INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le stockage stationnaire permet notamment d'assurer l'équilibre entre la production et la consommation d'électricité, sur un réseau de distribution électrique, et en particulier permet de pallier la variabilité de la production des énergies renouvelables (énergies solaire, éolienne...). Par exemple, l'électricité produite en excès lors d'une journée très ensoleillée peut être restituée en soirée lorsque la demande est plus importante. Le stockage stationnaire contribue également à garantir la qualité du réseau de distribution électrique en limitant les fluctuations causées par l'intermittence de la production des énergies renouvelables. Enfin, le stockage stationnaire permet de répondre aux besoins des sites isolés, difficilement alimentés ou non alimentés par les réseaux de distribution.
Les systèmes de stockage par batterie stationnaires sont principalement des systèmes de stockage à grande échelle, de moyenne ou forte puissance (de l'ordre de plusieurs centaines de kilowatt (kW) à plusieurs dizaines de Mégawatt (MW=), ayant des énergies élevées (de l'ordre de plusieurs centaines de kilowatt-heure (kWh) à plusieurs dizaines de Mégawatt-heure (MWh)).
A l'inverse, les systèmes de stockage embarqués sont sur de plus petite quantité d'énergie (de quelques Watt-heure (Wh) à quelques dizaines de kWh) et sont de puissance moindre (de quelques watts (W) à quelques centaines de kW). Ces systèmes sont dédiés aux applications mobiles. Ils sont essentiellement utilisés dans le transport, en particulier dans les véhicules électriques et hybrides rechargeables, et dans les appareils électroniques nomades (téléphones, tablettes, ordinateurs...).
La présente description est faite pour un mode de réalisation du procédé de l’invention appliqué au cas de systèmes de stockage stationnaires, désignés par l’acronyme BESS (pour « Battery Energy Storage System » selon l’anglicisme consacré), ayant des batteries Li-ion.
Cependant, l’homme du métier pourra appliquer les principes décrits à d’autres types de systèmes et pour d’autres applications.
Un BESS est un système de stockage stationnaire à grande échelle, couplé généralement à une unité de production d'énergie renouvelable (énergie solaire, éolienne...). Le système comprend plusieurs sections de batteries, chaque section de batteries comprenant des assemblages de batteries appelés « racks », chaque rack comprenant une pluralité de modules connectés entre eux, eux-mêmes constitués de cellules électrochimiques assemblées en série et en parallèle.
Lors de son utilisation, le système de stockage (qu'il soit stationnaire ou embarqué) est soumis à des contraintes de son environnement dites « contraintes de terrain » et est soumis à des conditions d'usage.
Les contraintes de l'environnement terrain sont par exemple, la présence d'éléments de connexion et d'éléments de protection, entre les cellules électrochimiques, entre les différentes batteries d'un rack, entre les différents racks d'une section de batteries (dans le cas d'un BESS). Elles peuvent aussi résulter de la présence d'un boîtier autour des cellules électrochimiques de chaque batterie, de la présence de systèmes électroniques de gestion, comme un système de gestion de batterie BMS (« Battery Management System » en anglais) et/ou un système de gestion d’énergie EMS (« Energy Management System »). Ces contraintes liées à l'usage réel du système de stockage ont une incidence sur les performances du système, notamment en termes de résistance interne (et donc d'échauffement et puissance), de capacité et de durée de vie.
Les conditions d'usage elles, sont définies par différents paramètres tels que les régimes de charge et de décharge auxquels les cellules électrochimiques sont soumises, les phases de cyclage et de repos des cellules électrochimiques et la température environnante. Ces conditions d'usage peuvent être différentes entre les batteries qui composent le système de stockage, voire entre les cellules électrochimiques d'une même batterie (pour ce qui est de la température).
