Требования к контейнеру для СНЭ: что указать в ТЗ и как проверить на заводе

Требования к контейнеру для системы накопления энергии (СНЭ) по большей части определяются ещё до первого чертежа: батарейный модуль задаёт стеллажи и нагрузку на пол, страна назначения — стандарты и категорию коррозионной агрессивности, маршрут перевозки — ширину и массу брутто. Нормы и стандарты дают нижнюю планку и методы. Статья написана для производителей батарей и интеграторов и идёт в том же порядке: от чего зависит каждое решение, что указать в техническом задании и как проверить контейнер на заводе.

Что такое контейнер для СНЭ и что он должен обеспечивать

Контейнер для СНЭ (BESS) — это стальная конструкция и стеллажи под батарейные модули, а также жидкостное охлаждение, пожаротушение, распределение НН и мониторинг на уровне контейнера в пределах объёма поставки. Батарейные модули, BMS, PCS и EMS поставляет производитель батарей или интегратор: этим контейнер для СНЭ и отличается от контейнерной СНЭ, которую обычно продают как готовую систему с батареями. Контейнер должен выдерживать нагрузки при подъёме и перевозке, не пропускать воду, пыль и соляной туман, поддерживать температуру без образования конденсата, предусматривать место и порядок срабатывания для систем пожаротушения и газоудаления и иметь чётко оформленные интерфейсы постоянного тока и НН.

ETENZ поставляет контейнеры для СНЭ в двух исполнениях: «Только корпус», стеллажи — по выбору, и «Готов под батареи», когда всё, кроме батарейных модулей, смонтировано и испытано на заводе. Построчное сравнение исполнений — на странице «Изготовление оболочек для СНЭ».

Три уровня стандартов и кто за них отвечает

• Уровень системы: IEC ⁠62933-⁠5-⁠2, NFPA ⁠855 и UL ⁠9540, в Китае также GB/T ⁠44026-⁠2024 (литий-ионные СНЭ в контейнерном исполнении), GB/T ⁠51048-⁠2025 (проектирование станций накопления энергии) и T/CEC 373-⁠2020 (пожарная безопасность). Ведёт сторона, отвечающая за безопасность системы, а производитель контейнера передаёт ей чертежи и данные об интерфейсах.
• Уровень батарей: IEC ⁠62619, UL ⁠1973 и протоколы UL ⁠9540A; они привязаны к конкретной модели батареи и остаются за её поставщиком.
• Уровень контейнера для СНЭ: ISO ⁠668, ISO ⁠1496 и CSC — типоразмер и перевозка, IEC ⁠60529 — степень защиты оболочки, ISO ⁠12944 — антикоррозионное покрытие, GB ⁠50017 или EN ⁠1993 — несущая конструкция, IEC ⁠61439 — щиты НН, для проектов в Европе также EN ⁠54, EN ⁠15004 и EN ⁠14994.

Для проектов в Европе ETENZ выдаёт декларацию соответствия ЕС на поставляемое электрооборудование контейнера, обычно по директивам LVD, EMC и RoHS. Для Северной Америки ETENZ передаёт чертежи и техническую документацию контейнера, на которые системный поставщик опирается при сертификации по UL ⁠9540 и согласовании по NFPA ⁠855.

Начните с батарейного модуля: габаритный чертёж и нагрузка на пол

Шаг ярусов, нагрузку на ярус и точки крепления стеллажа определяет батарейный модуль. Три разных модуля одной схемы 1P104S различаются по габаритам на 10–⁠50 мм по каждой оси, а у одной модели размеры в каталоге и на чертеже заказчика могут расходиться на несколько миллиметров. ETENZ выдаёт габаритный чертёж уже на этапе коммерческого предложения: в нём указаны полезные длина, ширина и высота места под модуль, нагрузка на ярус, расположение подключений охлаждения и точки крепления, поэтому при сборке стеллажи не переделывают.

