenerów fotowoltaicznych + wiele jednostek BESS + połączenie sieciowe/generatory + scentralizowane EMS
• Skład systemu: integruje wielo-węzłowe kontenery solarne, stacjonarny kontenerowy BESS do ładowania głównego miejsca pracy oraz mobilne jednostki BESS do zmiany powierzchni roboczych, a wszystko to zarządzane przez scentralizowany system EMS.

 

Ta konfiguracja obejmująca wiele-jednostek obsługuje wyższe zapotrzebowanie na energię i płynnie skaluje się w miarę rozwoju floty pojazdów elektrycznych.

Jak zaplanować odpowiedni system magazynowania energii wydobywczej

Odpowiednirozwiązanie w zakresie magazynowania energii w kopalniachwymaga oceny rzeczywistych danych projektu, w tym profilu obciążenia, zapotrzebowania na ładowanie, warunków ładowania i wymagań lokalizacji.

1. Wymagania dotyczące mocy bilansowej (kW) i energii (kWh).

Pierwszym krokiem jest zrozumienie zarówno zapotrzebowania na moc, jak i zapotrzebowania na energię w procesie wydobywczym.

Moc (kW)określa, czy system może obsłużyć obciążenia-o dużej mocy, takie jak wiele maszyn elektrycznych ładujących się jednocześnie w okresach szczytu.

Energia (kWh)określa całkowitą ilość energii elektrycznej, którą akumulator może zmagazynować i dostarczyć w czasie.

W zastosowaniach górniczych oba czynniki są krytyczne:

• Niewystarczająca moc wyjściowa może uniemożliwić systemowi obsługę szczytowego zapotrzebowania na ładowanie.
• Niewystarczająca pojemność energetyczna może ograniczyć godziny pracy pomiędzy cyklami ładowania.

Większy akumulator nie zawsze rozwiązuje problem. System musi także mieć wystarczającą moc wyjściową i zdolność ładowania PCS, aby sprostać pełnemu cyklowi operacji wydobywczych.

Powiązane lektury:Wyjaśnienie KW vs kWh: Zrozumienie jednostek mocy i energii

2. Oceń zapotrzebowanie na ładowanie i możliwości ładowania BESS

Harmonogram ładowania i dostępne okno ładowania to kluczowe dane wejściowe przy określaniu pojemności BESS i strategii działania.

Należy wziąć pod uwagę pełny cykl operacyjny:Obsługa sprzętu → Ładowanie floty → Ładowanie BESS → Następna zmiana operacyjna

Kluczowe czynniki obejmują:

Wymagania dotyczące ładowania floty

• Liczba maszyn elektrycznych wymagających ładowania;
• Jednoczesne żądanie ładowania;
• Zapotrzebowanie na moc ładowania;
• Czas ładowania;
• Zużycie energii na zmianę.

Warunki ładowania BESS

• Dostępne źródła ładowania, w tym fotowoltaika, energia sieciowa lub generatory;
• Dostępna moc ładowania;
• Dostępny czas przed kolejnym okresem operacyjnym;
• Dostępność zasilania rezerwowego w okresach niskiego poziomu wytwarzania energii odnawialnej.

BESS może obsługiwać jeden okres ładowania, ale nadal stwarzać ograniczenia operacyjne, jeśli nie jest w stanie odzyskać wystarczającej ilości energii przed rozpoczęciem następnej zmiany.

3. Weź pod uwagę warunki miejsca i wymagania dotyczące mobilności

Miejsca wydobycia to środowiska dynamiczne. W miarę przemieszczania się powierzchni roboczych i zmiany warunków pracy system energetyczny musi pozostać praktyczny w transporcie, wdrażaniu i obsłudze.

Przed wyborem górniczego rozwiązania w zakresie magazynowania energii zespoły projektowe powinny ocenić następujące czynniki:

Na podstawie danych wejściowych z projektu inżynierowie mogą określić najbardziej odpowiednią architekturę magazynowania energii w kopalniach. Ostateczną konfigurację systemu należy potwierdzić w oparciu o szczegółowe wymagania projektu, specyfikacje sprzętu i rzeczywiste warunki w miejscu instalacji.

Podsumowując, zdalna elektryfikacja kopalni to nie tylko kwestia ładowania, ale także wyzwanie-w zakresie planowania systemu.Mobilna energia słoneczna i BESSmoże przybliżyć moc do zmieniających się obciążeń, koordynując wytwarzanie energii słonecznej, magazynowanie, zasilanie sieci, generatory i ładowanie sprzętu.

Ostateczną moc systemu, pojemność, strategię ładowania i formę wdrożenia należy potwierdzić w oparciu o rzeczywiste dane projektu i warunki w miejscu instalacji.

Udostępnij Polinovel swój profil obciążenia, harmonogram ładowania i warunki na miejscu. Nasz zespół inżynierów zapewni wstępną konfigurację dla Twojego działania.

Rozpocznij ocenę swojego projektu już dziś