Bạn cần dung lượng pin bao nhiêu cho lưu trữ năng lượng mặt trời?

Giới thiệu.

Dung lượng pin quyết định lượng năng lượng mặt trời mà hệ thống có thể lưu trữ và sử dụng sau khi sản lượng phát điện giảm. Việc lựa chọn dung lượng phù hợp không đơn thuần là chọn tủ pin lớn nhất hiện có. Thay vào đó, điều này đòi hỏi một cái nhìn tổng quan về mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày, yêu cầu dự phòng, dung lượng pin sử dụng được, tổn thất chuyển đổi, công suất đỉnh, khả năng sạc lại bằng năng lượng mặt trời, điều kiện môi trường và dự án kế hoạch tải trong tương lai.

Đối với thợ lắp đặt, nhà tích hợp, nhà phân phối và quản lý mua sắm, lỗi dung lượng thường xuất hiện dưới một trong hai dạng. dạng thứ nhất là thiết kế thiếu dung lượng: pin đạt giới hạn dự trữ trước khi cấp điện cho các tải quan trọng, hoặc bộ biến tần ngắt kết nối khi động cơ khởi động. dạng thứ hai là thiết kế dư dung lượng: vốn bị ứ đọng trong hệ thống lưu trữ mà dàn pin mặt trời không thể sạc đầy trong các giai đoạn ít nắng. Cả hai kết quả này đều bắt nguồn từ việc coi dung lượng pin như một nhãn sản phẩm thay vì một yếu tố trong thiết kế hệ thống. trước khi tải quan trọng được đảm bảo cung cấp điện, hoặc bộ biến tần ngắt kết nối khi động cơ khởi động. trước khi tải quan trọng được đảm bảo cung cấp điện, hoặc bộ biến tần ngắt kết nối khi động cơ khởi động. Đều bắt nguồn từ việc coi dung lượng pin như một nhãn sản phẩm thay vì một yếu tố trong thiết kế hệ thống. thay vì một yếu tố trong thiết kế hệ thống. thay vì một yếu tố trong thiết kế hệ thống. biến đổi.

Bài viết này giải thích các tính toán và phân tích hợp lý được sử dụng trong các dự án lưu trữ năng lượng mặt trời. Không phải là một loại chung khuyến nghị; nó là về các câu hỏi kỹ thuật mà người mua nên giải quyết trước khi chỉ định một ngân hàng pin LiFePO4 hoặc phát hành một lệnh mua.

__________________________________________________________________________________________________

Capacity Battery nghĩa là gì trong Sol - Lưu trữ?

Năng lượng pin là lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ và cung cấp theo thời gian. Trong lưu trữ năng lượng mặt trời, nó thường là được thảo luận trong kilowatt-giờ (kWh), trong khi các mô-đun pin cũng có thể được định giá trong amp-hour (Ah). Cả hai phép đo đều hữu ích, nhưng chúng trả lời các câu hỏi khác nhau.

kWh mô tả năng lượng. Giá trị này cho biết lượng công mà pin có thể thực hiện trong một khoảng thời gian. Một pin 10 kWh về lý thuyết có thể cung cấp công suất 1 kW trong mười giờ, nhưng đầu ra thực tế tới tải sẽ thấp hơn do các thiết lập dự trữ, độ sâu xả sử dụng được và tổn thất của bộ đổi nguồn (inverter). các yếu tố như ảnh hưởng của nhiệt độ và tiêu thụ ở chế độ chờ được xem xét.

Ah mô tả điện tích điện. Ah không đủ để so sánh năng lượng lưu trữ trừ khi có kèm theo điện áp. Mối quan hệ giữa chúng là: Năng lượng (Wh) = Điện áp (V) × Dung lượng (Ah).

Một module 51,2 V – 100 Ah lưu trữ 5,12 kWh. Một module 12 V – 100 Ah lưu trữ khoảng 1,2 kWh. Cả hai module đều có cùng dung lượng tính theo Ah, nhưng năng lượng lưu trữ thực tế lại rất khác nhau. Do đó, việc so sánh khi mua sắm chỉ dựa trên thông số Ah có thể gây hiểu lầm.