Компоновку определяет длина модуля. Внутренняя ширина 20-⁠футового сухогрузного контейнера — около 2350 мм, и при поперечной установке модуля длиной около 2200 мм места под проход не остаётся. Поэтому контейнер на 28 батарейных блоков и контейнер на 32 батарейных блока, оба на 6,25 МВт·ч, сделаны непроходными: модули задвигаются через двери длинной стороны на консольные направляющие. Контейнер на 48 модулей, 5 МВт·ч, длиной 5650 мм и высотой 3288 мм, добирает высотой то, что теряет в глубине. 143 контейнера по 5 МВт·ч для проекта в Чжунвэе сделаны проходными, с проходом посередине.

В опубликованных спецификациях контейнерных СНЭ на 5 МВт·ч с жидкостным охлаждением масса с батареями — около 42–⁠43 т, масса кластера — 2,9–⁠3,3 т при высоте 2,4–⁠2,7 м. Пол, анкеровку и фундамент проверяют под этот порядок нагрузок, а высоту под кабельные лотки и трубопроводы пожаротушения распределяют вместе с высотой стеллажа. Массу берите у поставщика батарей: масса одной ячейки в разных источниках расходится на 0,4–⁠0,5 кг, а на несколько тысяч ячеек это уже тонны.

Конструкция, сварные швы и подъём

Базовое исполнение контейнера ETENZ: оцинкованная кровля 2,0 мм, гофрированные стеновые панели 1,6–⁠2,0 мм, утеплитель из минеральной ваты 50 мм, каркас из швеллера и профильной трубы и основание с лакокрасочным покрытием; расчётный срок службы конструкции — 25 лет при условии обслуживания.

В контейнерах 12-⁠метрового класса для проекта China Three Gorges в Хайси основание локально усилено вдоль батарейных кластеров, чтобы пол не прогибался под полной нагрузкой. Сплошной шов позволяет включить лист пола в работу составного сечения; при прерывистом шве с герметиком так обычно не считают, потому что герметик нагрузку не передаёт. Экспортные контейнеры ETENZ сваривают сплошным швом.

Схему подъёма определяют до выпуска чертежей. Контейнер в формате 20-⁠футового ISO поднимают за угловые фитинги контейнерным спредером; нестандартные контейнеры обычно поднимают за основание в 4 или 8 точках, проушины ставят на поперечные главные балки, а при длине более 12,2 м берут 8 точек. По каждому проекту запрашивайте схему строповки, расчёт усилий в стропах, расчёт центра тяжести и чертёж траверсы.

Уплотнение и степень защиты IP

Контейнеру для СНЭ обычно задают степень защиты IP54 или IP55: вторая цифра означает защиту от брызг (4) или от водяных струй (5), а GB/T ⁠44026-⁠2024 устанавливает минимум IP54. Степень защиты указывайте по зонам, потому что реальный уровень задаёт самое слабое отверстие: дверь, жалюзи, фильтрующий вентилятор или плита кабельного ввода. Контейнеры проекта в Хайси в целом имеют IP55: двойные дверные уплотнители, козырьки и уклон кровли для стока воды. В техническом задании укажите и способ подтверждения:

• Документы на степень защиты комплектующих и заводской контроль.
• Испытание всего контейнера водой: для IPX5 IEC ⁠60529 предписывает сопло 6,3 мм, расход 12,5 л/⁠мин и 1 мин на квадратный метр; у 20-⁠футового контейнера стены и кровля — около 64 м², то есть около часа непрерывного обливания.
• Испытание в присутствии заказчика или протокол сторонней лаборатории — по согласованию в проекте.

Категория коррозионной агрессивности и система покрытия

Категорию C3, C4 или C5 по ISO ⁠12944 выбирают по площадке и дополняют классом долговечности: C5-⁠H означает 15–⁠25 лет до первого капитального ремонта покрытия. Внутри категория может быть на одну-две ступени ниже, например C5 снаружи и C3 внутри. Саму категорию проверить нельзя, поэтому её раскрывают в техническом задании: подготовка поверхности (часто пишут Sa 2½ по ISO ⁠8501-⁠1), слои и общая толщина сухой плёнки, полосовая окраска сварных швов и кромок, методы контроля толщины и адгезии.

