Pin LiFePO4 cho hệ thống năng lượng mặt trời ngoài lưới

Giới thiệu.

Một pin LiFePO4 cho hệ thống năng lượng mặt trời độc lập không đơn thuần là thiết bị thay thế máy phát điện hoặc cụm pin chì-axit. Đây là bộ đệm năng lượng quyết định liệu một dự án năng lượng mặt trời ở vùng xa có thể cung cấp điện ổn định cho tải sau giờ mặt trời lặn, trong điều kiện thời tiết bất ổn và trong các giai đoạn sản lượng điện không khớp với nhu cầu tiêu thụ.

Người lắp đặt và đội ngũ mua hàng thường đối mặt với cùng một thách thức nhưng từ những góc tiếp cận khác nhau. Người lắp đặt phải đảm bảo dàn pin mặt trời, bộ điều khiển, bộ biến tần, cụm pin, hệ thống bảo vệ và nền tảng giám sát vận hành đồng bộ như một hệ thống duy nhất. Còn người mua phải ra quyết định về dung lượng năng lượng sử dụng được, khả năng công suất, thời gian tự chủ (autonomy), phạm vi bảo hành và hỗ trợ dịch vụ mà dự án thực sự cần. Cả hai quyết định này đều trở nên tốn kém nếu dung lượng pin được chọn trước khi hiểu rõ đặc điểm tải.

LiFePO4 đã trở thành lựa chọn phổ biến cho hệ thống năng lượng mặt trời độc lập vì đặc tính xả sâu, dung lượng sử dụng được, khả năng tiếp nhận sạc và hồ sơ bảo trì của nó phù hợp với các hệ thống hoạt động mỗi ngày. Điều này không có nghĩa là mọi sản phẩm LiFePO4 đều thích hợp cho mọi dự án. Một cụm pin cho căn nhà nghỉ cuối tuần, một máy bơm trang trại, một trạm viễn thông hoặc một phòng khám ở vùng sâu vùng xa có thể dùng chung loại hóa học này nhưng lại yêu cầu các thông số kỹ thuật điện và thương mại rất khác nhau.

Hướng dẫn này tập trung vào những câu hỏi mà người mua cần đặt ra khi đánh giá dự án: pin thực hiện chức năng gì, tại sao chọn LiFePO4, hệ thống sử dụng pin như thế nào và cách đánh giá giải pháp pin trước khi phát hành đơn đặt hàng.

__________________________________________________________________________________________________

Pin LiFePO4 cho hệ thống năng lượng mặt trời độc lập là gì?

LiFePO4, hay lithium iron phosphate, là một loại hóa học pin lithium sạc lại thường được dùng trong các ứng dụng yêu cầu pin lưu trữ năng lượng và cung cấp năng lượng đó lặp đi lặp lại qua nhiều chu kỳ sạc – xả. Trong một dự án năng lượng mặt trời độc lập, cụm pin nhận dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin mặt trời năng lượng từ hệ thống quang điện, lưu trữ cho đến khi tải cần sử dụng , và cung cấp năng lượng cho bộ nghịch lưu hoặc tải một chiều khi ánh sáng mặt trời không đủ.

Hóa học chỉ là một lớp trong số sản phẩm. Một giải pháp pin độc lập có thể triển khai cũng bao gồm các tế bào, điện kết nối, Hệ thống quản lý pin (BMS), vỏ bọc, đầu nối, cầu chì hoặc thiết bị bảo vệ bên ngoài giao diện, khả năng giao tiếp, cân nhắc về nhiệt, và tài liệu hướng dẫn giới hạn sạc và xả s.

Cho một hệ thống nhà tích hợp , các chìa khóa câu hỏi is không đơn giản "is it Ắc-quy LiFePO 4?" It is dù các hoàn chỉnh ắc quy giải pháp phù hợp các ứng dụng:

Các tấm pin mặt trời tạo ra năng lượng khi có bức xạ. Th ắc-quy lưu trữ làm cho năng lượng đó có thể được phân phối theo nhu cầu. Bộ biến tần chuyển đổi năng lượng một chiều (DC) đã được lưu trữ thành Điện xoay chiều (AC) để cấp cho các thiết bị gia dụng, máy bơm, tủ lạnh, thiết bị viễn thông và các tải khác. Bộ điều khiển hoặc bộ biến tần lai (hybrid inverter) điều khiển cách năng lượng quang điện (PV) sạc vào ắc-quy. Các chức năng này phải được đồng bộ hóa thông qua voltag e, dòng điện, cài đặt điều khiển và giao tiếp.

