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Projektfallstudie | 10 kV | 5 MW / 10,3 MWh | Bergbau-Energiespeicherung
Zuverlässiger Strom ist für den sicheren Betrieb von Kohlebergwerken unerlässlich. Belüftungs-, Entwässerungs-, Hebe- und Sicherheitsüberwachungssysteme sind alle auf eine stabile Stromversorgung angewiesen. Selbst Minen, die mit Zweikreisnetzanschlüssen ausgestattet sind, können erhebliche betriebliche Risiken aussetzen, wenn ein vorgelagerter Netzausfall beide Stromquellen gleichzeitig unterbricht.
Um die Notstromversorgung zu stärken, hat FGI (WindSun Science & Technology Co., Ltd.) ein 10 kV, 5 MW / 10,3 MWh hochvoltiges Batteriespeichersystem in der Zhifengshan-Kohlemine in Huairen, Shanxi, China, installiert.
Das Projekt schafft eine zusätzliche Schutzschicht für kritische Minenlasten und ermöglicht gleichzeitig dasselbe Energiespeichersystem, um eine 10 MWp verteilte Solar-PV-Installation zu unterstützen. Die Betriebsstrategie ist einfach: Die Notstromversorgung steht an erster Stelle, während Energieeinsparungen bei Betriebsbedingungen zusätzlichen Wert bieten.
Durch die Kombination von Hochspannungsumwandlung, Batteriespeicherung und intelligenter Überwachung zeigt das Projekt, wie ein Bergbau-Energiespeichersystem die Widerstandsfähigkeit der Stromversorgung stärken und gleichzeitig ein effizienteres Energiemanagement unterstützen kann.
Anwendung:Notstromversorgung für eine Kohlemine
Standort:Zhifengshan-Kohlemine, Huairen, Shanxi, China
Systemspannung:10 kV
Nennleistung:5 MW
Energiekapazität der Batterie:10,3 MWh
Batterietechnologie:Lithium-Eisenphosphat (LFP)
Integration erneuerbarer Energien:10 MWp dezentrale Solar-PV
Kerntechnologie:Hochspannungskaskadische Leistungsumwandlung
Zusätzliche Funktion:Spitzenabsparung und Energiekostenoptimierung, vorbehaltlich Notfallreservenanforderungen
Ein Stromausfall in einer unterirdischen Mine kann mehrere kritische Sicherheitssysteme gleichzeitig beeinträchtigen. Hauptlüfter, Entwässerungspumpen, Hebeanlagen und Sicherheitsüberwachungssysteme müssen weiterhin verfügbar bleiben oder innerhalb der erforderlichen Notfallzeiten wiederhergestellt werden.
Ein Zweistromstromstrom bietet ein wichtiges Maß an Schutz. Ein gleichzeitiger Ausfall beider externer Versorgungsquellen durch einen Stromausfall im Vorstrom kann jedoch dennoch einen ernsthaften Notfall verursachen.
Für die Zhifengshan-Kohlemine war das Ziel, eine zusätzliche Energiequelle zu schaffen, die kritische Sicherheitslasten während eines vollständigen externen Stromausfalls unterstützen kann.
FGI entwarf das System entsprechend den tatsächlichen Lastanforderungen der Mine, den Starteigenschaften der Ausrüstung und den Notfallbetriebsbedingungen. Anstatt die Energiespeicherung als konventionelle Peak-Shaving-Installation zu behandeln, stellt das Projekt die Notstromverfügbarkeit in den Mittelpunkt des Systemdesigns.
FGI entwickelte das System entsprechend dem kritischen Lastprofil der Mine und den Anforderungen an die Notstromkontinuität.
Basierend auf der Lastbewertung des Projekts summieren sich die von der Mine festgelegten kritischen Sicherheitslasten ungefähr2.686 kW, die Sicherheitsüberwachung und Notbeleuchtung, Hauptbelüftung und Entwässerungssysteme umfasst. Das System war so konzipiert, dass es diese Lasten mindestens zwei Stunden nach einem Stromausfall unterstützt.
Das System kombiniert ein 5 MW hochvoltiges Kaskadumschaltsystem (PCS) mit einem 10,3 MWh Lithium-Eisenphosphat-Batteriesystem.
Die Leistungsbewertung bietet eine Kapazität, um den Startbedarf kritischer Geräte gerecht zu werden, während die Energiekapazität der Batterie so ausgelegt ist, dass sie die erforderliche Notfalllaufzeit nach Berücksichtigung von Umwandlungsverlusten und der geplanten Entladungstiefe aufrechterhalten kann.