На прибрежных площадках ржавчина обычно начинается на сварных валиках с недостаточной толщиной плёнки, на осях дверных петель, на срезах козырьков жалюзи и в отверстиях поперечных балок, поэтому эти места выносят в отдельные точки контроля. Как описать защиту целиком — в статье о том, как сделать антикоррозионную защиту проверяемой.

Жидкостное охлаждение, осушение и тепловая нагрузка

В крупных контейнерных СНЭ сейчас преобладает жидкостное охлаждение, а воздушное остаётся для небольших ёмкостей и отдельных условий. Со стороны контейнера в объём входят чиллер, распределительный коллектор, шланги с быстроразъёмными соединениями до каждого стеллажа и балансировка расхода между стеллажами; охлаждающие пластины находятся внутри модуля, поэтому температура ячеек — общая цель обеих сторон. Чиллер обычно ставят на торцевую стену, на кровлю или на раму-скид, и его нужно показать на компоновочном чертеже: он занимает место на площадке заказчика.

Холодопроизводительность подбирают по тепловой нагрузке, которую даёт поставщик батарей. Основная составляющая — тепловыделение ячеек, к нему добавляются теплопередача через стены и солнечная радиация, поэтому утепление и цвет покрытия тоже входят в исходные данные подбора. Чем меньше перепад температур между подающей и обратной линией, тем больше расход, а значит, трубы и насос нужны на типоразмер больше. Литий-ионные ячейки, как правило, нельзя заряжать ниже 0 °C, а если допустимое время прогрева увеличить вдвое, мощность нагрева уменьшается вдвое.

Конденсат образуется, когда температура подачи теплоносителя ниже точки росы воздуха в контейнере. Поэтому осушение должно держать точку росы внутри ниже минимальной температуры подачи; затем проверьте нижний предел регулирования влажности осушителя: номинальная производительность при высокой влажности не переносится на режим низкой влажности. Чем больше неплотностей, тем больше влажного наружного воздуха попадает внутрь, поэтому уплотнение и подбор осушителя рассматривают вместе. Вводной автомат и кабель выбирают по максимальному режиму, ток в котором выше, чем в номинальном режиме охлаждения.

Пожаротушение, горючие газы и взрывосброс

При аварии на СНЭ McMicken в Аризоне (США) в 2019 году система газового пожаротушения сработала, как предусмотрено проектом, но каскадный тепловой разгон продолжился, горючие газы накопились внутри, и примерно через три часа, когда пожарные открыли дверь, произошёл взрыв. Пожаротушение справляется с пламенем, а с накопившимся газом — газовая детекция, вытяжная вентиляция и сброс давления, поэтому эти системы проектируют вместе.

На уровне контейнера обычно ставят дымовые и тепловые извещатели, газоанализаторы горючих газов и прибор пожарной сигнализации, а также трубопроводную или модульную установку пожаротушения. Её поставляет и монтирует ETENZ или она комплектуется по выбору заказчика; интерфейсы обнаружения, сигнализации и пуска в обоих случаях входят в объём поставки. В контейнере на 32 батарейных блока применяется перфторгексанон (FK-⁠5-⁠1-⁠12) с трубопроводами уровня контейнера и уровня кластера. Огнетушащее вещество и его количество определяют по огневым испытаниям поставщика батарей и местным нормам.

Взрывосброс и аварийная вытяжка

Взрывосброс и сблокированную с ним вытяжку предусматривают по проекту; исходные данные — сведения поставщика батарей о газовыделении при тепловом разгоне, например протокол UL ⁠9540A. В Европе площадь взрывосброса рассчитывают по EN ⁠14994, панели применяют по EN ⁠14797 и проверяют, что максимальное давление при сбросе Pred ниже давления, которое выдерживает контейнер. В Северной Америке действует принятая на месте редакция NFPA ⁠855 с газовой детекцией и вытяжкой по NFPA ⁠69 и анализом по NFPA ⁠68.

