Jaka pojemność baterii jest potrzebna do magazynowania energii słonecznej?

Wprowadzenie.

Pojemność określa, ile energii słonecznej system może przechować i wykorzystać po spadku jej produkcji. Dobór właściwej pojemności nie polega na wybraniu największego dostępnego szafy akumulatorowej. wymaga to analizy dziennej konsumpcji energii, wymagań dotyczących zasilania rezerwowego, rzeczywistej pojemności akumulatora, strat konwersji, mocy szczytowej, zdolności do ponownego ładowania z paneli słonecznych, warunków środowiskowych oraz projektu przyszły plan obciążenia.

Dla instalatorów, integratorów, dystrybutorów i menedżerów zakupów błędy pojemności zwykle pojawiają się w jednej z dwóch form. Pierwszą jest niedostateczne doborowanie: bateria osiąga granice zapasu przed zabezpieczeniem obciążeń krytycznych lub falownik wyłącza się przy starcie silnika. pierwszą jest niedostateczne doborowanie: bateria osiąga granice zapasu przed zabezpieczeniem obciążeń krytycznych lub falownik wyłącza się przy starcie silnika. pierwszą jest niedostateczne doborowanie: bateria osiąga granice zapasu przed zabezpieczeniem obciążeń krytycznych lub falownik wyłącza się przy starcie silnika. pierwszą jest niedostateczne doborowanie: bateria osiąga granice zapasu przed zabezpieczeniem obciążeń krytycznych lub falownik wyłącza się przy starcie silnika. Drugą jest nadmiernie duże doborowanie: kapitał jest związany w magazynowaniu energii, które układ PV nie jest w stanie uzupełnić w okresach niskiej nasłonecznienia. Oba te scenariusze wynikają z traktowania pojemności baterii jako etykiety produktu zamiast jako elementu projektowania systemu. wynikają z traktowania pojemności baterii jako etykiety produktu zamiast jako elementu projektowania systemu. zmienny.

W tym artykule wyjaśniono logikę obliczeń i selekcji stosowaną w projektach magazynowania energii słonecznej. Nie skupia się na ogólne w tym celu należy przeprowadzić przegląd wszystkich kwestii technicznych, które kupujący powinien rozwiązać przed określeniem banku baterii LiFePO4 lub wydaniem protokołu. zamówienie na zakup.

__________________________________________________________________________________________________

Co oznacza pojemność baterii w słońcu - W magazynie?

Pojemność baterii to ilość energii, którą bateria może przechowywać i udostępniać w czasie. W przypadku magazynowania energii słonecznej, zwykle jest to w przypadku modułów akumulatorowych można również określić ich liczbę w ampergodzin (Ah). Obie metody są przydatne, ale odpowiadają na różne pytania.

kWh opisuje energię. Wskazuje, ile pracy akumulator może wykonać w czasie. Akumulator o pojemności 10 kWh może teoretycznie dostarczać moc 1 kW przez dziesięć godzin, ale rzeczywista moc dostarczana do obciążenia będzie niższa po uwzględnieniu zapasu, użytecznej głębokości rozładowania oraz strat falownika. uwzględnia się wpływ temperatury oraz zużycie w stanie czuwania.

Ah opisuje ładunek elektryczny. Ah nie wystarcza do porównywania pojemności energetycznej, chyba że podano napięcie. Związek między tymi wielkościami jest następujący: Energia (Wh) = Napięcie (V) × Pojemność (Ah).

Moduł o napięciu 51,2 V i pojemności 100 Ah przechowuje 5,12 kWh. Moduł o napięciu 12 V i pojemności 100 Ah przechowuje około 1,2 kWh. Mają taką samą pojemność wyrażoną w Ah, ale bardzo różną pojemność energetyczną. Porównania zakupowe oparte wyłącznie na wartości Ah mogą zatem być mylące.

Użyteczna energia to kluczowy parametr decydujący o zakupie. Akumulator może mieć nominalną etykietę 10 kWh, ale energia dostępna dla obciążenia zależy od skonfigurowanej głębokości rozładowania, zapasu stanu naładowania, temperatury, ograniczeń BMS oraz konfiguracji systemu. wydajność.

Ta różnica zapobiega powszechnej pomyłce: wybraniu akumulatora, który teoretycznie przechowuje wystarczającą ilość energii, ale nie jest w stanie dostarczyć prądu wymaganego przez falownik i odbiorniki.