Để biết nền tảng công nghệ ắc-quy chi tiết, vui lòng xem [ Pin lithium là gì? ] .

__________________________________________________________________________________________________

Tại sao pin LiFePO4 Phù hợp cho Hệ thống Năng lượng Mặt trời Độc lập Ứng dụng

Chế độ hoạt động độc lập lưới điện khác với chế độ dự phòng. Một pin dự trữ trong tòa nhà nối lưới điện có thể duy trì ở trạng thái sạc cao trong nhiều tuần. Pin hoạt động độc lập lưới điện có thể thực hiện chu kỳ mỗi ngày, phục hồi sau mức phát điện mặt trời không đầy đủ, đáp ứng nhu cầu tải cao vào buổi tối và vận hành tại vị trí mà kỹ thuật viên không thể tiếp cận nhanh chóng. Những điều kiện này khiến hành vi vòng đời và khả năng bảo trì trở nên quan trọng hơn dung lượng danh định. quan trọng hơn dung lượng danh định.

Độ bền chu kỳ chỉ có ý nghĩa trong bối cảnh vận hành thực tế. LiFePO4 được lựa chọn một phần vì khả năng cung cấp số lần sạc – xả cao trong các điều kiện quy định. giá trị thực tiễn đến từ việc hiệu suất chu kỳ đó phù hợp thế nào với việc sử dụng năng lượng mặt trời hàng ngày. Một pin thực hiện chu kỳ ở mức độ vừa phải, luôn duy trì trong giới hạn nhiệt độ cho phép và nhận chế độ sạc đúng sẽ thông thường mang lại kết quả tuổi thọ khác biệt so với cùng mẫu pin đó khi liên tục bị ép tới giới hạn xả trong môi trường khoang nóng.

Khi so sánh các nhà cung cấp, hãy yêu cầu cơ sở kiểm tra tuổi thọ chu kỳ: độ sâu xả (DoD), tốc độ sạc, tốc độ xả, nhiệt độ và định nghĩa về dung lượng còn lại. Một con số chu kỳ mà không nêu rõ các điều kiện này là chưa đủ để so sánh khi mua hàng.

Năng lượng sử dụng được ảnh hưởng đến toàn bộ thiết kế hệ thống. Các hệ thống LiFePO4 thường cho phép sử dụng một tỷ lệ lớn hơn của dung lượng danh định trong hoạt động bình thường so với các hệ thống chì-axit truyền thống. Điều này có thể làm giảm tổng dung lượng danh định tính bằng kWh cần lắp đặt để đạt được dự trữ năng lượng sử dụng được theo mục tiêu. Nó cũng ảnh hưởng đến trọng lượng vận chuyển, diện tích tủ, giá đỡ và lao động lắp đặt.

Đội thiết kế vẫn cần dự trữ dung lượng cho các điều kiện thời tiết xấu, lão hóa pin, điều kiện lạnh và duy trì tải trọng quan trọng. Độ sâu xả sử dụng được cao là một khả năng vận hành, chứ không phải lý do để loại bỏ hoàn toàn biên dự phòng.

Khả năng tiếp nhận sạc ảnh hưởng đến mức độ khai thác điện mặt trời (PV). Trong hệ thống độc lập (off-grid), ắc quy phải có khả năng tiếp nhận năng lượng trong khoảng thời gian mặt trời có sẵn. Các ắc quy LiFePO4 thường có thể sạc hiệu quả khi bộ điều khiển, biến tần, giới hạn của ắc quy và điều kiện nhiệt độ được phối hợp đồng bộ. Điều này giúp các dự án tận dụng tối đa sản lượng điện mặt trời trong những ngày mùa đông ngắn hoặc trong điều kiện thời tiết không ổn định — nhưng chỉ khi công suất PV và thiết bị sạc được lựa chọn đúng kích cỡ.