On entend par « phases de cyclage » les phases pendant lesquelles les cellules électrochimiques du système de stockage subissent des cycles de charge et de décharge, c'est-à-dire les phases pendant lesquelles le système de stockage est utilisé. Dans ce cas, le système de stockage est dit « en mode cyclé »
On entend par « phases de repos » les phases pendant lesquelles les cellules électrochimiques du système de stockage ne sont pas sollicitées. Dans ce cas, le système de stockage est dit « en mode calendaire ».
La est un diagramme de flux des étapes du procédé 100 de détermination de profils de sollicitation électrique selon un mode de réalisation de l’invention appliqué à un système BESS.
Dans une première étape 102, après avoir récupéré un historique de données fiables de surveillance (« monitoring » en anglais) du fonctionnement d’un système BESS, le procédé permet de calculer un nombre moyen d’heures d’opération du système.
Il est à noter que la pertinence des résultats, et donc du profil de sollicitation issu du procédé 100, est liée à la qualité des données mises à disposition et utilisées comme entrées d’un dispositif permettant de mettre en œuvre les étapes du procédé de l’invention.
Dans le cas où le contenant comprend un organe de distribution du produit contenu dans le récipient, ledit organe de distribution du produit comprend, par exemple, une jupe de montage entourant au moins partiellement le récipient.
L’organe de distribution est, avantageusement, mobile par rapport audit récipient entre une position verrouillée dans laquelle l’organe de distribution est mobile uniquement en rotation par rapport audit récipient et une position déverrouillée dans laquelle l’organe de distribution est mobile uniquement en translation selon l’axe d’élévation par rapport audit récipient.
Le récipient peut comprendre au moins un ensemble de verrouillage/déverrouillage configuré pour coopérer avec un organe de verrouillage/déverrouillage porté par l’organe de distribution, l’ensemble de verrouillage/déverrouillage peut comprendre : - une rainure axiale de guidage s’étendant axialement depuis une extrémité ouverte du récipient au moins sur une partie de la hauteur du récipient ; et - une rainure circonférentielle s’étendant axialement entre l’extrémité ouverte du récipient et une surface axiale de butée et circonférentiellement entre une surface radiale de butée et la rainure axiale de guidage.
Selon un mode de réalisation, l’organe de verrouillage/déverrouillage comprend une nervure axiale et au moins une patte comprenant une extrémité proximale reliée à au moins une partie de la nervure axiale et une extrémité distale reliée à une surface intérieure de la jupe de montage.
La nervure axiale peut coopérer avec la rainure axiale de guidage dans la position déverrouillée et avec la rainure circonférentielle dans la position verrouillée.
Avantageusement, l’épaisseur de la patte de l’organe de verrouillage/déverrouillage de l’organe de distribution est inférieure à l’épaisseur de la nervure axiale et inférieure ou égale à l’épaisseur de la jupe de montage à laquelle elle se raccorde, afin d’éviter des problèmes de retassures visibles sur la surface extérieure de ladite jupe de montage et susceptibles d’apparaître lors du refroidissement de l’organe de distribution après moulage. Autrement dit, l’épaisseur de la patte de l’organe de verrouillage/déverrouillage de l’organe de distribution est inférieure ou égale à l’épaisseur de la jupe de montage à laquelle elle se raccorde, mieux inférieure ou égale à 80% de l’épaisseur de la jupe de montage à laquelle elle se raccorde. Ainsi, si par exemple la jupe de montage présente une épaisseur de 1 mm, la patte de l’organe de verrouillage/déverrouillage de l’organe de distribution pourra présenter une épaisseur inférieure ou égale à 1mm, et par exemple voisine de 0,8 mm. Dans un autre exemple, si la jupe de montage présente une épaisseur de 2 mm, la patte de l’organe de verrouillage/déverrouillage de l’organe de distribution pourra présenter une épaisseur inférieure ou égale à 2 mm, et par exemple voisine de 1,6mm, ou moins, par exemple voisine de 1,2 mm ou encore voisine de 0,8 mm, en fonction de la flexibilité dans la direction radiale que l’on souhaite conférer à la patte de l’organe de verrouillage/déverrouillage. Avantageusement, l’épaisseur de la patte de l’organe de verrouillage/déverrouillage de l’organe de distribution est comprise entre 50% et 100% de l’épaisseur de la jupe de montage à laquelle elle se raccorde.