Таблицу действий согласуйте как можно раньше: что делают чиллер, вытяжные вентиляторы и воздушные клапаны на стадиях предупреждения, пожара и выпуска огнетушащего вещества и продолжает ли насос циркуляцию после выпуска. Протоколы UL ⁠9540A, сертификация по UL ⁠9540 и согласование с пожарным надзором относятся к уровню батарей и системы и остаются за системным поставщиком и владельцем объекта.

Кабели, шины и заземление

Яснее всего граница поставки проходит по постоянному току: сборка цепей постоянного тока, внутренние шины, выходные клеммы и герметичные плиты кабельных вводов, причём объём ETENZ заканчивается на выходных клеммах. Шины подбирают по параметрам цепочек заказчика, а в документации по интерфейсам указывают положение клемм, допустимые сечения кабелей и место для их изгиба. От того, где стоит высоковольтный блок — сверху кластера или с торца, — зависят направление вывода постоянного тока и место шкафа сборки, поэтому это выясняют до компоновки.

Щиты НН проектируют по IEC ⁠61439-⁠1 и IEC ⁠61439-⁠2, силовые и контрольные кабели прокладывают в раздельных лотках; двери соединяют с рамой плетёными медными перемычками, а шину заземления подключают к контуру заземления площадки. В контейнере для СНЭ прямого подключения к среднему напряжению кластеры стоят на изолирующих опорах, а длины путей утечки и воздушные зазоры выдерживают по классу напряжения.

Ограничения перевозки: ширина, CSC и масса брутто

2438 или 2550 мм

На рынке встречаются обе ширины. Контейнер для СНЭ шириной 2550 мм на 112 мм шире, чем предусматривает ISO ⁠668, не входит в направляющие ячеек контейнеровоза и при морской перевозке фрахтуется как негабаритный груз; такую ширину имеет моноблочный контейнер СНЭ 10 футов. На дорогах Китая и ЕС предел ширины — ровно 2,55 м, без запаса на дверные ручки и проушины; в США предел — 102 дюйма, а в Австралии — 2,5 м, и там такой контейнер везут как негабаритный.

Когда стоит оформлять CSC

CSC имеет смысл, когда контейнер с табличкой CSC можно отправить как обычный: длина, ширина и высота в пределах размеров ISO, угловые фитинги ISO на штатных местах, при перевозке ничего не выступает, а кондиционеры, установленные на дверях, снимают. Одобрение выдаётся на конструкцию, поэтому изменения габаритов передают на оценку органу, выдавшему одобрение. Контейнеры, выходящие за габарит, например контейнер управления СНЭ прямого подключения размером 8000 × 3200 × 3450 мм, отправляют как нестандартный груз с проектом подъёма и схемой раскрепления.

Масса брутто и перевозка с батареями

ISO ⁠668 устанавливает для 20-⁠футового контейнера номинальную массу брутто 36 000 кг. 20-⁠футовый контейнер для СНЭ ETENZ типа High Cube имеет одобрение типа CSC от RINA с максимальной массой брутто 50 000 кг: пустым его бронируют как стандартный контейнер, с батареями декларируют по фактической массе и при необходимости отправляют как контейнер с перевесом. На дорогах свои пределы, например 40 т в ЕС (44 т для контейнеров в интермодальных перевозках). Испытания по UN 38.3 и декларирование опасного груза при перевозке с батареями — обязанность грузоотправителя, поэтому установка модулей после доставки снимает большую часть этих ограничений.

