Колко капацитет на батерията ви е необходим за съхранение на слънчева енергия?

Въведение.

Капацитет на батерията определя колко слънчева енергия може да се запази и използва от системата след намаляване на производството. Изборът на подходящия капацитет не е въпрос на избиране на най-голямата налична батерийна кабина. изборът на подходящия капацитет не е въпрос на избиране на най-голямата налична батерийна кабина. той изисква комплексен анализ на дневното потребление на енергия, изискванията за резервно захранване, полезната капацитетност на батерията, загубите при преобразуване, пиковата мощност, способността за презареждане от слънчева енергия, външните климатични условия и проекта бъдещият план за натоварване.

За монтажниците, интеграторите, дистрибуторите и менаджърите по набавки грешките в капацитета обикновено се появяват в една от две форми. Първата е недостатъчно голям капацитет: батерията достига граничните стойности на резерва, преди да са покрити критичните натоварвания, или инверторът се изключва при стартиране на двигател. първата е недостатъчно голям капацитет: батерията достига граничните стойности на резерва, преди да са покрити критичните натоварвания, или инверторът се изключва при стартиране на двигател. първата е недостатъчно голям капацитет: батерията достига граничните стойности на резерва, преди да са покрити критичните натоварвания, или инверторът се изключва при стартиране на двигател. първата е недостатъчно голям капацитет: батерията достига граничните стойности на резерва, преди да са покрити критичните натоварвания, или инверторът се изключва при стартиране на двигател. Втората е прекалено голям капацитет: капиталът е замразен в складиране, което фотоволтаичният масив не може да попълни през периоди с ниско слънчево осветление. И двете последствия произлизат от третирането на капацитета на батерията като етикет на продукт, а не като част от проектирането на системата. произлизат от третирането на капацитета на батерията като етикет на продукт, а не като част от проектирането на системата. променлива.

Тази статия обяснява изчислителната и изборната логика, използвана в проекти за слънчева енергия със складиране. Акцентът не е върху общи препоръки; той е върху техническите въпроси, които купувачът трябва да разреши, преди да определи банката от батерии LiFePO4 или да издаде поръчка.

__________________________________________________________________________________________________

Какво означава капацитетът на батерията в системите за слънчева енергия със складиране? слънчева енергия със складиране

Капацитетът на батерията е количеството енергия, което батерията може да съхрани и да осигури през време. При слънчевите системи със складиране той обикновено се изразява в киловатчасове (kWh), докато модулите на батериите понякога се оценяват и в амперчасове (Ah). И двете измервания са полезни, но отговарят на различни въпроси.

kWh описва енергията. Това показва колко работа може да извърши батерията в течение на времето. Батерия с капацитет 10 kWh теоретично може да достави 1 kW в продължение на десет часа, но действителният изход към товарите ще бъде по-нисък след задаване на резервни стойности, използваема дълбочина на разреждане и загуби в инвертора. се вземат предвид ефектите от температурата и консумацията в режим на готовност.

Ah описва електрическия заряд. Ah не е достатъчно за сравнение на енергийния капацитет на складиране, освен ако не се включи и напрежението. Връзката е: Енергия (Wh) = Напрежение (V) × Капацитет (Ah).

Модул с напрежение 51,2 V и капацитет 100 Ah съхранява 5,12 kWh. Модул с напрежение 12 V и капацитет 100 Ah съхранява приблизително 1,2 kWh. Те имат еднакъв капацитет в Ah, но много различен енергиен капацитет. Следователно сравненията при поръчване, базирани само на Ah, могат да бъдат подвеждащи.

Използваемата енергия е ключовият параметър при поръчване. Батерията може да има номинален капацитет от 10 kWh, но енергията, достъпна за товара, зависи от зададената дълбочина на разреждане, резервния процент на зареденост, температурата, ограниченията на BMS и системата. ефективност.

Това различие предотвратява честа грешка: избор на батерия, която теоретично съхранява достатъчно енергия, но не може да осигури необходимия ток за инвертора и натоварванията.

Защо правилният капацитет на батерията е от значение за слънчеви системи системи

Капацитетът на батерията влияе върху надеждността, експлоатационната ефективност, инвестиционните разходи и живота на батерията. Той също така влияе върху проектирането на слънчевия масив, инвертора, генератора и стратегията за управление на натоварването.

Надеждност на енергията. Батерийната банка трябва да покрива планираната натовареност през очаквания период без слънчева енергия. В едно жилище това може да означава основни електрически вериги през нощта. На автономен обект това може да означава автономност от един или повече дни. търговски проект това може да означава поддръжка на определена класа натоварване до стартирането на генератора или приключването на прекъсване в мрежата.