Exemples d’illustrations
La représente un premier exemple d’organigramme de processus décrivant une installation d’essais de puits de surface, selon certains modes de réalisation. L’installation d’essais de puits de surface peut comprendre au moins une duse à proximité d’une tête de puits producteur, d’un séparateur et d’un brûleur 159. Un système de pompe de transfert et de réservoir 100 peut être configuré pour recevoir des fluides de puits provenant d’un puits producteur et/ou du séparateur. Le système de pompe de transfert et de réservoir 100 peut comprendre un châssis de pompe de transfert comportant, par exemple, des vannes motorisées 121, 123, 127, 133 et 135, un ensemble pompe 125, des vannes de régulation de débit (FCV) 137, 139 et un débitmètre à turbine 141. Le châssis de pompe de transfert, lorsqu’il est activé, peut transporter le fluide à travers l’installation d’essai de puits de surface depuis un réservoir 111 (tel qu’un réservoir amortisseur ou tout autre réservoir approprié) vers un collecteur de dérivation menant à au moins l’un des brûleurs 159, 189. Dans certains modes de réalisation, le réservoir 111 peut être configuré pour recevoir des fluides de puits provenant du séparateur (non illustré) qui est couplé à une tête de puits producteur. Dans certains modes de réalisation, le réservoir 111 peut être remplacé par un second séparateur ou un récipient similaire. Le fluide peut être pompé vers le réservoir 111 via une entrée 101 et à travers une vanne motorisée 102 lorsque la vanne motorisée 102 est ouverte et une vanne motorisée 103 est fermée. Dans certains modes de réalisation, le fluide peut alternativement contourner le châssis de pompe de transfert en ouvrant la vanne motorisée 103 au niveau du réservoir 111. En contournant le châssis de pompe de transfert, le débit de fluide du séparateur peut être envoyé directement au collecteur de dérivation et aux brûleurs 159, 189 par l’intermédiaire de conduites d’écoulement 131 et 143. En fonctionnement normal, le fluide peut circuler depuis l’entrée 101 jusqu’au réservoir 111 via la vanne motorisée ouverte 102 et le long de la conduite d’écoulement 109. Dans certains modes de réalisation, le fluide peut comprendre de l’eau et des hydrocarbures à l’état vaporisé (gaz) ou liquide, où l’état liquide comporte du pétrole. Le pétrole peut en outre comprendre des gaz dissous à l’intérieur. L’eau peut être évacuée du réservoir 111 par l’intermédiaire d’une vanne de vidange motorisée 105. Dans certains modes de réalisation, la vanne de vidange motorisée 105 peut conduire à une conduite d’écoulement couplée à la conduite d’écoulement 143.
Les gaz peuvent sortir du réservoir 111 par l’intermédiaire d’une conduite basse pression 117 et passer à travers une vanne de régulation de pression motorisée 115. À partir de la conduite basse pression 117, les gaz peuvent traverser un pare-flammes 145 vers une conduite basse pression 149 faisant partie du collecteur de dérivation. Le collecteur de dérivation peut comprendre au moins la conduite basse pression 149, des torchères basse pression 147, 179, des torchères haute pression 175, 153 et des brûleurs 159, 189. La conduite basse pression 149 peut déboucher dans la torchère basse pression 147 où les gaz sont brûlés. Dans certains modes de réalisation, le pare-flammes 145 peut être configuré pour empêcher une flamme indésirable de se déplacer en amont de la conduite à basse pression 117 et de provoquer un allumage potentiel du réservoir 111. Dans une situation où la torchère basse pression 147 ne fonctionne pas ou si un débit de gaz dans le système dépasse une limite de la torchère basse pression 147, les gaz peuvent être acheminés vers une torchère basse pression 179. En fonctionnement normal, l’un ou l’autre des brûleurs 159 ou 189 peut fonctionner, et le débit vers l’un ou l’autre des brûleurs 159 ou 189 peut être ajusté en ouvrant ou en fermant les vannes motorisées 146, 150. Dans certains modes de réalisation, des vannes telles que les vannes 146, 150 peuvent à la place être des vannes manuelles actionnées par un utilisateur. Dans certains modes de réalisation, le débit vers la torchère basse pression 147 peut être ajusté par l’intermédiaire de la vanne de régulation de pression motorisée 115.