Năng lượng sử dụng được mới là thông số quan trọng nhất khi mua sắm. Một pin có thể được ghi nhãn danh định là 10 kWh, nhưng năng lượng thực tế cung cấp cho tải phụ thuộc vào độ sâu xả được cấu hình, mức dự trữ trạng thái sạc (state-of-charge reserve), nhiệt độ, giới hạn của hệ thống quản lý pin (BMS) và hệ thống. hiệu quả.

Sự phân biệt này giúp tránh một sai lầm phổ biến: chọn pin lưu trữ đủ năng lượng về mặt lý thuyết nhưng không thể cung cấp dòng điện yêu cầu bởi bộ biến tần và tải.

Tại sao dung lượng pin chính xác lại quan trọng đối với hệ thống NLMT hệ thống

Dung lượng pin ảnh hưởng đến độ tin cậy, hiệu suất vận hành, chi phí đầu tư và tuổi thọ pin. Nó cũng ảnh hưởng đến cách thiết kế dàn pin mặt trời, bộ biến tần, máy phát điện và chiến lược điều khiển tải.

Độ tin cậy về năng lượng. Một cụm pin phải đáp ứng đủ tải dự kiến trong suốt khoảng thời gian dự kiến mà không có sản lượng điện mặt trời. Trong hộ gia đình, điều này có thể nghĩa là duy trì các mạch thiết yếu suốt đêm. Tại một địa điểm ngoài lưới điện, điều này có thể nghĩa là đảm bảo tự chủ điện năng trong một hoặc nhiều ngày. dự án thương mại, điều này có thể nghĩa là hỗ trợ một nhóm tải xác định cho đến khi máy phát điện khởi động hoặc sự cố lưới kết thúc.

Hiệu quả hệ thống. Một cụm pin quá nhỏ có thể bị xả sâu lặp đi lặp lại. Một cụm pin quá lớn có thể duy trì ở trạng thái sạc chưa đầy trong thời gian dài nếu dàn pin quang điện không thể bổ sung đủ năng lượng. Cả hai tình huống đều không phù hợp với chế độ vận hành mong muốn. Dung lượng cần được cân bằng với sản lượng điện từ PV và mức bức xạ mặt trời theo mùa.

Chi phí đầu tư. Chi phí pin không chỉ giới hạn ở giá thành module. Nó bao gồm chi phí giá đỡ, thể tích tủ bảo vệ, vận chuyển, khởi động hệ thống, dây cáp, thiết bị bảo vệ, công suất bộ nghịch lưu và có thể cả hệ thống điều hòa không khí hoặc sưởi ấm. Việc chọn pin quá lớn có thể làm tăng chi phí trên toàn bộ hệ thống, chứ không chỉ riêng mục chi phí pin.

Tuổi thọ pin. Độ xả sâu, dòng điện, nhiệt độ, trạng thái sạc và hành vi sạc ảnh hưởng đến quá trình lão hóa pin. Một cụm pin được thiết kế đúng kích thước có thể hoạt động trong dải điều kiện ôn hòa hơn so với cụm pin có dung lượng thiếu hụt, buộc phải xả xuống giới hạn dưới mỗi đêm. Mục tiêu không phải là tránh chu kỳ sạc – xả; mà là thiết kế hồ sơ chu kỳ nằm trong phạm vi điều kiện vận hành được nhà sản xuất pin cho phép.

__________________________________________________________________________________________________

Như thế nào tính toán dung lượng pin cần thiết cho lưu trữ năng lượng mặt trời dung lượng pin cần thiết cho lưu trữ năng lượng mặt trời

Một công thức khởi đầu hữu ích là:

Dung lượng pin (kWh) = Năng lượng tiêu thụ hàng ngày × Số ngày dự phòng ÷ Hiệu suất hệ thống

Để ước tính sơ bộ dung lượng cụm pin danh định, hãy cộng thêm độ xả sâu có thể sử dụng được:

Dung lượng pin danh định (kWh) = Năng lượng hỗ trợ bởi pin mỗi ngày × Số ngày dự phòng ÷ (Độ xả sâu có thể sử dụng × Hiệu suất hệ thống ước tính)

Công thức rất đơn giản. Chất lượng kết quả phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào.