Dlaczego poprawna pojemność akumulatora ma znaczenie dla systemów fotowoltaicznych systemy

Pojemność akumulatora wpływa na niezawodność, sprawność eksploatacyjną, koszt inwestycji oraz żywotność akumulatora. Wpływa także na projektowanie układu paneli fotowoltaicznych, falownika, agregatu prądotwórczego oraz strategii sterowania obciążeniem.

Niezawodność energii. Bank akumulatorów musi pokrywać zaplanowane obciążenie przez przewidywany okres bez produkcji energii słonecznej. W domu może to oznaczać zasilanie obwodów niezbędnych w nocy. Na lokalizacji poza siecią może to oznaczać autonomię trwającą jeden lub więcej dni. W projekcie komercyjnym może to oznaczać wspieranie określonej klasy obciążenia aż do uruchomienia agregatu prądotwórczego lub zakończenia zakłócenia w sieci.

Efektywność systemu. Zbyt mały bank magazynujący może być wielokrotnie głęboko rozładowywany. Zbyt duży bank może przez dłuższy czas pozostawać częściowo naładowany, jeśli instalacja fotowoltaiczna nie jest w stanie go uzupełnić. Żadne z tych stanów nie wspiera zamierzonego profilu pracy. Pojemność powinna być dobrana z uwzględnieniem produkcji PV oraz sezonowego nasłonecznienia.

Koszt inwestycji. Koszt akumulatorów nie ogranicza się do ceny modułu. Obejmuje także konstrukcję nośną, objętość obudowy, transport, uruchomienie, okablowanie, urządzenia ochronne, moc falownika oraz ewentualnie klimatyzację lub ogrzewanie. Przeprojektowanie baterii w górę może zwiększyć koszty całego systemu, a nie tylko pozycji związanej z samymi bateriami.

Życie użytkowe akumulatorów. Głębokość rozładowania, prąd, temperatura, stan naładowania oraz zachowanie podczas ładowania wpływają na starzenie się akumulatora. Poprawnie dobrany zestaw akumulatorów może pracować w bardziej umiarkowanym zakresie niż za mały zestaw, który co noc jest zmuszany do pracy przy swoim dolnym limicie. Celem nie jest unikanie cykli ładowania i rozładowania, lecz zaprojektowanie profilu cyklu w ramach dopuszczalnych warunków eksploatacji akumulatora.

__________________________________________________________________________________________________

Jak? obliczyć pojemność baterii potrzebna do magazynowania energii słonecznej

Użytecznym początkowym wzorem jest:

Pojemność akumulatora (kWh) = Dzienne zużycie energii × Liczba dni rezerwy ÷ Sprawność systemu

Do szacunkowego obliczenia nominalnej pojemności zestawu akumulatorów należy dodać użyteczną głębokość rozładowania:

Nominalna pojemność akumulatora (kWh) = Dzienne zużycie energii zasilanej przez akumulatory × Liczba dni zapasowych ÷ (Użyteczna głębokość rozładowania × Szacowana sprawność systemu)

Wzór jest prosty. Jakość wyniku zależy od jakości danych wejściowych.

Dzienne zużycie energii. Utwórz harmonogram obciążeń na podstawie zmierzonych wartości zużycia, danych od dostawcy energii, zapisów z inteligentnego licznika lub szacunkowych danych dotyczących poszczególnych urządzeń. Uwzględnij godziny pracy występujące w okresach, gdy generacja energii słonecznej jest niemożliwa. System chłodniczy, sprzęt telekomunikacyjny, pompa wody oraz oświetlenie mogą osobno być niewielkie, ale razem stanowią istotne obciążenie w nocy.

Liczba dni rezerwy. Zdefiniuj niezawodność zgodnie z modelem eksploatacyjnym. Dom podłączony do sieci może wymagać tylko kilku godzin zapasu na kluczowe obciążenia. Kabina położona w odległym miejscu może potrzebować działania przez całą noc. Klinika, stacja telekomunikacyjna, gospodarstwo rolne lub dom pozasieciowy mogą wymagać zapasu na wiele dni lub wyraźnej strategii rezerwowej z użyciem agregatu prądotwórczego.

Głębokość rozładowania. Głębokość rozładowania (DoD) określa, jaką część nominalnej energii akumulatora operator dopuszcza do użytkowania. LiFePO4 zazwyczaj obsługują wysoką użyteczną głębokość rozładowania, ale ustawienia zapasu powinny odpowiadać ryzyku projektu. Obiekt w odległym miejscu bez szybkiego dostępu do obsługi technicznej może wymagać większego zapasu niż obiekt wyposażony w niezawodny generator.