En raison des écarts naturels entre densités de fluide, le gaz, le pétrole et l’eau peuvent se séparer dans le réservoir 111. Un chauffage par induction 112 peut être positionné dans le réservoir 111 près du bas d’une colonne de pétrole à l’intérieur du réservoir 111. Dans certains modes de réalisation, si un pétrole moyen ou lourd est produit, le pétrole peut être conditionné à l’intérieur du réservoir 111 en commandant le chauffage par induction 112 à l’intérieur du réservoir, permettant une séparation supplémentaire des fluides et une réduction de la viscosité du pétrole. Alternativement, ou en plus, le pétrole peut être conditionné en introduisant des produits chimiques supplémentaires (tels que du diesel) pour un traitement avec recirculation avant la combustion. Par exemple, une vanne motorisée 133 peut être actionnée vers une position fermée de sorte que lorsqu’une vanne motorisée 113 est actionnée vers une position ouverte, et le fluide à l’intérieur du réservoir 111 peut être recirculé sur lui-même (n’étant pas pompé vers le brûleur 159). Le fluide peut sortir du réservoir 111, voyager à travers les vannes motorisées 113 et 123, et à travers l’ensemble de pompe 125 lorsqu’une vanne motorisée 127 est fermée. L’ensemble de pompe 125 peut consister en une pompe à cavité progressive entraînée par un moteur. Dans certains modes de réalisation, la pompe peut comprendre un rotor et un stator, où le moteur est couplé au rotor de sorte que le mouvement alternatif permet un déplacement de fluide positif entre le rotor et le stator de la pompe. Dans d’autres modes de réalisation, l’ensemble de pompe peut comprendre une pompe centrifuge, une pompe à membrane, etc.
Lorsque la vanne motorisée 133 est fermée, l’écoulement peut être acheminé à travers une vanne motorisée 135 en position ouverte et continuer vers les vannes de régulation de débit (FCV) 137 et 139. Alors que les vannes motorisées peuvent fournir une certaine régulation de débit, les FCV 137, 139 peuvent offrir une régulation plus précise d’un débit de fluide. Le fluide se déplace ensuite depuis les FCV le long de la conduite d’écoulement 119, à travers une vanne motorisée 121, et retourne au réservoir 111. Pendant le processus de recirculation, des échantillons de fluide peuvent être prélevés au niveau du réservoir 111 pour surveiller des propriétés du pétrole telles que, par exemple, une densité API et une viscosité du pétrole. Des produits chimiques supplémentaires ou un temps de recirculation supplémentaire peuvent être ajoutés pour garantir que des propriétés de fluide (pétrole) appropriées sont satisfaites avant de pomper le contenu du réservoir 111 vers le brûleur 159 (ce processus est souvent appelé torchage discontinu). Le processus de recirculation peut être répété jusqu’à ce que les conditions d’une condition de combustion qui élimine la combustion noire soient remplies. La modulation des vannes motorisées telles que les vannes motorisées 103, 133, par exemple, peut être commandée par des techniques y compris, mais sans s’y limiter, une commande automatique par l’intermédiaire d’un ordinateur sur site, une télécommande ou une commande automatique par l’intermédiaire de l’informatique en nuage. Le système de pompe de transfert et de réservoir 100 peut comporter un optimiseur de combustion noire (abordé ultérieurement) ou un algorithme similaire pour commander les vannes motorisées, les pompes et le matériel dans le système de pompe de transfert et de réservoir 100.