Lượng năng lượng tiêu thụ hàng ngày. Xây dựng lịch tải từ dữ liệu đo thực tế, dữ liệu của công ty cung cấp điện, hồ sơ đồng hồ thông minh hoặc ước tính mức tiêu thụ riêng cho từng thiết bị. Bao gồm cả thời gian vận hành xảy ra khi hệ thống quang điện không phát điện. Một hệ thống làm lạnh, thiết bị viễn thông, máy bơm nước và đèn chiếu sáng có thể từng cái riêng lẻ chỉ tiêu thụ ít nhưng tổng cộng lại đáng kể trong suốt đêm.

Số ngày dự phòng. Xác định tính tự chủ theo mô hình vận hành. Một ngôi nhà nối lưới có thể chỉ cần dự trữ tải thiết yếu trong vài giờ. Một căn lều ở vùng xa xôi có thể yêu cầu hoạt động qua đêm. Một phòng khám, trạm viễn thông, trang trại hoặc ngôi nhà ngoài lưới có thể cần dự trữ trong nhiều ngày hoặc một chiến lược dự phòng bằng máy phát điện rõ ràng.

Độ sâu xả. Độ xả sâu (DoD) xác định lượng năng lượng pin danh định mà người vận hành cho phép hệ thống sử dụng. LiFePO4 thường hỗ trợ độ sâu xả sử dụng cao, nhưng cài đặt dự trữ cần phù hợp với mức độ rủi ro của dự án. Một địa điểm ở vùng xa không tiếp cận được dịch vụ sửa chữa nhanh có thể cần dự trữ nhiều hơn một địa điểm có máy phát điện đáng tin cậy.

Tổn thất hệ thống. Năng lượng bị hao hụt trong pin, bộ điều khiển, biến tần, cáp và thiết bị chờ. Hãy sử dụng ước tính bảo thủ ở cấp độ hệ thống thay vì coi mọi watt-giờ được lưu trữ đều sẵn sàng cung cấp cho tải.

Phép tính minh họa

Một dự án có tải hàng ngày được hỗ trợ bởi pin là 8 kWh và yêu cầu khả năng hoạt động độc lập trong một ngày. Thiết kế sử dụng độ sâu xả (DoD) khả dụng là 90% và ước tính hiệu suất hệ thống là 90%.

Dung lượng danh định = 8 × 1 ÷ (0,90 × 0,90) = 9,88 kWh

Phép tính này cho thấy dung lượng danh định của cụm pin khoảng 10 kWh trước khi xem xét các biên an toàn bổ sung cho dự án. Việc lựa chọn cuối cùng vẫn phải kiểm tra nhu cầu đỉnh (surge) của bộ biến tần, thời gian sạc lại từ pin mặt trời (PV), nhiệt độ, dung sai lão hóa pin, mức SOC dự trữ và kích thước mô-đun tương thích.

Một ví dụ thứ hai minh họa lý do vì sao các hệ thống ngoài lưới cần thêm bối cảnh. Nếu một căn lều ở vùng xa xôi tiêu thụ 5 kWh mỗi ngày và cần khả năng hoạt động độc lập trong hai ngày dưới cùng các giả định về DoD và hiệu suất:

Dung lượng danh định = 5 × 2 ÷ (0,90 × 0,90) = 12,35 kWh

Phép tính này không tự động nghĩa là cụm pin 12,35 kWh sẽ là thông số kỹ thuật cuối cùng. Nó đặt ra các câu hỏi tiếp theo: Dàn pin mặt trời có thể sạc lại cụm pin này sau hai ngày nhiều mây hay không? Bộ biến tần có đáp ứng được nhu cầu đỉnh của máy bơm hay không? Máy phát điện có nằm trong quy trình vận hành kế hoạch? Điều gì xảy ra vào mùa đông? Việc xác định dung lượng chỉ trở nên đáng tin cậy khi những câu hỏi đó được trả lời.

Để biết thêm về khung lựa chọn công nghệ pin chi tiết hơn, hãy xem [ Pin Lithium tốt nhất cho lưu trữ năng lượng mặt trời ].