Straty systemu. Energia jest tracona w akumulatorze, sterowniku, falowniku, przewodach oraz urządzeniach w trybie czuwania. Użyj ostrożnego szacunku na poziomie całego systemu zamiast zakładać, że każdy zmagazynowany watogodzina (Wh) jest dostępny dla obciążenia.

Obliczenie poglądowe

Projekt ma dzienne obciążenie wspierane akumulatorem o pojemności 8 kWh i wymaga jednodniowej autonomii. Projekt zakłada 90% użytecznego stopnia rozładowania (DoD) oraz szacuje sprawność systemu na poziomie 90%.

Pojemność znamionowa = 8 × 1 ÷ (0,90 × 0,90) = 9,88 kWh

To obliczenie wskazuje pojemność znamionową banku akumulatorów na poziomie ok. 10 kWh, zanim uwzględni się dodatkowe marginesy projektowe. Ostateczny wybór musi nadal spełniać wymagania dotyczące szczytowego poboru mocy od inwertera, okna ładowania przez panele PV, temperatury, zapasu na starzenie się baterii, zapasu SOC oraz zgodności rozmiarów modułów.

Drugie przykładowe obliczenie wyjaśnia, dlaczego systemy off-grid wymagają więcej kontekstu. Jeśli odosobniona kabina zużywa 5 kWh dziennie i potrzebuje dwudniowej autonomii przy tych samych założeniach dotyczących DoD i sprawności:

Pojemność znamionowa = 5 × 2 ÷ (0,90 × 0,90) = 12,35 kWh

To obliczenie nie oznacza automatycznie, że bank o pojemności 12,35 kWh będzie końcową specyfikacją. Wymusza ono postawienie kolejnych pytań: Czy instalacja fotowoltaiczna jest w stanie naładować ten bank po dwóch pochmurnych dniach? Czy inwerter radzi sobie ze szczytowym obciążeniem pomp? Czy w systemie przewidziano agregat jako część obsługi plan? Co dzieje się zimą? Wielkość staje się wiarygodna dopiero po odpowiedzi na te pytania.

Aby uzyskać bardziej szczegółowy system doboru technologii baterii, zobacz [ Najlepsze baterie litowe do magazynowania energii słonecznej ].

__________________________________________________________________________________________________

Przykłady pojemności akumulatorów słonecznych dla różnych Zastosowania

Zastosowania różnią się bardziej profilami obciążenia i ryzykiem eksploatacyjnym niż etykietami klientów. Poniższe przykłady mają charakter orientacyjny i nie stanowią standardowych projektów systemów.

Mały system mieszkalny może mieć umiarkowane zapotrzebowanie na energię, ale wymaga wystarczającej mocy szczytowej falownika do uruchomienia lodówki lub pompy. W pojazdzie rekreacyjnym (RV) ograniczona przestrzeń fizyczna i niewielka powierzchnia instalacji fotowoltaicznej czynią odzysk ładunku ważniejszym niż nominalna pojemność. Komercyjne odległe miejsce pracy może wymagać nadmiarowości, dostępu serwisowego oraz planu uruchamiania agregatu prądotwórczego oprócz pojemności akumulatora wyrażonej w kWh.

Tabele pojemności nigdy nie powinny być używane jako skrót przy przygotowywaniu ofert. Są one pomocne przy kształtowaniu wstępnej rozmowy diagnostycznej, po czym projekt powinien przejść do analizy harmonogramu obciążeń, przeglądu lokalizacji oraz sprawdzenia zgodności sprzętu.

__________________________________________________________________________________________________

Czynniki, które Wpływ na wybór pojemności akumulatora słonecznego

Wybór pojemności zmienia się wraz ze zmianą profilu obciążenia, energii źródła, środowiska lub polityki eksploatacji.

Wzorzec zużycia energii. To samo dzienne zużycie w kWh może prowadzić do różnych projektów akumulatorów. Lokalizacja z trwałym obciążeniem prądu stałego może wymagać innego układu niż lokalizacja z krótkotrwałymi, wysokoprądowymi obciążeniami silnikowymi. Czas użytkowania jest tak samo ważny jak całkowite zużycie.

Produkcja paneli słonecznych. Bank akumulatorów jest użyteczny jedynie wtedy, gdy tablica fotowoltaiczna może przywrócić swój poziom naładowania. Maksymalne godziny nasłonecznienia, ustawienie paneli kierunek ustawienia paneli, zacienienie, zabrudzenie, pory roku, temperatura tablicy oraz ograniczenia kontrolera wpływają na zdolność do ponownego ładowania w wielu projektach zwiększenie mocy tablicy fotowoltaicznej lub zarządzanie obciążeniem okazuje się skuteczniejsze niż dodanie magazynu energii samodzielnie.

