Акумулятор LiFePO4 для автономних сонячних систем

Вступ.

Акумулятор LiFePO4 для автономних сонячних систем — це не просто заміна генератора чи свинцево-кислотного акумуляторного блоку. Це енергетичний буфер, який визначає, чи зможе віддалений сонячний проект надавати навантаження передбачувано після заходу сонця, у період нестабільної погоди та в періоди, коли виробництво не відповідає споживанню.

Монтажники та закупівельні команди зазвичай стикаються з однією й тією ж проблемою, але з різних боків. Монтажник має забезпечити сумісну роботу сонячної панелі, контролера, інвертора, акумуляторного блоку, систем захисту та платформи моніторингу. Замовник має прийняти рішення про те, скільки корисної енергії, потужності, автономності, гарантійного покриття та сервісної підтримки дійсно потребує проект. Обидва рішення стають витратними, якщо ємність акумулятора вибирається до того, як буде зрозумілий профіль навантаження.

LiFePO4 став поширеним вибором для автономних сонячних систем, оскільки його поведінка при глибокому циклі, корисна ємність, швидкість заряджання та низькі вимоги до обслуговування відповідають системам, що працюють щоденно. Це не означає, що будь-який продукт LiFePO4 підходить для будь-якого проекту. Акумуляторна батарея для вікендної хатини, фермерського насоса, телекомунікаційного бліндажу та віддаленої клініки може мати одну й ту саму хімію, але потребувати дуже різних електричних та комерційних характеристик.

У цьому посібнику зосереджено увагу на питаннях покупця, які мають значення під час аналізу проекту: що робить акумулятор, чому використовують LiFePO4, як система його використовує та як оцінити рішення з акумулятором перед оформленням замовлення.

__________________________________________________________________________________________________

Що таке акумулятор LiFePO4 для автономних сонячних систем?

LiFePO4, або літій-залізо-фосфат, — це перезаряджувана літієва акумуляторна хімія, яку зазвичай застосовують там, де акумулятор має зберігати енергію й багаторазово її віддавати протягом великої кількості циклів заряджання-розряджання. У автономній сонячній системі акумуляторна батарея отримує постійний струм від сонячних панелей енергія від фотоелектричної системи, зберігається до моменту, поки навантаження не потребуватимуть її , і живить інвертор або постійного струму навантаження, коли сонячне світло недостатнє.

Хімічний склад — лише один рівень продукту. Розгортаєма автономна акумуляторна система також включає елементи, електричні з’єднання, систему управління акумуляторами (BMS), корпус, клеми, запобіжники або зовнішні засоби захисту інтерфейси, можливості зв’язку, теплові розрахунки та документацію щодо меж заряджання й розряджання шт.

Для а система інтегратор , the ключ питання is ні просто "is it LiFePO₄ 4?" It is чи the повний акумулятор рішення підходить the застосування:

Сонячні панелі виробляють енергію, коли доступне опромінення. акумуляторна батарея робить цю енергію керованою. Інвертор перетворює збережену постійну напругу на Змінну напругу для побутових приладів, насосів, холодильного обладнання, засобів зв’язку та інших навантажень. Контролер або гібридний інвертор керує тим, як енергія від ФЕС заряджає акумулятор. Ці функції мають бути узгоджені за допомогою струму, параметрів керування та зв’язку. вольтаг e, для детального огляду основ технології акумуляторів див. [

Підходять для автономних сонячних систем Що таке літієва батарея? ] .

__________________________________________________________________________________________________

Чому використовуються акумулятори LiFePO4 Are Suitable for Off-Grid Solar Застосування

Режим роботи поза мережею відрізняється від резервного режиму. Резервна акумуляторна батарея в будівлі, підключеній до мережі, може залишатися у стані високого заряду протягом тижнів. Акумуляторна батарея поза мережею може циклюватися щодня, відновлюватися після часткової сонячної генерації, забезпечувати високі навантаження ввечері та працювати в місці, куди технік не може приїхати швидко. Ці умови роблять поведінку протягом строку служби та ремонтопридатність більш важливими, ніж заявлена ємність.