Das System ist direkt über Hochspannungsschalter mit dem 10-kV-Bus der Mine verbunden, wodurch ein zusätzlicher Aufwärtstransformator zwischen dem PCS und dem Bergwerksbus überflüssig wird. Dies reduziert die Umrüstungsstufen und den damit verbundenen Ausrüstungsanforderungen.
Die resultierende Konfiguration integriert Hochspannungsumwandlung, Batteriespeicherung, Schutz und Überwachung in eine koordinierte Notstromversorgungslösung.
Das System verwendet eine kaskadierte H-Brücken-Stromumwandlungstopologie, um das Energiespeichersystem direkt mit dem 10-kV-Netz zu verbinden.
Durch den Verzicht auf einen separaten Leistungsfrequenz-Hochschalter reduziert die Konfiguration die Zwischenstufen und unterstützt eine kompaktere Systemarchitektur. Dies ist besonders wertvoll in Industrieanlagen, in denen Installationsplatz, elektrische Integration und Wartungszugang gemeinsam berücksichtigt werden müssen.
Das Energiespeichersystem ist so konzipiert, dass es eine schnelle Reaktion auf Stromunterbrechungen ermöglicht und den Betrieb mit schwarzem Start unter geeigneten Systembedingungen unterstützt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Notstromaggregaten, die mechanisches Anfahren und Stabilisieren erfordern, kann die Batteriespeicherung schnell durch die Umwandlung von Leistungselektronik reagieren. Mit geeigneten Steuerungen, Schaltanordnungen und Lastsequenzierung kann das System eine unabhängige Stromversorgung für bestimmte kritische Lasten herstellen.
Für eine Kohlemine unterstützt diese Fähigkeit die Wiederherstellung wichtiger Geräte und die Wartung kritischer Sicherheitsfunktionen bei einem externen Stromausfall.
Das System unterstützt den Betrieb außerhalb des Netzes und kann Spannungs- und Frequenzregelung für angeschlossene Lasten bereitstellen, abhängig von der konfigurierten Steuerstrategie und den Betriebsbedingungen des Systems.
Diese Fähigkeit ist wichtig, wenn das externe Netz nicht verfügbar ist und die Mine auf eine unabhängige Stromquelle angewiesen ist, um die vorgesehene Ausrüstung zu versorgen.
Das modulare Design ermöglicht es, Leistungsumwandlungseinheiten und Batteriecluster entsprechend den Projektanforderungen zu konfigurieren.
Wenn sich die Produktionskapazität oder die elektrische Last einer Mine ändert, kann die Systemarchitektur die zukünftige Kapazitätsplanung und -erweiterung unterstützen, abhängig von Ausrüstungsbewertungen und dem gesamten elektrischen Design.
Integrierte Überwachungs- und Schutzfunktionen unterstützen die Sammlung von Betriebsdaten, die Überwachung des Gerätestatus, die Fehlerdiagnose und Zustandswarnungen.
Bediener können die Systemleistung von einem zentralen Steuerungsstandort aus überwachen und effizienter auf abnormale Bedingungen reagieren. Fernüberwachung unterstützt zudem das tägliche Management des Speichersystems und hilft, den Bedarf an routinemäßigen Vor-Ort-Inspektionen zu verringern.
Das Projekt kombiniert Notstromschutz mit einer zusätzlichen Energiemanagementfunktion.
Neben seiner primären Notstromfunktion arbeitet das 10,3-MWh-Batteriesystem mit einem10 MWp dezentrale Solar-PV-Installationdie Nutzung von lokal erzeugtem Strom zu verbessern.
Im Rahmen der genehmigten Selbstverbrauchsregelung wird Solarenergie für den Vor-Ort-Verbrauch während der Tagesstunden priorisiert. Überschüssiger Strom kann im Batteriesystem über den 10-kV-Speicheranschluss gespeichert werden, wobei die gespeicherte Energie zu geeigneten Zeiten entladen wird, um den Stromverbrauch während der Spitzenzeit zu reduzieren.
Diese koordinierte Betriebsstrategie kann der Mine helfen:
Erhöhung des Vor-Ort-Verbrauchs von Solarstrom
Strombeschaffung während ausgewählter Spitzenpreisperioden reduzieren
Verbesserung der Nutzung der dezentralen PV-Erzeugung
Senken Sie die Gesamtstromkosten, abhängig von der geltenden Tarifstruktur und den Betriebsbedingungen.
