LiFePO4 батерия за автономни слънчеви системи

Въведение.

Батерията LiFePO4 за автономни слънчеви системи не е просто замяна на генератор или банка от оловно-киселинни батерии. Тя е енергиен буфер, който определя дали един отдалечен слънчев проект може да осигурява натоварване предсказуемо след залеза, при нестабилно време и по време на периоди, когато производството не съответства на потреблението.

Инсталаторите и екипите за набавки обикновено се сблъскват с една и съща предизвикателство от различни посоки. Инсталаторът трябва да гарантира, че слънчевата армировка, контролерът, инверторът, банката от батерии, защитните устройства и платформата за мониторинг работят като една система. Покупателят трябва да вземе решение колко полезна енергия, мощностен капацитет, автономност, гаранционно покритие и поддръжка са наистина необходими за проекта. И двете решения стават скъпи, когато капацитетът на батерията се избира преди да е разбран профилът на натоварването.

LiFePO4 е станал обичен избор за автономни слънчеви системи, тъй като неговото дълбоко циклиране, полезната капацитетност, способността за бързо зареждане и поддръжката му отговарят на изискванията на системи, които работят всеки ден. Това не означава, че всеки LiFePO4 продукт е подходящ за всеки проект. Акумулаторна батерия за уикенд вила, за водна помпа на ферма, за телекомуникационно укритие и за отдалечен медицински център може да използва една и съща химия, но да има много различни електрически и търговски спецификации.

Това ръководство се фокусира върху въпросите на купувача, които имат значение при преглед на проекта: какво прави акумулаторът, защо се използва LiFePO4, как системата го използва и как да се оцени акумулаторното решение преди издаване на поръчка.

__________________________________________________________________________________________________

Какво представлява акумулаторът LiFePO4 за автономни слънчеви системи?

LiFePO4 или литиево-железо-фосфат е вид презареждащ се литиев акумулатор, който често се използва там, където акумулаторът трябва да съхранява енергия и да я доставя многократно през множество цикли на зареждане и разреждане. В автономна слънчева система акумулаторната батерия получава постоянен ток от панелите енергия от фотоволтаичната система, съхранява я, докато натоварванията я изискват , и захранва инвертора или постояннотоковите натоварвания, когато слънчевата светлина е недостатъчна.

Химията е само един пласт от продукта. Разгъваемо автономно батерийно решение включва също така клетки, електрически свързващи елементи, система за управление на батерията (BMS), корпус, терминали, предпазители или външни защитни интерфейси, интерфейси, възможности за комуникация, термични аспекти и документация за граници на зареждане и разреждане .

За а система интегратор , the ключ въпрос is не просто "is it Литиево-железо-фосфатните (LiFePO 4?" It is дали the пълно батерия решение свърши the приложение:

Слънчевите панели произвеждат енергия, когато е налично слънчево облъчване. батерийната банка прави тази енергия достъпна за използване. инверторът преобразува запасената DC енергия в AC за битова техника, помпи, хладилни инсталации, комуникационно оборудване и други потребители. Контролерът или хибридният инвертор управляват начина, по който PV енергията зарежда батерията. тези функции трябва да са съгласувани чрез стойност на влага което, ток, настройки за управление и комуникации.

За подробна основа за технологиите на батериите вижте [ Какво е литиева батерия? ] .

__________________________________________________________________________________________________

Защо батерииите LiFePO4 Са подходящи за автономни слънчеви системи Приложения

Режимът извън мрежата се различава от резервния режим. Резервна батерия в сграда, свързана към електрическата мрежа, може да остане при високо ниво на заряд в продължение на седмици. Батерията извън мрежата може да циклира всеки ден, да се възстановява след частично слънчево производство, да поддържа високи вечерни натоварвания и да работи в местоположение, където техник не може да посети бързо. Тези условия правят поведението през жизнения цикъл и ремонтопригодността по- важни от декларираната капацитет.