Тривалість циклів має значення лише в контексті експлуатації. LiFePO4 вибирають частково тому, що вона здатна забезпечити велику кількість циклів заряду- розряду за встановлених умов. Практична цінність визначається тим, наскільки ця характеристика циклів відповідає щоденному використанню сонячної енергії. Акумуляторна батарея, яка циклюється помірно, залишається в межах допустимих температур і отримує правильний профіль заряду, зазвичай забезпечує інший результат за строком служби, ніж та сама модель, яку постійно експлуатують до межі розряду в гарячому корпусі.

Порівнюючи постачальників, запитуйте основу тестування циклічного ресурсу: глибину розряду (DoD), швидкість заряду, швидкість розряду, температуру та визначення залишкової ємності. Кількість циклів без цих умов недостатня для порівняння при закупівлі.

Корисна енергія впливає на проектування всієї системи. Системи на основі LiFePO4 часто дозволяють використовувати більшу частку номінальної ємності в звичайному режимі роботи, ніж традиційні свинцево-кислотні системи. Це може зменшити необхідну встановлену номінальну ємність у кВт·год для досягнення заданого резерву корисної енергії. Також це впливає на вагу під час перевезення, об’єм шафи, конструкцію кріплення та трудомісткість монтажу.

Проектна команда повинна й надалі передбачати резерв ємності для поганих погодних умов, старіння акумуляторів, низьких температур та забезпечення безперервності живлення критичних навантажень. Висока корисна глибина розряду (DoD) — це експлуатаційна можливість, а не підстава для повного відмінення резервного запасу.

Прийняття заряду впливає на використання ФЕС. У автономній системі акумулятор повинен приймати енергію протягом доступного сонячного вікна. Акумулятори LiFePO4, як правило, ефективно приймають заряд, коли контролер, інвертор, обмеження акумулятора та умови температури узгоджені. Це допомагає проектам використовувати сонячну енергію під час коротких зимових днів або за нестабільної погоди, але лише за умови правильного підбору потужності ФЕС та обладнання для заряджання.

Обслуговування змінює експлуатаційні витрати. Заливні свинцево-кислотні акумулятори можуть потребувати доливання води, вирівнювального заряду, вентиляції та частішого огляду. LiFePO4 усуває деякі з цих рутинних завдань, але не скасовує відповідальність за обслуговування. Оператору все ще потрібно перевіряти температуру акумулятора, події БМС, поведінку під час заряджання, стан кабелів, чистоту корпусу та тенденції рівня заряду.

Безпека — це властивість системи. Літій-залізо-фосфат має сприятливі термічні характеристики для стаціонарного зберігання, однак сама за собою хімія не забезпечує безпеки проекту. Безпека акумулятора залежить від якості елементів, функціонування системи управління батареєю (BMS), затверджених параметрів заряджання, правильно підібраних провідників та захисних пристроїв, конструкції корпусу, вентиляції, якості монтажу та процедур реагування на несправності чи механічні пошкодження.

Для покупців, які оцінюють технології акумуляторів для щоденного сонячного зберігання, див. [Найкращий літієвий акумулятор для сонячного зберігання ] .

__________________________________________________________________________________________________

Як автономна сонячна система використовує акумулятор LiFePO4

Шлях енергії в типовій постійного струму (DC) автономній системі є простим:

Сонячні панелі ↓ Контролер заряду ↓ Акумулятор LiFePO4 ↓ Інвертор ↓ Електричні навантаження

Польова робота, що стоїть за цією схемою, заслуговує більшої уваги. У денний час фотоелектрична установка живить активні навантаження постійного або змінного струму через контролер і інвертор. Коли вихідна потужність панелі перевищує потребу, доступна енергія заряджає акумулятор. Коли навантаження перевищують генерацію або сонце заходить, інвертор забирає енергію з акумуляторної батареї. BMS залишається у фоновому режимі, контролюючи напругу, струм, температуру акумулятора та межі захисту.

Для каюти або ферми батарея може підтримувати освітлення, холодильник, насоси, комунікації, і вибрано теж і. Для телекомунікації павильйон , it може підтримування DC рослина навантаження хоча зниження генератор починається . Для один РВ , it може потужність DC прилади прямо та КО обладнання через компактний інвертор. Для комерційного віддаленого місця, банк може бути частиною більш великої енергетичної наготування стратегія з пріоритетами навантаження та правилами відправки генератора.