__________________________________________________________________________________________________

Các ví dụ về dung lượng pin mặt trời cho các loại khác nhau Ứng dụng

Các ứng dụng khác nhau chủ yếu dựa trên đặc điểm tải và rủi ro vận hành chứ không phải dựa trên nhãn khách hàng. Các ví dụ dưới đây chỉ mang tính tham khảo cho việc lập kế hoạch, không phải là thiết kế hệ thống tiêu chuẩn.

Một hệ thống dân dụng nhỏ có thể có nhu cầu năng lượng khiêm tốn nhưng cần đủ khả năng tăng tải tức thời của bộ biến tần để khởi động tủ lạnh hoặc máy bơm. Một xe RV có thể bị giới hạn về không gian vật lý và diện tích pin mặt trời (PV), khiến việc phục hồi sạc trở nên quan trọng hơn dung lượng danh định. Một cơ sở thương mại ở vùng xa có thể cần dự phòng, khả năng tiếp cận bảo trì và kế hoạch điều độ máy phát điện, ngoài dung lượng pin tính bằng kWh.

Bảng dung lượng tuyệt đối không được dùng như cách rút ngắn báo giá. Chúng hữu ích để định hướng cuộc trao đổi khám phá ban đầu; sau đó, dự án cần chuyển sang lập biểu đồ tải, rà soát hiện trường và kiểm tra tương thích thiết bị.

__________________________________________________________________________________________________

Các yếu tố ảnh hưởng Ảnh hưởng đến việc lựa chọn dung lượng pin mặt trời

Việc lựa chọn dung lượng thay đổi khi biểu đồ tải, năng lượng nguồn, môi trường hoặc chính sách vận hành thay đổi.

Mô hình tiêu thụ năng lượng. Cùng một mức kWh hàng ngày có thể dẫn đến các thiết kế pin khác nhau. khác nhau. Một địa điểm có tải một chiều (DC) ổn định có thể ưu tiên một cấu hình khác so với địa điểm có tải động cơ ngắn hạn nhưng công suất cao. thời điểm sử dụng quan trọng ngang bằng tổng mức tiêu thụ.

Sản lượng tấm pin mặt trời. Một cụm pin chỉ hữu ích nếu mảng pin quang điện (PV) có thể khôi phục mức sạc của nó. Số giờ nắng đỉnh điểm, hướng đặt tấm pin góc nghiêng, bóng râm, bụi bẩn, thời tiết theo mùa, nhiệt độ mảng pin và giới hạn của bộ điều khiển đều ảnh hưởng đến khả năng sạc lại trong nhiều dự án, việc tăng công suất pin quang điện hoặc quản lý tải thường hiệu quả hơn so với việc tăng dung lượng lưu trữ riêng lẻ.

Điều kiện thời tiết. Ngoài- cần xem xét các giai đoạn ít nắng, chứ không phải trung bình hàng năm. Một hệ thống hoạt động tốt trong mùa hè có thể mặt a khác nhau năng lượng cân bằng tại mùa đông .Thị trường dự án có thể cần thêm dung_lượng ,thêm PV ,a máy phát điện ,hoặc a thấp hơn mục tiêu tải trong những giai đoạn đó.

Thời gian dự phòng yêu cầu. Ahệ thống nối lưới thường có thể tối ưu hóa cho các tải thiết yếu và các sự cố ngắn. Một hệ thống độc lập với lưới điện cần có chính sách tự chủ được xác định rõ. Thời gian dự phòng dài hơn làm tăng dung lượng, nhưng đồng thời cũng làm gia tăng nhu cầu về một kế hoạch sạc lại thực tế .

Hóa học pin. Hóa học ảnh hưởng đến độ xả sâu khả dụng (DoD), hiệu suất, hành vi chu kỳ, trọng lượng, bảo trì và nhiệt độ. . LiFePO4 thường được lựa chọn cho chu kỳ năng lượng mặt trời thông thường vì có thể cung cấp dung lượng sử dụng cao và mức bảo trì định kỳ thấp, nhưng mẫu được chọn vẫn phải phù hợp với bộ nghịch lưu, bộ điều khiển, điều kiện khí hậu và mô hình dịch vụ. .