Продължителността на цикъла има значение само в контекста на експлоатацията. LiFePO4 се избира отчасти защото може да осигури голям брой цикли на зареждане и разреждане при зададени условия. Практическата стойност произтича от това как тази производителност при циклиране съответства на ежедневната употреба на слънчева енергия. Батерия, която циклира умерено, остава в рамките на допустимите температурни граници и получава коректен профил на зареждане, ще достави обикновено различен резултат по отношение на общия срок на експлоатация в сравнение със същия модел, който постоянно се използва до максималния си предел на разреждане в горещо помещение. нормално достави различен резултат по отношение на общия срок на експлоатация в сравнение със същия модел, който постоянно се използва до максималния си предел на разреждане в горещо помещение.

При сравняване на доставчиците изискайте основата за теста за цикълно живото: дълбочина на разреждане (DoD), скорост на зареждане, скорост на разреждане, температура и дефиниция на останалата капацитет. Брой цикли без тези условия не е достатъчен за сравнение при набавяне.

Полезната енергия влияе върху цялото системно проектиране. Системите с LiFePO4 често позволяват по-голяма част от номиналния капацитет да се използва при нормална експлоатация в сравнение с традиционните оловно-киселини системи. Това може да намали необходимия инсталиран номинален кВч, за да се постигне целевия резерв от полезна енергия. Също така влияе върху теглото при транспортиране, обема на шкафовете, стелажите и трудозатратите за инсталация.

Проектният екип все още трябва да предвиди резервен капацитет за лошо време, остаряване на батериите, ниски температури и непрекъснатост на критичните натоварвания. Високата полезна дълбочина на разреждане (DoD) е експлоатационна възможност, а не основание за премахване на целия резервен марж.

Приемането на заряд определя използването на фотоволтаичната енергия. В автономна система батерията трябва да приема енергия по време на наличния слънчев период. Батериите тип LiFePO4 обикновено могат ефективно да приемат заряд, когато контролерът, инверторът, ограниченията на батерията и температурните условия са синхронизирани. Това помага на проекти да улавят слънчевата продукция по време на кратките зимни дни или при променливо време, но само ако мощността на фотоволтаичната инсталация и оборудването за зареждане са правилно подбрани.

Поддръжката променя експлоатационните разходи. Наводнените оловно-киселинни батерии може да изискват допълнително заливане с вода, уравнително зареждане, вентилация и по-честа инспекция. LiFePO4 елиминира част от тези рутинни задачи, но не отменя отговорността за поддръжка. Операторът все още трябва да проверява температурата на батерията, събитията от системата за управление на батерията (BMS), поведението при зареждане, състоянието на кабелите, чистотата на корпуса и тенденциите в нивото на заряд.

Безопасността е свойство на системата. LiFePO4 има благоприятни термични характеристики за стационарно съхранение, но самата химия не гарантира безопасността на проекта. Безопасността на батериите зависи от качеството на клетките, функционирането на BMS, одобрените параметри за зареждане, правилно подбрани проводници и защитни устройства, конструкцията на корпуса, вентилацията, качеството на монтажа и процедурите при повреди или физически щети.

За купувачи, които оценяват батерийни технологии за ежедневно съхранение на слънчева енергия, вижте [Най-добрата литиева батерия за съхранение на слънчева енергия ] .

__________________________________________________________________________________________________

Как една автономна слънчева система използва LiFePO4 батерия

Енергийният път в типична DC-свързана автономна система е прост.

Слънчеви панели ↓ Контролер за зареждане ↓ LiFePO4 батерия ↓ Инвертор ↓ Електрически потребители

Практическата работа зад тази диаграма заслужава по-голямо внимание. През деня PV масивът захранва активни DC или AC потребители чрез контролера и инвертора. Когато изходът от панела надвишава потреблението, наличната енергия зарежда батерията. Когато товарите надвишават генерирането или слънцето залязва, инверторът черпи енергия от батерийната банка. БМС остава в фонов режим, като следи напрежението, тока, температурата на батерията и граничните стойности за защита.

За кабина или ферма, батерията може да поддържа осветление, хладилни, помпи, комуникации, и избрани твърде - Да, така е. За телекомуникация укритие , it може поддържайте DC растение много докато намаляване на генератор започва . За един Карavan , it може мощност DC електроприбори непосредствено и КО оборудване чрез компактен инвертор. За отдалечени търговски обекти, банката може да бъде част от по-голяма енергийна мрежа. нагрева стратегия с приоритети на натоварването и правила за изпращане на генератора.