Что указать в техническом задании

Что нужно для расчёта цены, перечислено в чек-листе запроса на контейнер для СНЭ; техническое задание добавляет к этому то, что можно принять при поставке:

• Стеллажи: габариты и масса модуля, способ крепления, интерфейс охлаждения, нагрузка на ярус.
• Конструкция: нормы проектирования, ветровая, снеговая и сейсмическая нагрузки, нагрузки на пол и кровлю, расчётный случай подъёма.
• Защита: IP по зонам и способ подтверждения; категория C, долговечность, общая толщина сухой плёнки.
• Микроклимат: условия площадки, тепловая нагрузка, место чиллера, минимальная температура подачи, время прогрева.
• Пожарная защита: огнетушащее вещество и его поставщик, газовая детекция, взрывосброс, перечень сигналов.
• Электрика: параметры цепочек, число выходов постоянного тока, напряжение и частота вспомогательного питания, заземление.
• Перевозка: ширина, CSC или негабарит, пустой или с батареями, маршрут.
• Документация: компоновочный чертёж, однолинейная схема, перечень интерфейсов, программа FAT, руководство по эксплуатации и обслуживанию.

Проверка на заводе: головной образец и FAT контейнера

Серийный проект начинается с головного образца. На проекте в Хайси сначала один образец прошёл приёмку как головной, и только после этого запустили серию из 72 контейнеров; заводские проверки включали подъём за основание, прочность конструкции, сварные швы, размеры и обливание водой со всех сторон.

Заводские приёмочные испытания (FAT) контейнера для СНЭ у ETENZ проводятся в объёме поставки, протоколы передаются вместе с сопроводительной документацией, а заказчик может присутствовать на испытаниях:

• Размеры, проёмы, толщина и адгезия покрытия.
• Дверные уплотнения, плиты кабельных вводов и жалюзи: дождевание или обливание струёй по заявленной степени защиты.
• Размеры стеллажей, положение точек анкеровки и моменты затяжки.
• Опрессовка жидкостного контура с выдержкой под давлением и проверкой на утечки, работа чиллера, балансировка расхода по ветвям.
• Проверка пожарной автоматики имитацией срабатывания (электромагнитный клапан пуска предварительно отключают, чтобы исключить выпуск), цепи НН, изоляция, заземление и точки мониторинга.

Без батарейных модулей тепловой нагрузки нет, поэтому чиллер проверяют пуском в работу. Наладка BMS и EMS, испытания заряда и разряда и испытания подключения к сети проводятся после установки модулей и остаются за поставщиками батарей и системы.

Критерии приёмки задаёт проектная спецификация, поэтому в техническом задании их пишут числами: провисание дверей после выдержки под полной нагрузкой, плоскостность четырёх угловых фитингов, продолжительность обливания, сопротивление точек заземления и адгезия покрытия. Для отправки как стандартного контейнера нужны и допуски ISO ⁠668: 0/−6 мм на 6058 мм, 0/−5 мм на 2438 и 2896 мм.

Частые вопросы

Должен ли контейнер для СНЭ быть полностью герметичным?

Нет. IP54 и IP55 описывают защиту от пыли и воды, а в контейнере всё равно нужны управляемые отверстия для вытяжки, сброса давления и обслуживания.

Сколько весит 20-⁠футовый контейнер для СНЭ с батареями?

Это зависит от батарейных модулей. В опубликованных спецификациях контейнерных СНЭ на 5 МВт·ч с жидкостным охлаждением — около 42–⁠43 т, поэтому грузоподъёмные приспособления, транспорт и фундамент проверяют по фактической массе с батареями.

Нужен ли взрывосброс в каждом контейнере для СНЭ?

Не обязательно: это определяют данные о газовыделении батарей и местные нормы. Если взрывосброс нужен, получите эти данные до того, как будут зафиксированы конструкции дверей и кровли.

Для каких размеров допуски самые жёсткие?

Для тех, что сопрягаются с другим оборудованием: шаг ярусов стеллажа и места под модули, положение и плоскостность угловых фитингов, а также наружные габариты, если контейнер отправляют как стандартный.

Для начала достаточно спецификации батарейного модуля и страны назначения: ETENZ подготовит габаритный и компоновочный чертежи уже на этапе предложения. Вы можете сразу отправить запрос.