Bảo trì làm thay đổi chi phí vận hành. Ắc quy chì-axit kiểu ngập nước (flooded lead-acid) có thể yêu cầu bổ sung nước, thực hiện sạc cân bằng (equalization), thông gió và quản lý thông gió, cũng như kiểm tra thường xuyên hơn. LiFePO4 loại bỏ một số nhiệm vụ bảo trì định kỳ này, nhưng không loại bỏ hoàn toàn trách nhiệm bảo trì. Người vận hành vẫn cần kiểm tra nhiệt độ ắc quy, sự kiện từ hệ thống quản lý pin (BMS), hành vi sạc, tình trạng dây cáp, độ sạch của vỏ bọc và xu hướng mức độ sạc (state of charge).

An toàn là một thuộc tính hệ thống. LiFePO4 có đặc tính nhiệt thuận lợi cho lưu trữ cố định, nhưng chỉ riêng thành phần hóa học không đảm bảo an toàn cho dự án. An toàn pin phụ thuộc vào chất lượng tế bào, chức năng của hệ thống quản lý pin (BMS), cài đặt sạc được phê duyệt, dây dẫn và thiết bị bảo vệ có định mức phù hợp, thiết kế buồng chứa, thông gió, tay nghề lắp đặt và quy trình xử lý sự cố hoặc hư hại vật lý.

Đối với người mua đang đánh giá các công nghệ pin cho lưu trữ năng lượng mặt trời hàng ngày, xem [Pin lithium tốt nhất để lưu trữ năng lượng mặt trời ] .

__________________________________________________________________________________________________

Cách hệ thống năng lượng mặt trời độc lập sử dụng pin LiFePO4

Dòng năng lượng trong một hệ thống độc lập ghép nối trực tiếp một chiều (DC) điển hình rất rõ ràng:

Tấm pin mặt trời ↓ Bộ điều khiển sạc ↓ Pin LiFePO4 ↓ Bộ biến tần ↓ Thiết bị tiêu thụ điện

Hoạt động thực tế đằng sau sơ đồ đó cần được quan tâm kỹ hơn. Vào ban ngày, dàn pin quang điện cung cấp điện cho tải một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC) đang hoạt động thông qua bộ điều khiển và bộ nghịch lưu. Khi sản lượng đầu ra của tấm pin vượt quá nhu cầu, năng lượng dư thừa sẽ sạc vào pin. Khi tải vượt quá công suất phát điện hoặc mặt trời lặn, bộ nghịch lưu sẽ lấy điện từ cụm pin. Hệ thống quản lý pin (BMS) hoạt động ở chế độ nền, giám sát điện áp, dòng điện, nhiệt độ và các giới hạn bảo vệ của pin.

Đối với một cabin hoặc trang trại, pin có thể hỗ trợ ánh sáng, làm lạnh, bơm, truyền thông, và chọn quá - Nó. Đối với một mạng viễn thông nơi trú ẩn , it có thể duy trì DC cây trồng tải trọng trong khi giảm máy phát điện bắt đầu . Cho một Xe nhà , it có thể điện DC thiết bị trực tiếp và Máy chủ thiết bị thông qua một biến tần nhỏ gọn. Đối với một địa điểm thương mại xa xôi, ngân hàng có thể là một phần của một châm ngòi chiến lược với các ưu tiên tải và các quy tắc điều khiển máy phát điện.

Nguyên tắc thiết kế cốt lõi là để phù hợp năng lượng và sức mạnh riêng biệt. Năng lượng năng lượng xác định tải có thể chạy bao lâu. Sức mạnh khả năng xác định liệu những tải có thể chạy cùng một lúc. Một dự án có thể có đủ kWh trên giấy và vẫn thất bại nếu yêu cầu xung biến tần hoặc b giới hạn dòng điện ắc quy chưa được xem xét.

Để thảo luận chi tiết hơn về kết nối hệ thống, vui lòng tham khảo [Cách sử dụng ắc quy lithium Với tấm pin mặt trời ] .

__________________________________________________________________________________________________

Như thế nào để chọn ắc quy LiFePO4 phù hợp cho hệ thống ngoài lưới

Việc mua sắm nên bắt đầu bằng bản tóm tắt kỹ thuật, chứ không phải giá mục tiêu. Bản tóm tắt cần xác định đặc điểm tải, m ystem điện áp, ôi trường vận hành, mục tiêu tự chủ, phương pháp lắp đặt, yêu cầu giám sát và lộ trình mở rộng dự kiến. phương pháp lắp đặt, yêu cầu giám sát và lộ trình mở rộng dự kiến.