Основният принцип на проектирането е да се съчетават енергия и мощност отделно. Енергийният капацитет определя колко дълго могат да се задържат товарните части. Сила капацитетът определя дали тези натоварвания могат да се изпълняват едновременно. А проектът може да има достатъчно kWh на хартия и все пак да се провали, ако изисквания към инвертора за върхов ток или б граничните стойности на тока на батерията не са били прегледани.

За по-задълбочено обсъждане на системното свързване вижте [Как да използвате литиеви Батерии със слънчеви панели ] .

__________________________________________________________________________________________________

Как как да изберете правилната LiFePO4 батерия за автономна система

Закупуването трябва да започне с техническо описание, а не с целева цена. Описанието трябва да дефинира профила на натоварването, с истъм напрежение, работната среда, целевия период на автономност, метода на инсталиране, изискванията за мониторинг и очакваната насока за разширение. ация метод, мониторинг изисквания, и очакваната експанзия път.

Започнете с профила на натоварването. Избройте дневното енергийно потребление в kWh и определете пиковото натоварване в kW. Разделете постоянните натоварвания от преминаващите натоварвания и отбележете върховете на тока при стартиране на електродвигатели. например водна помпа може да потребява най-много дневна енергия, но да създава Най-изискващото по отношение на мигновена мощност събитие в проекта. за предварителна оценка: номинална капацитет на батерията (kWh) = дневна енергия, поддържана от батерията × дни на резервно захранване ÷ (използваема дълбочина на изтощение

(DoD) Номинална капацитет на батерията (kWh) = дневна енергия, поддържана от батерията × дни на резервно захранване ÷ (използваема дълбочина на изтощение (DoD)) × приблизителна система ефективност)

Тази формула е инструмент за планиране, а не инженерно одобрение. Окончателната мощност трябва да взема предвид температурата, стареенето на батериите, резервния SOC, сезонната PV производителност и операционната философия за генераторите или разпределянето на натоварването. ературата, стареенето на батериите, резервния SOC, сезонната PV производителност и операционната философия за генераторите или разпределянето на натоварването. Ературата, стареенето на батериите, резервния SOC, сезонната PV производителност и операционната философия за генераторите или разпределянето на натоварването. ературата, стареенето на батериите, резервния SOC, сезонната PV производителност и операционната философия за генераторите или разпределянето на натоварването.

Съвпадение напрежение към системната архитектура. Малките РВ и компактни кабини обикновено използват 12 V или 24 V платформи. По-големите жилищни и търговски автономни системи често използват архитектури от клас 48 V или високо напрежение. жилищни и търговски автономни системи често използват архитектури от клас 48 V или високо напрежение. жилищни и търговски автономни системи често използват архитектури от клас 48 V или високо напрежение. Изборът на напрежение влияе върху тока, размера на кабела, избора на инвертора, защитата срещу повреди и стратегията за разширение. защитата срещу повреди и стратегията за разширение.

Покупателите трябва да проверят дали батерията комуникира с инвертора чрез поддържани протоколи и дали производителят е одобрил модела на батерията. Съвместимостта намалява риска от пускане в експлоатация и инвертор може да подобри оперативната прозрачност. прозрачност.

Прегледайте дълбочината на изтощаване (DoD), резерва и автономноста заедно. прегледайте дълбочината на изтощаване (DoD), резерва и автономноста заедно. Високата полезна дълбочина на разреждане може да подобри практическата стойност на инсталираната мощност, но проектът все още изисква политика за резерв. Отдалечената клиника може да изисква по-голям минимален резерв на степента на заряд в сравнение с почивната колиба. Фермата с резервен генератор може да приеме по-нисък резерв в сравнение с обект, който няма логистика за гориво.

Оценете околната среда преди да изберете корпуса. Температура, прах, влажност, сол ено въздействие, вибрация, надморска височина и има достъп до всички материали. Стая за батерии в пустинен климат има различни нужди от батерийното отделение на кемпер или телекомуникационна кабина в студена област. Попитайте дали системата изисква принудителна вентилация, слънчева защита, корпус със степен на защита IP -класификация, защита при зареждане при ниски

температурни условия, дистанционни тревоги или интегрирано отопление.