Ефективността на системата. Твърде малка батерийна банка може да се разрежда дълбоко многократно. Твърде голяма банка може да остава частично заредена в продължение на дълги периоди, ако фотоволтаичният масив не може да я презареди. Нито едното, нито другото състояние поддържа предвидения режим на работа. Капацитетът трябва да бъде балансиран спрямо производството на PV и сезонната инсоляция.

Инвестиционна стойност. Стойността на батериите не се ограничава само с цената на модула. Тя включва конструкцията за монтиране, обема на корпуса, транспорта, пускане в експлоатация, кабели, защитни устройства, капацитет на инвертора и евентуално климатична инсталация или отопление. Прекомерното увеличаване на размерите може да увеличи разходите за цялата система, а не само за батериите.

Живот на батериите. Дълбочината на разреждане, токът, температурата, степента на зареждане и поведението при зареждане влияят върху стареенето на батерията. Правилно размерен батериен блок може да работи в по-умерен диапазон, отколкото недостатъчно голям блок, който е принуден всеки ден да достига долния си лимит. Целта не е да се избягва циклирането; целта е да се проектира профилът на циклиране в рамките на одобрените от производителя работни условия за батерията.

__________________________________________________________________________________________________

Как да се изчисли нужната батерийна капацитетност за соларно съхранение капацитетът на батерията, необходим за соларно съхранение

Полезна начална формула е:

Капацитет на батерията (kWh) = Дневно енергийно потребление × Дни за резервно захранване ÷ Ефективност на системата

За ориентировъчна оценка на номиналния капацитет на батерийния блок добавете полезната дълбочина на разреждане:

Номинален капацитет на батерията (kWh) = Дневна енергия, поддържана от батерията × Дни за резервно захранване ÷ (Използваема дълбочина на разреждане × Оценена ефективност на системата)

Формулата е проста. Качеството на резултата зависи от входните данни.

Дневно енергийно потребление. Съставете график на натоварването въз основа на измерено потребление, данни от електроразпределителната компания, записи от умни електросметачи или оценки на потреблението на отделни уреди. Включете часовете на работа, които се падат в периоди без слънчева генерация. Хладилна система, комуникационно оборудване, водна помпа и осветление може да са малки поотделно, но заедно представляват значително натоварване през нощта.

Дни за резервно захранване. Определете автономността според работния модел. Една домакинства, свързана към мрежата, може да има нужда само от няколко часа резервно захранване за основните потребители. Една отдалечена хижа може да изисква работа през нощта. Една клиника, телекомуникационен обект, ферма или дом извън мрежата може да изисква резерв за няколко дни или ясна стратегия за резервно захранване чрез генератор.

Дълбочина на разреждане. Дълбочината на разреждане (DoD) определя колко от номиналната енергия на батерията операторът разрешава системата да използва. LiFePO4 обикновено поддържат висока използваема дълбочина на разреждане, но настройките за резерв трябва да съответстват на риска за проекта. Отдалечен обект без бърз достъп до сервизно обслужване може да изисква по-голям резерв от обект с надежден генератор.

Загуби в системата. Енергията се губи в батерията, контролера, инвертора, кабелите и оборудването в режим на готовност. Използвайте консервативна оценка на загубите на системно ниво, вместо да приемате всяка съхранена Wh като налична Wh при товара.

Илюстративен изчислителен пример

Един проект има 8 kWh дневни натоварвания, поддържани от батерии, и изисква автономност за един ден. Проектът използва 90 % използваема дълбочина на разреждане (DoD) и оценява ефективност на системата от 90 %.

Номинална капацитет = 8 × 1 ÷ (0,90 × 0,90) = 9,88 kWh

Този изчисление показва номинален батериен капацитет от около 10 kWh, преди да се вземат предвид допълнителни проектни маржи. Окончателният избор все още трябва да провери върховото натоварване на инвертора, времевия прозорец за презареждане от фотоволтаичната (PV) система, температурата, отчитането за стареене на батериите, резервния SOC и съвместимите размери на модулите.

Втори пример илюстрира защо автономните системи изискват повече контекст. Ако отдалечената хижа консумира 5 kWh на ден и изисква автономност за два дни при същите предпоставки за DoD и ефективност:

Номинален капацитет = 5 × 2 ÷ (0,90 × 0,90) = 12,35 kWh

Това изчисление не означава автоматично, че окончателната спецификация е батерийна банка от 12,35 kWh. То поражда следващите въпроси: Може ли PV-масивът да презареди тази банка след два облачни дни? Инверторът ли справя с върховото натоварване на помпата? Генераторът ли е част от операционната план? Какво се случва през зимата? Размерите стават убедителни едва когато се отговори на тези въпроси.