Nutzen Sie die installierten Energiespeicheranlagen besser über Notfall-Standby-Zeiten hinaus
Der wirtschaftliche Betrieb eines Notfall-Energiespeichersystems darf seine primäre Sicherheitsfunktion nicht beeinträchtigen.
Bei diesem Projekt haben Notfallreserven Vorrang vor der routinemäßigen Energieoptimierung. Laden, Entladen und Stromplanung müssen mit dem erforderlichen Ladezustand, der verfügbaren Batteriekapazität, den Notfallmaßnahmen und den Betriebsgrenzen abgestimmt werden.
Dieser Ansatz ermöglicht es dem System, potenzielle Energieeinsparungen zu erzielen und gleichzeitig seine Rolle als zusätzliche Schicht des Notstromschutzes zu bewahren.
Das System fügt der bestehenden Doppelstromversorgung der Mine eine auf Energiespeicher basierende Notstromquelle hinzu. Es ist dafür ausgelegt, kritische Lasten während schwerer externer Stromunterbrechungen zu unterstützen und so die operative Widerstandsfähigkeit und die Notfallreaktionsfähigkeit zu verbessern.
Durch die Koordination der Batteriespeicherung mit dezentraler Solar-PV-Erzeugung und zeitlichen Stromtarifen kann die Mine gespeicherte Energie strategischer nutzen. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Stromkosten zu senken und gleichzeitig die Nutzung erneuerbarer Energien zu verbessern.
Die tatsächlichen Einsparungen hängen von den Tarifbedingungen, der Verfügbarkeit des Systems, den Betriebsplänen und der Kapazität ab, die für Notfälle reserviert bleiben muss.
Das Projekt zeigt, wie hochspannungskaskadierte Batteriespeicherung sowohl einer sicherheitskritischen Anwendung als auch einer umfassenderen Energiemanagementstrategie dienen kann.
Für Minen, die Notstrom-Upgrades in Erwägung ziehen, bietet die Kombination aus kritischer Last-Backup und Integration erneuerbarer Energien eine praktische Referenz zur Bewertung von Speichersystemen, die sowohl betriebliche Resilienz als auch Energieeffizienz berücksichtigen.
FGI verfügt über mehr als drei Jahrzehnte Erfahrung in der Leistungselektronik und industriellen Leistungsumwandlung. Seine hochspannungskaskadierten Energiespeichertechnologien decken 6-kV-, 10-kV- und 35-kV-Anwendungen ab.
Die Notstromlösungen für Energiespeicher von FGI wurden auch in anderen Kohlebergwerken in China eingesetzt, darunter Xinglongzhuang, Nantun, Tingnan und Wanfu. Diese Anwendungen bieten Erfahrung in der Anpassung der Hochspannungsspeichertechnologie an die anspruchsvollen Anforderungen von Bergbaustromsystemen.
Das Zhifengshan-Projekt erweitert diese Anwendungserfahrung durch eine 10 kV, 5 MW / 10,3 MWh-Konfiguration, die Notstromversorgung mit Solar-PV-Energiemanagement kombiniert.
Das Zhifengshan-Kohlemineprojekt zeigt einen praktischen Ansatz zur Verbesserung der Notstromversorgung durch hochspannungsbasierte Kaskadenergiespeicherung.
Mit einem 5-MW-Stromumwandlungssystem, 10,3 MWh LFP-Batteriekapazität, direkter Verbindung zum 10-kV-Bergbaubus und koordiniertem Betrieb mit 10 MWp dezentraler Solar-PV verfolgt die Installation zwei wichtige Ziele:Schutz kritischer Minenlasten bei externen Stromausfällen und Schaffung von Möglichkeiten für einen effizienteren Energieverbrauch im normalen Betriebsbereich.
Für Kohlebergwerke, die den Notfallstromschutz stärken und gleichzeitig die Energieeffizienz und Nutzung erneuerbarer Energien fördern möchten, bietet FGI anwendungsorientierte Leistungselektronik- und Energiespeicherlösungen, die auf industrielle Betriebsanforderungen zugeschnitten sind.
Suchen Sie ein Hochspannungs-Energiespeichersystem für die Notstromversorgung im Bergbau? Kontaktieren Sie FGI, um die kritischen Lasten, Netzbedingungen und Projektanforderungen Ihrer Mine zu besprechen.