Kế hoạch mở rộng trong tương lai. Các tải bổ sung có thể phát sinh từ điều hòa không khí , làm lạnh, xử lý nước, xưởng thiết bị, cư dân mới, sạc xe điện (EV), hoặc tăng trưởng thương mại. Mở rộng yêu cầu các mô-đun pin tương thích, hệ thống quản lý pin (BMS) giao tiếp, công suất bộ nghịch lưu, không gian vật lý, bảo vệ điện và đủ năng lượng quang điện (PV) để sạc lại ngân hàng lớn hơn.

Đối với các dự án mà tính tự chủ và vận hành từ xa là yếu tố định hướng thiết kế, vui lòng xem [Pin LiFePO4 cho Hệ thống Năng lượng Mặt trời Độc lập ].

__________________________________________________________________________________________________

Tại sao pin LiFePO4 Thường được Sử dụng cho Lưu trữ Năng lượng Mặt trời

LiFePO4 thường được đánh giá cho ứng dụng lưu trữ năng lượng mặt trời vì đặc tính vận hành của nó phù hợp với các hệ thống sạc và xả thường xuyên. Lợi ích không nằm ở một thông số kỹ thuật duy nhất; mà ở cách nhiều đặc tính cùng tác động đến hiệu quả kinh tế của dự án.

Hiệu suất chu kỳ. Việc dịch chuyển năng lượng mặt trời hàng ngày làm tăng số chu kỳ trong suốt vòng đời dự án. LiFePO4 có thể là lựa chọn phù hợp khi pin được dự kiến vận hành thường xuyên, miễn là hệ thống kiểm soát dòng điện, nhiệt độ, trạng thái sạc (SOC) và độ sâu xả (DOD) trong giới hạn cho phép. Người mua nên yêu cầu dữ liệu tuổi thọ chu kỳ kèm điều kiện thử nghiệm, chứ không chỉ một con số tổng quát.

Dung lượng sử dụng được. Một phần dung lượng danh định có thể sử dụng lớn hơn giúp giảm kích thước thực tế của cụm pin cần thiết để cung cấp tải mục tiêu. Điều này ảnh hưởng đến không gian tủ, trọng lượng vận chuyển, thời gian lắp đặt và lượng dự trữ cần thiết để hỗ trợ các tải quan trọng.

Hiệu quả. Hiệu suất pin và hệ thống cao hơn có thể cải thiện tỷ lệ năng lượng PV thu được trong ngày được chuyển thành năng lượng ở phía tải vào thời điểm sau đó. Điều này đặc biệt quan trọng khi diện tích lắp đặt tấm pin bị hạn chế, khoảng thời gian nhận nắng mặt trời ngắn hoặc chi phí vận hành máy phát điện cao.

Bảo trì. LiFePO4 không yêu cầu bổ sung nước điện phân hay sạc cân bằng như các sản phẩm chì-axit ngập nước. Mô hình bảo trì chuyển sang tập trung vào giám sát cảnh báo BMS, xu hướng SOC, nhiệt độ và kết nối truyền thông. kết nối, tình trạng vỏ bọc và hành vi sạc đúng cách.

Các đặc tính này rất hữu ích cho lưu trữ tại nhà, hệ thống trên xe RV, nhà ở ngoài lưới điện, trang trại, trạm viễn thông và nguồn điện từ xa thương mại. Tuy nhiên, chúng không loại bỏ nhu cầu tính toán dung lượng phù hợp. Một cụm pin LiFePO4 có dung lượng quá nhỏ vẫn có thể bị quá tải; một cụm pin có dung lượng quá lớn vẫn có thể không được sạc đầy nếu công suất PV không đủ.

__________________________________________________________________________________________________

Những Sai Lầm Thường Gặp Khi chọn dung lượng pin mặt trời tY

Chỉ lựa chọn dựa trên giá. Giá module thấp nhất chưa chắc đã tương ứng với chi phí năng lượng giao hàng thấp nhất. Hãy so sánh kWh có thể sử dụng, hồ sơ chu kỳ dự kiến, lao động bảo trì, rủi ro thay thế, điều kiện bảo hành, chi phí vận chuyển, chi phí đưa vào vận hành và rủi ro ngừng hoạt động.