Bắt đầu với hồ sơ tải. Danh sách tiêu thụ năng lượng hàng ngày bằng kWh và xác định p nhu cầu eak trong kW. Trọng lượng liên tục riêng biệt từ tải trọng gián đoạn và ghi chú động cơ khởi động. Một máy bơm nước có thể tiêu thụ chế độ s năng lượng hàng ngày trong khi tạo ra dự án yêu cầu nhiều nhất đánh dấu sự kiện năng lượng tức thời.

Đối với ước tính sơ bộ: Công suất pin danh nghĩa (kWh) = năng lượng pin hỗ trợ hàng ngày × ngày dự phòng ÷ (có thể sử dụng DoD) × hệ thống ước tính hiệu quả)

Công thức này là công cụ lập kế hoạch, không phải là sự phê duyệt kỹ thuật. Công suất cuối cùng phải tính đến yếu tố nhiệt độ, lão hóa pin, dự trữ sOC, sản lượng điện mặt trời theo mùa và triết lý vận hành đối với máy phát hoặc cắt tải . .

Phù hợp điện áp vào kiến trúc hệ thống. Các hệ thống xe RV nhỏ và hệ thống cabin nhỏ gọn thường sử dụng nền tảng 12 V hoặc 24 V. Các hệ thống độc lập quy mô lớn hơn dành cho hộ gia đình và thương mại thường sử dụng kiến trúc điện áp 48 V hoặc điện áp cao. . . Lựa chọn điện áp ảnh hưởng đến dòng điện, kích thước cáp, lựa chọn biến tần, fa bảo vệ và chiến lược mở rộng.

Người mua nên xác minh xem pin có liên lạc với biến tần thông qua các giao thức được hỗ trợ và liệu inverter nhà cung cấp đã phê duyệt mô hình pin. Khả năng tương thích làm giảm rủi ro cho việc đưa vào sử dụng và một cải thiện hoạt động tầm nhìn.

Xem lại Bộ Quốc phòng, dự phòng, và tự động cùng nhau. Một DoD có thể sử dụng cao có thể cải thiện thực tế giá trị công suất lắp đặt, nhưng dự án vẫn cần một chính sách dự phòng. Một phòng khám từ xa có thể yêu cầu mức dự phòng SOC tối thiểu lớn hơn so với một cabin nghỉ dưỡng. Một trang trại có máy phát điện dự phòng có thể chấp nhận mức dự phòng thấp hơn so với một địa điểm không có hậu cần nhiên liệu. hơn.

Đánh giá môi trường trước khi chọn vỏ bọc. Nhiệt độ, bụi, độ ẩm, muối tiếp xúc, rung động, độ cao và truy cập vào mọi vấn đề. Một phòng pin ở vùng khí hậu sa mạc có nhu cầu khác biệt so với khoang pin xe RV hoặc tủ viễn thông ở vùng lạnh. Hỏi xem hệ thống có cần thông gió cưỡng bức hay không , che chắn năng lượng mặt trời, bảo vệ vỏ bọc đạt chuẩn IP -, bảo vệ sạc ở nhiệt độ thấp,

cảnh báo từ xa, hoặc sưởi ấm tích hợp. cảnh báo từ xa, hoặc sưởi ấm tích hợp.

Lập kế hoạch mở rộng trước khi đặt hàng cái đầu tiên ngân hàng. Việc mở rộng pin phải tuân theo quy định của nhà cung cấp. Tuổi thọ module, mô hình, phần mềm, giao tiếp BMS, cấu hình rack và giới hạn dòng điện tổng có thể xác định xem các module trong tương lai có thể được thêm vào . Các PV mảng pin và sạc lâm sàng phải cũng be có thể bởi phục hồi các lớn hơn ngân hàng .

__________________________________________________________________________________________________

Các yếu tố cần cân nhắc về dung lượng pin LiFePO4 cho các trường hợp khác nhau Ứng dụng

Cùng một loại hóa học pin có thể phục vụ các dự án rất khác nhau. Sự khác biệt thực tế nằm ở đặc điểm năng lượng, nhu cầu công suất, yêu cầu thời gian hoạt động liên tục và mô hình bảo trì.

Một nhỏ cabin có thể sử dụng chỉ một ít kWh qua đêm nhưng cần đủ dự trữ cho âm u cuối tuần . Một Xe nhà có thể có lIMITED phân tích diện tích và giới hạn trọng lượng nghiêm ngặt. Một trang trại có thể tiêu thụ trung bình thấp nhưng tải đỉnh cao từ các máy bơm. Một máy thương mại hệ thống từ xa có thể cần dự phòng, kế hoạch bảo trì và phân biệt rõ mức độ ưu tiên cho các tải quan trọng.