Dans certains modes de réalisation, des fluides peuvent être acheminés directement du réservoir 111 au brûleur 159. Par exemple, dans un scénario dans lequel la recirculation vers le réservoir 111 n’est pas l’option la plus viable, des fluides peuvent être acheminés à travers des vannes motorisées 113 et 123 actionnées en position ouverte, à travers l’ensemble de pompe 125 et à travers la vanne motorisée 133 actionnée en position ouverte. À partir de la vanne motorisée 133, l’écoulement peut continuer à travers un clapet anti-retour 129 configuré pour empêcher un écoulement inverse. Dans certains modes de réalisation, le débitmètre à turbine 141 peut être configuré pour mesurer le débit de fluide envoyé depuis le châssis de pompe de transfert vers les brûleurs 159, 189. D’autres caractéristiques liées à la sécurité entourant l’arrêt de l’écoulement le long de la conduite d’écoulement 143 peuvent comporter, mais sans s’y limiter : le fonctionnement à distance/automatique de la vanne 127 (vanne pour contourner l’ensemble de pompe 125), l’arrêt automatique de la pompe à pression différentielle élevée de l’ensemble de pompe 125, la surveillance de la température de fluide (Tout) pour déclencher l’arrêt de la pompe, la surveillance du niveau de liquide dans le réservoir 111 déclenchant l’arrêt automatique de la pompe, la détection de fluide par l’intermédiaire d’un capteur au niveau d’une entrée de l’ensemble de pompe 125 détectant une condition de fonctionnement à sec et déclenchant l’arrêt automatique de la pompe, la détection thermique par l’intermédiaire d’un capteur thermique couplé au moteur de l’ensemble de pompe 125 pour déclencher l’arrêt de la pompe, la détection de fuite par l’intermédiaire d’un capteur au niveau de l’ensemble de pompe 125 avec possibilité d’arrêt, etc.
À partir du débitmètre à turbine 141, l’écoulement de pétrole peut continuer vers la ligne d’écoulement 143 et vers une sortie de pétrole 156 comprenant un clapet anti-retour (pour la prévention d’écoulement inverse) par l’intermédiaire d’une vanne motorisée 155 en position ouverte. Dans d’autres modes de réalisation, le réservoir 111 peut être entièrement contourné et la vanne motorisée 103 peut être actionnée en position ouverte pour permettre un écoulement le long des conduites d’écoulement 131 et 143 directement vers la sortie de pétrole 156 du brûleur 159. Dans certains modes de réalisation, le pétrole peut être envoyé au brûleur 189 par l’intermédiaire d’un clapet anti-retour 173 et d’une vanne motorisée 171 en fonction de facteurs tels que la viabilité opérationnelle de chacun des brûleurs 159, 189, des conditions de vent favorables à la combustion (abordées ultérieurement), etc. Dans certains modes de réalisation, la vanne motorisée 171 peut à la place comprendre une vanne manuelle configurée pour être actionnée par un utilisateur.