Основний принцип розробки полягає в тому, щоб енергія і потужність відповідали одна одній. Енергетична потужність визначає, як довго можуть працювати навантаження. Сила здатність визначає, чи можуть ці навантаження працювати одночасно. А проект може мати достатньо кВт·год на папері і все одно не вдається, якщо вимоги до інвертора щодо імпульсних навантажень або b обмеження струму акумулятора не було проаналізовано.

Для детальнішого обговорення підключення системи див. [Як використовувати літієві Акумулятори разом із сонячними панелями ] .

__________________________________________________________________________________________________

Як як обрати правильний акумулятор LiFePO4 для автономної системи

Закупівлю слід починати з технічного завдання, а не з цільової ціни. У цьому завданні мають бути визначені профіль навантаження, s істема напруга, експлуатаційне середовище, цільова автономія, метод монтажу, вимоги до моніторингу та очікуваний шлях розширення. ation method, monitoring requirement, and expected expansion path.

Почніть із профілю навантаження. Перелічіть щоденну енергоспоживання в кВт·год і визначте пікове навантаження в кВт. розділіть постійні навантаження від переривчастих навантажень і зазначте стрибки потужності під час запуску двигунів. Наприклад, водяний насос може споживати більшу щоденну енергію, але створювати найбільшу миттєву потужність у проекті. під час роботи.

Для попередньої оцінки: Номінальна ємність акумулятора (кВт·год) = щоденна енергія, що забезпечується акумулятором × кількість днів резервування ÷ (корисна глибина розряду × оцінена потужність системи ефективність)

Ця формула є інструментом планування, а не інженерним затвердженням. Остаточна потужність має враховувати температуру, старіння акумулятора, резерв sOC, сезонну продуктивність ФЕС та принцип експлуатації генераторів або керування навантаженням За допомогою відключення частини навантаження. напругу в архітектуру системи. Малі автономні фургони та компактні кабіни зазвичай використовують платформи 12 В або 24 В. Більші

Відповідати житлові та комерційні автономні системи часто використовують архітектури класу 48 В або високої напруги. residential and com mercial off-grid systems often use 48V-class or high-voltage architectures. voltage to the system architecture. Small RV and compact cabin system Вибір напруги впливає на струм, розмір кабелю, вибір інвертора, захист від аварій та стратегію розширення.

Покупцям слід перевірити, чи батарея взаємодіє з інвертором через підтримувані протоколи та чи затверджено виробником модель батареї. інвертор сумісність зменшує ризик пусконалагоджувальних робіт і може покращити експлуатаційну прозорість. проаналізуйте глибину розряду (DoD), резерв та автономію

Разом. разом. Високий рівень глибини розряду (DoD) може покращити практичну цінність встановленої потужності, але проекту все ще потрібна політика резервування. Віддалена клініка може потребувати більшого мінімального резерву SOC, ніж будинок для відпочинку. Ферма з резервним генератором може прийняти менший резерв, ніж об’єкт без логістики палива.

Оцініть умови навколишнього середовища перед вибором корпусу. Температура, пил, вологість, солоність вплив, вібрація, висота та отримати доступ до всіх матеріалів. Приміщення для акумуляторів у пустельному кліматі має інші вимоги, ніж відсік для акумуляторів у фургоні чи телекомунікаційний шафовий корпус у холодному регіоні. З’ясуйте, чи потрібна системі примусова вентиляція, сонячний захист, корпус із ступенем захисту IP — з відповідним рівнем захисту, захист від заряджання при низьких

температурах, віддалені сповіщення про аварії або інтегроване опалення. емотивні тривожні сигнали, або інтегроване опалення.

Розширення плану перед замовленням перший банк. Розширення батареї має відповідати правилам постачальника. Вік модулів, модель, прошивка, зв’язок із системою управління батареєю (BMS), конфігурація стійки та загальні обмеження струму можуть визначити, чи можна додавати модулі в майбутньому додано . The PV масив та заряд обладнання має також be здатний до заряджання the більший банк .