За по-задълбочена рамка за избор на технология за батерии, вижте [ Най-добрата литиева батерия за соларно съхранение ].

__________________________________________________________________________________________________

Примери за капацитет на слънчеви батерии за различни Приложения

Приложенията се различават повече по профила на натоварването и операционния риск, отколкото по категорията на клиента. Примерите по-долу служат като ориентири за планиране, а не като стандартизирани системни проекти.

Малка жилищна система може да има скромни енергийни нужди, но да изисква достатъчна върхова мощност от инвертора, за да стартира хладилник или помпа. В РВ (пътнически автомобил) физическото пространство може да е ограничено и площта за фотоволтаични панели – малка, което прави възстановяването на заряда по-важно от номиналната капацитетност. Търговски отдалечен обект може да изисква резервност, достъп за поддръжка и план за задействане на генератор, освен киловатчасовете на батерията.

Таблиците с капацитет никога не трябва да се използват като кратки начини за цитиране. Те са полезни за оформяне на първоначален разговор за проучване, след което проектът трябва да премине към график на натоварването, преглед на обекта и проверка за съвместимост на оборудването.

__________________________________________________________________________________________________

Фактори, които Влияние върху избора на капацитета на слънчевата батерия

Изборът на капацитет се променя, когато се променят профилът на натоварването, енергийният източник, околната среда или политиката за експлоатация.

Модел на енергийното потребление. Същото дневно количество кВтч може да доведе до различни проекти на батерии. Обект с постоянен постояннотоков товар може да изисква друга конфигурация в сравнение с обект с кратки високомощни товари от електродвигатели. Времето на използване има същото значение като общото потребление.

Производство от слънчеви панели. Батерийната банка е полезна само ако фотоволтаичният апарат може да възстанови състоянието си на зареждане. Пик слънчеви часове, панел ориентация, сянка, замърсяване, сезонно време, температура на масива и ограничения на контролера влияят на способността за зареждане. това е. В много в допълнение към това, за да се гарантира, че всички проекти, включващи добавяне на фотоволтаичен капацитет или управление на натоварванията, са по-ефективни от добавянето на хранилища, само по себе си.

Метеорологични условия. Извън мрежата — размерът на решетката трябва да се разглежда в периоди с ниско слънчево изгряване, а не в годишните средни стойности. Система, която работи добре в лято може лице а различни енергия баланс в зимата .Пазарът проект може имат нужда от повече капацитет ,повече PV ,а генератор ,или а по-ниско целеви заряд през тези периоди.

Нужно е време за подкрепление. А системата, свързана с мрежата, често може да се оптимизира за критични натоварвания и кратки прекъсвания. Система извън мрежата изисква дефинирана политика за автономност. По-дългото резервно захранване увеличава капацитета, но също така повишава необходимостта от реалистичен план за презареждане. .

Химически състав на батерията. Химическият състав влияе върху използваемата дълбочина на разреждане (DoD), ефективността, цикличното поведение, теглото, поддръжката и температурата. характеристики. LiFePO4 често се избира за редовно зареждане от слънчеви панели, тъй като осигурява висока полезна мощност и ниска редовна поддръжка, но избраният модел трябва да е съвместим с инвертора, контролера, климата и модела на обслужване. .

Планове за бъдещо разширение. Допълнителни товари могат да възникнат от климатични системи, хладилни инсталации, система за пречистване на вода, работилница оборудване, нови обитатели, зареждане на електромобили или търговско разширение. Експа нзията изисква съвместими батерийни модули, система за управление на батерии (BMS) комуникации, капацитет на инвертора, физическо пространство, електрическа защита и достатъчно фотоволтаични панели (PV), за да се презареди по-голямата батерийна банка.

За проекти, при които автономността и дистанционното управление определят проектното решение, вижте [LiFePO4 батерия за автономни слънчеви системи ].

__________________________________________________________________________________________________

Защо батерииите LiFePO4 Често се използват за съхранение на слънчева енергия

LiFePO4 често се оценява за съхранение на слънчева енергия, тъй като работният му режим отговаря на системи, които редовно се зареждат и разреждат. Предимството не е отделна техническа характеристика; то се дължи на начина, по който няколко свойства влияят върху икономиката на проекта.

Циклична производителност. Ежедневното преместване на слънчевата енергия добавя цикли през целия експлоатационен живот на проекта. LiFePO4 може да е силно подходяща там, където батерията е покупателите трябва да поискат данни за броя на циклите заедно с условията на изпитанията, а не само „главно“ число.