Warunki pogodowe. Poza- projektowanie systemu odłączonego od sieci powinno uwzględniać okresy niskiego nasłonecznienia, a nie średnie roczne wartości. System, który dobrze działa w lato może twarz a różny energia równowaga w zimowa .The projekt może potrzeba więcej pojemność ,więcej PV ,a generator ,lub a niższy celu obciążenia w tych okresach.

Wymagany czas zapasu. Asystem połączony z siecią może często być zoptymalizowany pod kątem kluczowych obciążений i krótkotrwałych przerw w zasilaniu. System pozostający poza siecią wymaga zdefiniowanej polityki autonomii. Dłuższy czas rezerwy zwiększa pojemność, ale także zwiększa potrzebę realistycznego planu ponownego ładowania .

Chemia akumulatora. Chemia wpływa na użyteczną głębokość rozładowania (DoD), sprawność, zachowanie cykli, masę, konserwację oraz temperaturę. . LiFePO4 jest często wybierany do regularnego użytkowania w systemach fotowoltaicznych, ponieważ zapewnia wysoką użyteczną pojemność i niskie koszty konserwacji rutynowej, jednak wybrany model musi nadal być kompatybilny z falownikiem, sterownikiem, klimatem oraz modelem obsługi serwisowej .

Plany rozszerzenia w przyszłości. Dodatkowe obciążenia mogą wynikać z klimatyzacji, chłodnictwa, oczyszczania wody lub warsztatu . sprzęt, nowi mieszkańcy, ładowanie pojazdów elektrycznych lub rozwój komercyjny. Rozszerzenie wymaga zgodnych modułów baterii, systemu zarządzania baterią (BMS), komunikacji, pojemności falownika, miejsca fizycznego, ochrony elektrycznej oraz wystarczającej mocy PV do ponownego naładowania większego banku.

Dla projektów, w których autonomia i zdalna obsługa decydują o projekcie, zobacz [baterię LiFePO4 do systemów fotowoltaicznych pozamacierzowych] ].

__________________________________________________________________________________________________

Dlaczego akumulatory LiFePO4 Często stosowane do magazynowania energii słonecznej

LiFePO4 jest często oceniana do magazynowania energii słonecznej, ponieważ jej charakterystyka eksploatacyjna dobrze pasuje do systemów regularnie ładowanych i rozładowywanych. Korzyść ta nie wynika z jednego parametru technicznego, lecz z wpływu kilku cech na opłacalność projektu.

Wydajność cyklu. Codzienne przesuwanie energii słonecznej zwiększa liczbę cykli w całym okresie eksploatacji projektu. LiFePO4 może być dobrym wyborem tam, gdzie akumulator jest nabywcy powinni żądać danych dotyczących liczby cykli życia wraz z warunkami testów, a nie tylko pojedynczej wartości podawanej jako główny parametr.

Pojemność użytkowalną. Większa użyteczna część pojemności nominalnej może zmniejszyć fizyczny rozmiar banku akumulatorów potrzebnego do zasilania określonego obciążenia. Ma to wpływ na zajmowaną przestrzeń w szafie, masę transportową, czas instalacji oraz ilość rezerwy wymaganej do obsługi obciążeń krytycznych.

Wydajność. Wyższa wydajność baterii i całego systemu może poprawić proporcję energii PV pozyskanej w ciągu dnia, która staje się energią dostępną po stronie odbioru w późniejszym czasie. Jest to istotne tam, gdzie powierzchnia paneli jest ograniczona, okna słoneczne są krótkie lub koszt pracy agregatu jest wysoki.

Wymaganiach konserwacyjnych. LiFePO4 nie wymaga uzupełniania elektrolitu ani wyrównywania napięć, jak to ma miejsce w przypadku wilgotnych akumulatorów ołowiowo-kwasowych. Model konserwacji przesuwa się w kierunku monitorowania alarmów BMS, trendów SOC, temperatury oraz komunikacji. połączeń, stanu obudowy oraz prawidłowego zachowania podczas ładowania.

Te cechy są przydatne w systemach magazynowania energii dla gospodarstw domowych, pojazdów rekreacyjnych (RV), budynków off-grid, gospodarstw rolnych, stacji telekomunikacyjnych oraz komercyjnych zasilanych zdalnie. Nie wykluczają one jednak konieczności prawidłowego doboru mocy. Zbyt mała bank akumulatorów LiFePO4 może nadal być przeciążony; zbyt duża bank akumulatorów może nadal pozostawać niedoładowany, jeśli moc fotowoltaiczna jest niewystarczająca.