Bỏ qua dung lượng có thể sử dụng. Mức đánh giá kWh danh định không giải thích được lượng năng lượng thực tế khả dụng tại tải. Các thiết lập Độ sâu xả (DoD), mức SOC dự trữ, tổn thất hệ thống, nhiệt độ và giới hạn của BMS đều làm thay đổi giá trị vận hành thực tế.

Đánh giá thấp nhu cầu trong tương lai. Một hệ thống được thiết kế cho đèn chiếu sáng và tủ lạnh có thể sau này cần bổ sung máy bơm, điều hòa không khí, xe điện (EV). thiết bị xưởng hoặc tải thương mại. Nếu không lên kế hoạch mở rộng, cụm pin đầu tiên có thể trở thành tài sản bị bỏ phí.

Lựa chọn các thành phần không tương thích. Điện áp pin, dòng định mức của BMS, công suất bộ nghịch lưu, cài đặt MPPT hoặc bộ nghịch lưu lai (hybrid), cáp, aptomat, cầu chì, truyền thông và giám sát phải được đánh giá như một hệ thống tổng thể. Việc không tương thích có thể dẫn đến thất bại khi nghiệm thu, nhảy aptomat do sai sót và tranh chấp về bảo hành.

Không xem xét các điều kiện môi trường. Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ lão hóa. Nhiệt độ thấp có thể hạn chế sạc và giảm công suất khả dụng. Độ ẩm, bụi, muối, rung động và các ràng buộc về khả năng tiếp cận ảnh hưởng đến việc lựa chọn vỏ bảo vệ, quy trình bảo trì và chi phí dịch vụ.

__________________________________________________________________________________________________

Thường xuyên Câu hỏi được đặt

Tôi cần pin dung lượng bao nhiêu kWh cho hệ thống năng lượng mặt trời? Câu trả lời bắt đầu từ mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày được hỗ trợ bởi pin và thời gian dự phòng yêu cầu. Áp dụng độ sâu xả có thể sử dụng (DoD) và dung sai hiệu suất, sau đó kiểm tra công suất đỉnh, khả năng sạc lại từ PV, điều kiện thời tiết và chính sách dự trữ. Một cụm pin 10 kWh có thể phù hợp với một số hệ thống chỉ phục vụ tải thiết yếu, nhưng không đủ cho ngôi nhà lớn hơn hoặc cơ sở hoạt động độc lập trong nhiều ngày.

Làm thế nào để tính kích thước pin mặt trời? Sử dụng công thức lập kế hoạch: năng lượng hàng ngày được pin hỗ trợ nhân với số ngày dự phòng, chia cho DoD có thể sử dụng và hiệu suất hệ thống ước tính. Sau đó xác thực kết quả với khả năng quá tải của bộ biến tần, dòng điện pin, nhiệt độ, sản lượng pin mặt trời (PV) và khả năng mở rộng trong tương lai.

Liệu pin lớn hơn luôn tốt hơn? Không. Cụm pin lớn hơn làm tăng chi phí đầu tư và có thể không được sạc đầy nếu dàn pin mặt trời quá nhỏ hoặc nguồn năng lượng mặt trời yếu. Dung lượng phù hợp cần cân bằng giữa năng lượng có thể sử dụng, sản lượng điện mặt trời, rủi ro mất điện dự phòng, chi phí vận hành và yêu cầu mở rộng.

Một ngôi nhà hoạt động độc lập cần bao nhiêu dung lượng lưu trữ pin? Điều này phụ thuộc vào tải hàng ngày, mức độ tự chủ mong muốn, mùa trong năm, khí hậu tại địa điểm, kích thước hệ thống điện mặt trời (PV), khả năng sẵn có của máy phát điện và sự phân biệt giữa các tải thiết yếu và tải không bắt buộc. Việc tính toán quy mô hệ thống độc lập (off-grid) cần dựa trên điều kiện ánh sáng mặt trời thấp nhất và một chiến lược dự phòng được ghi chép rõ ràng, chứ không chỉ dựa vào sản lượng trung bình hàng năm.