__________________________________________________________________________________________________

Ємність акумулятора LiFePO4 міркування щодо різних Застосування

Той самий хімічний склад акумулятора може використовуватися у дуже різних проектах. Практична різниця полягає у профілі енергоспоживання, потужності, вимозі до часу безперервної роботи та моделі технічного обслуговування.

А маленький кабінка може використання тільки а кілька кВт·год ніччю але потребують достатньо зберігати для хмарно вихідні . Один РВ може мають обмежений панель площу й жорсткі обмеження щодо ваги. Ферма може мати низьке середнє споживання але високі пікові навантаження від насосів. Комерційна віддалена система може потребувати резервування, плану обслуговування та окремих пріоритетів для критичних навантажень.

Для дистриб’юторів ці відмінності впливають на асортимент товарів. Єдиний ряд низьковольтних акумуляторів може підходити для дилерів автодомів, тоді як рек -на основі 48V система може be більш підхожим для монтажники оБСЛУГОВУЄМО ферми , віддалений домів , та маленький комерційний сайти .

Закупівлі мають узгоджувати формат товару з з можливостями каналу щодо монтажу та післяпродажного обслуговування.

Свинцево-кислотні акумулятори все ще можуть бути комерційно вигідними там, де використання рідке, обмежений капітальний бюджет, наявні кваліфіковані фахівці з технічного обслуговування та місце для встановлення не є обмеженням. LiFePO4 стає більш привабливим, коли система часто циклює, сайт відвідування є дорогими, важливою є корисна енергія або вага й обмежене простір у шафі.

Правильним є порівняння вартості за кожен використаний кВт·год протягом терміну експлуатації проекту. Це включає цикли заміни, транспортування, введення в експлуатацію, обслуговування, економію пального для генераторів, ризики простою та експлуатаційні витрати на зберігання більшої акумуляторної батареї для компенсації глибини розряду свинцево-кислотних акумуляторів. при виборі автономної сонячної акумуляторної батареї

__________________________________________________________________________________________________

Поширені помилки У процесі огляду автономних проектів сонячної енергетики часто виникають кілька типових помилок.

Кілька постійно повторюваних помилок з’являються під час огляду автономних проектів.

Місткість, вибрана з таблички Лише А·год. Ампер-години мало що означають без напруги, корисної Глибини розряду та ефективності. 100 А·год акумулятор може представляють дуже різні енергія значення у 12 В, 24 В, або 51,2 В. Порівняти корисного кВт·год у the заплановано система налаштування .

Майбутнє зростання навантаження ігнорується. У кабіні згодом можуть з’явитися водяний насос, інструменти для майстерні, холодильне обладнання, кондиціонер, або ЕВ заряджування. Комерційний об’єкт може додати систему моніторингу обладнання або виробничі навантаження. Вибір не розширюваної системи може перетворити невелике оновлення на повну заміну.

Компоненти, вказані окремо. Напруга акумулятора, струм BMS, потужність інвертора, можливості PV-контролера, проектування кабелів, запобіжники, зв’язок та моніторинг мають бути перевірені як єдина система. компоненти, вказані окремо. Напруга акумулятора, струм BMS, потужність інвертора, можливості PV-контролера, проектування кабелів, запобіжники, зв’язок та моніторинг мають бути перевірені як єдина система. Сильна акумуляторна батарея не може компенсувати недостатньо потужний інвертор або недостатньо потужний інвертор або несумісний профіль заряджання.

Клімат вважається деталлю монтажу. Температурні умови впливають на термін експлуатації, прийняття заряду, корисну ємність та вимоги до корпусу. Обмеження заряджання при високих температурах і низьких температурах слід узгодити до прибуття акумулятора на об’єкт.

Ціна вважається основним критерієм вибору. найнижча ціна акумулятора може приховувати меншу корисну енергію, меншу кількість циклів у реальних умовах, обмежену локальну підтримку, слабку систему зв’язку або обмежувальні умови гарантії. закупівля повинна порівнювати технічні характеристики та зобов’язання щодо підтримки разом із ціною. ціною.