__________________________________________________________________________________________________

Powszechne błędy Podczas dobierania pojemności akumulatora słonecznego ty

Wybór wyłącznie na podstawie ceny. Najniższa cena modułu niekoniecznie oznacza najniższy koszt dostarczonej energii. Porównaj użyteczną pojemność w kWh, oczekiwany profil cykli, pracę konserwacyjną, ryzyko wymiany, warunki gwarancji, koszty transportu, uruchomienia oraz narażenie na przestoje.

Ignorowanie użytecznej pojemności. Nominalna wartość w kWh nie wyjaśnia, ile energii jest dostępne dla obciążenia. Ustawienia głębokości rozładowania (DoD), zapasowy poziom naładowania (SOC), straty systemu, temperatura oraz ograniczenia systemu zarządzania baterią (BMS) wpływają na rzeczywistą wydajność.

Niedoszacowanie przyszłego zapotrzebowania. System zaprojektowany wyłącznie na oświetlenie i chłodzenie może w przyszłości wymagać dodatkowego wyposażenia, takiego jak pompa, klimatyzacja lub pojazd elektryczny (EV). sprzęt warsztatowy lub obciążenia komercyjne. Jeśli nie przewidziano możliwości rozbudowy, pierwszy bank akumulatorów może stać się aktywem utrzymującym się bez użytku.

Wybór niewspółpracujących ze sobą komponentów. Napięcie akumulatora, prądowy zakres BMS, moc falownika, ustawienia MPPT lub hybrydowego falownika, przewody, wyzwalacze, bezpieczniki, komunikacja oraz monitorowanie muszą być oceniane jako jeden spójny system. Brak zgodności może prowadzić do niepowodzenia uruchomienia, fałszywych wyłączeń i sporów dotyczących gwarancji.

Nieuwzględnienie warunków środowiskowych. Wysoka temperatura przyspiesza starzenie się urządzeń. Niskie temperatury mogą ograniczać proces ładowania i zmniejszać dostępną moc. Wilgotność, kurz, sól morska, wibracje oraz ograniczony dostęp wpływają na wybór obudowy, procedury konserwacji oraz koszty serwisu.

__________________________________________________________________________________________________

Często Często zadawane pytania

Ile kWh pojemności akumulatora potrzebuję do systemu fotowoltaicznego? Odpowiedź zaczyna się od dziennego zużycia energii wspieranego przez akumulator oraz wymaganego czasu pracy rezerwy. Należy uwzględnić użyteczny stopień rozładowania (DoD) i zapas na straty sprawności, a następnie sprawdzić maksymalną moc szczytową, możliwość ładowania przez panele fotowoltaiczne (PV), warunki pogodowe oraz politykę rezerw. Bank akumulatorów o pojemności 10 kWh może być odpowiedni dla niektórych systemów zasilających tylko obciążenia podstawowe, ale jest niewystarczający dla większego domu lub instalacji pozasieciowej działającej przez wiele dni.

Jak obliczyć pojemność akumulatora fotowoltaicznego? Zastosuj wzór projektowy: dzienna energia wspierana przez akumulator pomnożona przez liczbę dni rezerwy, podzielona przez użyteczny stopień rozładowania (DoD) i oszacowaną sprawność systemu. Następnie zweryfikuj wynik pod kątem chwilowego obciążenia falownika, prądu maksymalnego akumulatora, temperatury, produkcji z PV oraz możliwości przyszłej rozbudowy.

Czy większy akumulator zawsze jest lepszy? Nie. Większy bank akumulatorów zwiększa inwestycję i może nie zostać w pełni naładowany, jeśli instalacja PV jest zbyt mała lub zasób słoneczny jest słaby. Odpowiednia pojemność stanowi równowagę między użyteczną energią, produkcją energii słonecznej, ryzykiem braku zasilania rezerwowego, kosztami eksploatacji oraz potrzebami rozbudowy.

Ile pojemności magazynowania energii potrzebuje dom pozasieciowy? Zależy to od obciążenia dziennego, pożądanej autonomii, pory roku, klimatu lokalizacji, wielkości instalacji fotowoltaicznej, dostępności generatora oraz rozróżnienia między obciążeniami niezbędnymi a opcjonalnymi. Wymiarowanie systemów off-grid powinno opierać się na warunkach niskiej ilości promieniowania słonecznego oraz udokumentowanej strategii zapasowej, a nie tylko na średniorocznej produkcji energii.