Dans certains modes de réalisation, le système de pompe de transfert et de réservoir 100 peut être configuré pour envoyer des fluides au brûleur 159 et faire recirculer les fluides vers le réservoir 111 en même temps. La détaille deux chemins pour le pétrole s’écoulant à partir du réservoir 111. Un chemin d’écoulement de recirculation englobe le châssis de la pompe de transfert, où le fluide peut sortir du réservoir 111, se déplaçant à travers les vannes motorisées 113, 123, 121 et 135 ainsi que les FCV 137, 139, et s’écouler à travers la conduite d’écoulement 119 vers le réservoir 111. Un trajet d’écoulement de combustion menant aux brûleurs 159, 189 peut comprendre un écoulement de fluide sortant du réservoir 111 à travers des vannes motorisées 133, une conduite d’écoulement 143, une vanne motorisée 155 et sortant de la sortie de pétrole 156 vers le brûleur 159. Dans certains modes de réalisation, un écoulement peut également être acheminé vers le brûleur 189. Ce second chemin d’écoulement de combustion peut complètement contourner les FCV 137, 139 et envoyer du fluide au collecteur de dérivation comprenant au moins les brûleurs 159, 189. Comme représenté sur la , les vannes motorisées telles que la vanne motorisée 133 sont représentées comme ouvertes, tandis que les vannes telles que la vanne d’évacuation motorisée 105 sont représentées comme fermées. Ainsi, la configuration du système représentée à la décrit un système de pompe de transfert et de réservoir 100 configuré pour à la fois faire recirculer le fluide vers le réservoir 111 et envoyer une partie du fluide vers le brûleur 159 simultanément. La quantité de fluide envoyée au brûleur 159 et recirculée vers le réservoir 111 peut être déterminée par l’intermédiaire d’un utilisateur ou par l’intermédiaire d’un ordinateur sur site ou hors site.
D’autres composants ou fluides peuvent être introduits dans le système de pompe de transfert et de réservoir 100. Par exemple, l’azote - (N 2 ) peut être introduit par l’intermédiaire d’une entrée de N 2 162 si une vanne motorisée 161 est actionnée en position ouverte. De même, du gaz à haute pression provenant d’un séparateur peut entrer dans le système par l’intermédiaire d’une entrée de gaz séparateur 180. Ce gaz peut présenter une pression plus élevée que le gaz basse pression torché à la torchère basse pression 147 car le gaz haute pression provenant du séparateur est entraîné par une pression du puits relié au séparateur. En fonctionnement normal, une vanne motorisée 169 peut être actionnée vers la position fermée, et le gaz haute pression provenant du séparateur peut être torché au niveau d’une torchère haute pression 153. Le débit vers la torchère haute pression 153 peut être ajusté par un actionnement de la duse et/ou du séparateur. Dans certains modes de réalisation, le gaz à haute pression peut à la place être acheminé vers la torchère à haute pression 175 en fermant une vanne motorisée 151 et en ouvrant une vanne motorisée 177. Les brûleurs 159, 189, les torchères à basse pression 147, 179 et les torchères à haute pression 153, 175 peuvent chacun ou ensemble être appelés sources d’émissions. Dans certains modes de réalisation, les débits de fluides sortant au niveau des sources d’émissions peuvent être chacun ou ensemble appelés débits d’émissions (par exemple, un débit de gaz à travers la vanne motorisée 146, un débit de pétrole vers le brûleur 159 ou le brûleur 189, un débit combiné de fluide brûlé au niveau des brûleurs 159, 189, etc.)
Dans certains modes de réalisation, de l’air peut être ajouté au système par l’intermédiaire d’une entrée d’air 163 à une pression donnée. Si une combustion noire est détectée au niveau de l’un ou l’autre des brûleurs 159, 189, de l’air supplémentaire peut être introduit dans le brûleur par l’intermédiaire d’une sortie d’air 158, et de l’air peut être acheminé vers le brûleur par l’intermédiaire d’une vanne motorisée 157. Dans certains modes de réalisation, une vanne motorisée 181 peut être ouverte ou fermée de manière similaire pour permettre un écoulement d’air vers le brûleur 189, en fonction du brûleur utilisé. Le rapport pétrole/air obtenu au niveau du brûleur peut affecter la condition de combustion du brûleur 159 ou du brûleur 189. Un rapport pétrole/air optimisé peut éliminer ou atténuer une occurrence immédiate de combustion noire au niveau du brûleur.