Планиране на разширението преди поръчка първата банка. Разширението на батерията трябва да следва правилата на доставчика. Възрастта на модула, моделът, фирмуерът, комуникациите на BMS, конфигурацията на стойката и общите ограничения за ток могат да определят дали бъдещите модули могат да бъдат добавен . The PV масив и заряд оборудване трябва също be способна към възстановяване the по-голям банк .

__________________________________________________________________________________________________

LiFePO4 Battery Capacity Cons съображения за различни Приложения

Същата батерийна химия може да се използва за много различни проекти. Практическата разлика се крие в енергийния профил, мощностните изисквания, изискванията за време на работа и моделът на поддръжка.

А малък кабина може употреба само а няколко кВтч през нощта но имат нужда от достатъчно запазете за мътно седмица . Един Карavan може да имат lIMITED панел област и строги ограничения по тегло. Една ферма може да има ниско средно потребление но високи пикови натоварвания от помпи. Реклама отдалечената система може да изисква резервност, обслужване план и отделни приоритети за критичните натоварвания.

За дистрибуторите тези разлики влияят върху асортимента на продукти. Единична батерийна линия с ниско напрежение може да отговаря на нуждите на търговците на РВ, докато една сгъстителни стълбове -базирано 48V система може be повече подходящ за инсталитори оБСЛУЖВАНЕ ферми , дистанционно домове , и малък търговски локации .

Закупките трябва да съответстват на формата на продукта с cHA способността на канала за инсталация и поддръжката след продажба.

Оловно-киселинните батерии все още могат да са комерсиално оправдани там, където използването е рядко капиталовият бюджет е ограничен, налични са квалифицирани техници за поддръжка и монтажното пространство не е ограничено. LiFePO4 става по-привлекателен, когато системата се използва често, разходите за мястото посещения са високи, полезната енергия има значение или теглото и пространството за шкафове е ограничено.

Правилното сравнение е разходът за единица САЩ доставени кВтч през целия проектен живот. Това включва цикли на подмяна, транспортиране, пускане в експлоатация, поддръжка, спестявания от гориво за генератори, рискове от просто стояне и оперативни разходи за използване на по-голям акумулаторен блок за защита на дълбочината на разреждане на оловно-киселинните батерии.

__________________________________________________________________________________________________

Общи грешки При избор на батерия за автономна слънчева система

Няколко често срещани грешки се появяват при прегледите на автономни проекти.

Капацитетът се избира от номиналната стойност Ах, само това. Ампер-часовете означават малко без напрежение, използваема Дълбочина на разреждане и ефективност. 100 Ah батерия може за тях много различни енергия стойности в 12 V, 24 V, или 51,2 V. Сравни използваем кВтч в the предназначен система настройки .

Бъдещото увеличение на натоварването се пренебрегва. В кабината по-късно може да се добави водна помпа, инструменти за работилница, хладилно устройство, климатик, или ЕП зареждане. На комерсиален обект може да се добави оборудване за наблюдение или производствени натоварвания. Изборът на неразширяема система може да се окаже малка надстройка в пълен замяна.

Компоненти, определени независимо. Батерия напрежение, ток BMS, мощност на инвертора, PV cont капацитет на ролците, дизайн на кабелите, за да се избегне това, трябва да се преразгледат предпазниците, комуникациите и мониторинга като една система. Стро ng батерията не може да компенсира инвертор с недостатъчен размер или несъвместими профили на заряда.

Климатът се разглежда като част от инсталацията. Температурните условия влияят на живота име, приемане на заряд, използваема капацитет и изисквания към корпуса. Ограниченията при зареждане при висока температура и студ трябва да бъдат решени преди батерията да пристигне на обекта.

Цената се счита за основния критерий за избор. най-ниската цена на батерията може да скрива по-ниска използваема енергия, по-малко цикли при реални условия, ограничена локална поддръжка, слаби комуникации или ограничителни гаранционни условия. При набавката трябва да се сравняват техническите показатели и задълженията за поддръжка заедно с цената.