Đối với các nhà phân phối, những khác biệt này ảnh hưởng điều chỉnh bộ sản phẩm. Một dòng pin điện áp thấp duy nhất có thể phù hợp với các đại lý xe RV, trong khi một thang -dựa trên 48V hệ thống có thể be nhiều hơn phù hợp cho người lắp đặt pHỤC VỤ trang trại , từ xa các ngôi nhà , và nhỏ thương mại trang web .

Việc mua sắm nên điều chỉnh định dạng sản phẩm với cHA năng lực lắp đặt và hỗ trợ sau bán hàng của kênh.

Chất axit chì vẫn có thể có ý nghĩa thương mại khi sử dụng đơn giản là, ngân sách vốn là hạn chế, bảo trì được đào tạo là có sẵn, và không gian lắp đặt không phải là một hạn chế. LiFePO4 trở nên hấp dẫn hơn khi hệ thống chu kỳ thường xuyên, site thăm là những vấn đề năng lượng đắt tiền, có thể sử dụng, hoặc trọng lượng và không gian trong tủ bị hạn chế.

So sánh đúng là chi phí cho mỗi chúng ta. số kWh có thể cung cấp được trong suốt vòng đời dự án. Điều này bao gồm các chu kỳ thay thế, vận chuyển, lắp đặt, lao động bảo trì, tiết kiệm nhiên liệu máy phát, rủi ro ngừng hoạt động và chi phí vận hành để duy trì một cụm pin lớn hơn nhằm bảo vệ độ sâu xả (DoD) của pin chì-axit.

__________________________________________________________________________________________________

Những Sai Lầm Thường Gặp Khi lựa chọn pin năng lượng mặt trời cho hệ thống độc lập

Một số sai lầm phổ biến xuất hiện trong đánh giá dự án độc lập.

Công suất được chọn chỉ dựa trên thông số định mức Ah. Ampe-giờ (Ah) gần như không có ý nghĩa nếu thiếu điện áp, sử dụng được Độ xả sâu (DoD) và hiệu suất. Một pin 100Ah ắc quy có thể đại diện rất khác nhau năng lượng giá trị tại 12 V, 24 V, hoặc 51,2 V. So sánh có thể sử dụng kWh tại các được nhắm tới hệ thống cài đặt .

Không tính đến khả năng tăng tải trong tương lai. Một buồng lái sau này có thể lắp thêm máy bơm nước, dụng cụ xưởng, tủ lạnh, điều hòa không khí, hoặc xe điện (EV) sạc. Một cơ sở thương mại có thể lắp thêm thiết bị giám sát hoặc tải sản xuất. Việc chọn hệ thống không mở rộng được có thể biến một nâng cấp nhỏ thành việc thay thế toàn bộ.

Các thành phần được xác định độc lập. Pin điện áp, dòng điện của hệ thống quản lý pin (BMS), công suất bộ biến tần, điều khiển tấm pin quang điện (PV) khả năng của con lăn, thiết kế cáp, các cầu chì, hệ thống truyền thông và giám sát phải được xem xét như một hệ thống tổng thể. Một đèn nhấp nháy pin không thể bù đắp cho việc bộ biến tần có công suất quá nhỏ hoặc chế độ sạc không tương thích.

Điều kiện khí hậu được coi là yếu tố liên quan đến lắp đặt. Nhiệt độ ảnh hưởng đến tuổi thọ, khả năng tiếp nhận sạc, dung lượng sử dụng được và yêu cầu về vỏ bọc. các giới hạn khi sạc ở nhiệt độ cao hoặc thấp cần được giải quyết trước pin được giao tại hiện trường.

Giá được xem là tiêu chí chính để đánh giá. Giá pin thấp nhất có thể che giấu năng lượng sử dụng thực tế thấp hơn, số chu kỳ hoạt động ít hơn trong điều kiện thực tế, hỗ trợ địa phương hạn chế, khả năng liên lạc yếu hoặc điều khoản bảo hành nghiêm ngặt. Việc mua sắm cần so sánh hiệu suất kỹ thuật và nghĩa vụ hỗ trợ cùng với giá cả.