Полезна капацитет. По-голямата използваема част от номиналната капацитет може да намали физическия размер на батерийния блок, необходим за осигуряване на целевата товарна мощност. Това влияе върху пространството в шкафовете, транспортната маса, времето за инсталиране и количеството резерв, необходимо за поддръжка на критични товари.

Ефективност. По-високата ефективност на батериите и системата може да подобри превръщането на енергията от фотоволтаичните панели, събрана през деня, в енергия от страната на товара по-късно. Това има значение там, където площта за панели е ограничена, слънчевите прозорци са кратки или работното време на генератора е скъпо.

Изисквания за поддръжка. LiFePO4 не изисква поддаване на електролит или уравнително зареждане, както при наводнените оловно-кисели батерии. Моделът на поддръжка се премества към наблюдение на алармите от BMS, тенденциите в SOC, температурата и комуникациите. връзките, състоянието на корпуса и правилното зареждане.

Тези характеристики са полезни в домашни системи за съхранение на енергия, системи за РВ (пътнически возила), автономни жилища, ферми, телекомуникационни обекти и търговски отдалечени енергийни системи. Те не отменят необходимостта от правилно размериране. Недостатъчно голяма LiFePO4 батерийна банка все още може да бъде прекомерно натоварена; прекалено голяма банка все още може да остане недозаредена, ако мощността на фотоволтаичната система е недостатъчна.

__________________________________________________________________________________________________

Общи грешки При избор на капацитет на слънчева батерия tY

Избор само въз основа на цена. Най-ниската цена на модул не задължително означава най-ниска цена на доставената енергия. Сравнете използваемите kWh, очакваната циклична характеристика, трудовите разходи за поддръжка, риска от замяна, условията на гаранцията, транспорта и пускането в експлоатация. излагането на просто стояне.

Пренебрегване на използваемия капацитет. Номиналната кВч оценка не обяснява колко енергия е налична при натоварването. Настройките за дълбочина на разреждане (DoD), резервният SOC, системните загуби, температурата и ограниченията на BMS всички променят оперативната стойност.

Подценяване на бъдещата консумация. Система, проектирана само за осветление и хладилници, по-късно може да включи помпа, климатик или ЕП (електромобил). , работилнично оборудване или комерсиални натоварвания. Ако разширението не е планирано, първата батерийна банка може да се превърне в замразен актив.

Избор на несъвместими компоненти. Напрежението на батерията, токовата класификация на BMS, мощността на инвертора, настройките на MPPT или хибридния инвертор, кабелите, прекъсвачите, предпазителите, комуникационните връзки и системата за мониторинг трябва да се оценяват като една цялостна система. Несъвместимостта може да доведе до провалено пускане в експлоатация, ложни изключвания и спорове относно гаранцията.

Не се вземат предвид екологичните условия. Високата температура може да ускори стареенето. Ниската температура може да ограничи зареждането и да намали достъпната мощност. Влажността, прахът, солта, вибрациите и ограниченията за достъп влияят върху избора на корпус, процедурата за поддръжка и разходите за сервиз.

__________________________________________________________________________________________________

Често Често задавани въпроси

Колко кВч батерия ми е необходима за слънчева енергия? Отговорът започва с ежедневната енергия, поддържана от батерията, и необходимата продължителност на резервното захранване. Приложете използваемата дълбочина на разреждане (DoD) и поправка за ефективност, след което проверете пиковата мощност, презареждането от фотоволтаични панели (PV), метеорологичните условия и политиката за резерви. Батерийна банка от 10 kWh може да е подходяща за някои системи с основни натоварвания, но недостатъчна за по-голяма къща или автономен обект за многодневно използване.

Как изчислявам размера на слънчевата батерия? Използвайте плановата формула: ежедневната енергия, поддържана от батерията, умножена по броя на дните за резервно захранване, разделена на използваемата дълбочина на разреждане (DoD) и оценената ефективност на системата. След това проверете резултата спрямо върховия ток на инвертора, тока на батерията, температурата, производството от ФЕС и бъдещото разширение.

По-голямата батерия винаги ли е по-добра? Не. По-голямата батерийна банка увеличава инвестициите и може да не се презареди напълно, ако фотоволтаичната инсталация е недостатъчно мощна или слънчевият ресурс е слаб. Оптималният капацитет балансира използваемата енергия, слънчевата продукция, риска от прекъсване на захранването, експлоатационните разходи и разширяемостта на системата.

Колко батерийно хранилище е необходимо за автономна къща? Това зависи от дневната натовареност, желаната автономност, сезона, климата на мястото, размера на фотоволтаичната инсталация, наличността на генератор и разликата между основните и второстепенните натоварвания. При изчисляването на мощността за автономни системи трябва да се използват условията с най-малко слънце и документирана резервна стратегия, а не само средногодишното производство.