Kako določiti velikost banke sončnih baterij (formula + primeri)

Katero formulo za določanje velikosti sončne baterije bi morali uporabiti?

Pravilno izhodišče je odvisno od tega, kaj naj bi baterija naredila. Preden izberete izdelek, ugotovite, ali je projekt za varnostno kopiranje izpadov, polno-odsotnost-delovanje omrežja ali dnevno lastno-porabo sončne energije. Za širšo-primerjavo na ravni sistema preglejtekonfiguracije v-omrežju, izven-omrežja in hibridne konfiguracije solarnega sistema.

Formula za velikost domače rezervne baterije

Najprej izračunajte AC energijo, ki jo morajo prejeti zaščitene obremenitve:

Zahtevana energija obremenitve (kWh)=povprečna kritična obremenitev (kW) × rezervni čas (ure)

Nato izračunajte nominalno kapaciteto baterije:

Nazivna kapaciteta baterije (kWh)=zahtevana energija obremenitve × konstrukcijska rezerva ÷ uporabna frakcija baterije ÷ učinkovitost dobave

Formula za dimenzioniranje banke sončnih baterij zunaj-omrežja

Za-sistem zunaj omrežja, ki mora delovati ponoči ali v obdobjih šibke sončne proizvodnje:

Nazivna zmogljivost akumulatorja (kWh)=dnevna projektirana obremenitev (kWh/dan) × dnevi avtonomije × načrtna rezerva ÷ uporabna frakcija baterije ÷ učinkovitost dobave

Formula za lastno-porabo sončne energije

Ocenite količino dnevne sončne energije, ki jo je mogoče shraniti, in količino večerne ali nočne obremenitve, ki jo lahko porabi. Praktični cilj-premikanja energije je običajno manjša od teh dveh vrednosti:

Ciljna premaknjena energija=nižja od pričakovanega sončnega presežka ali načrtovane obremenitve po-sončnem zahodu

Nato prilagodite cilj za uporabno kapaciteto baterije in veljavne izgube pretvorbe. Arhitektura sistema je pomembna, kerAC{0}}povezano in DC-skladiščenje baterijizgube pretvorbe na različnih točkah energijske poti.

Spremenljivke in enote formule banke sončne baterije

Za vsako fizikalno količino uporabite en izraz. Mešanje moči bremena z energijo bremena je eden najpogostejših vzrokov za napačen rezultat.

Moč v kW določa, koliko obremenitve lahko sistem prenese v enem trenutku. Energija v kWh določa, kako dolgo lahko prenese to obremenitev. Razlika je podrobneje pojasnjena v tem priročnikukW proti kWh pri shranjevanju energije baterije.

Določite, kaj mora narediti baterija

Varnostna kopija doma v sili

Domači varnostni sistem bi se moral začeti z zaščitenim-seznamom obremenitev, ne pa s skupno letno ali dnevno porabo električne energije v gospodinjstvu. Določite tokokroge, ki morajo ostati na voljo, pričakovano trajanje izpada in naprave, ki lahko delujejo hkrati.

Solarni paneli ne zagotavljajo samodejno rezervne energije med izpadom omrežja. Sistem potrebuje opremo, zasnovano za varen odklop od omrežja in oblikovanje otočnega električnega sistema. Ameriško ministrstvo za energijo pojasnjuje to operativno zahtevo v svojemsončne in odpornosti vodenje.

Polno-izključen-omrežni napajalnik

Baterija izven-omrežja mora pokrivati ​​obdobja, ko je sončna proizvodnja pod obremenitvijo. Zasnova običajno upošteva povpraševanje čez noč, sezonska zmanjšanja sončne energije, zaporedna oblačna obdobja, porabo pretvornika v stanju pripravljenosti, občasne črpalke, razpoložljivost generatorja in možnosti-razbremenitve.

Shranjevanje in sončna proizvodnja morata biti dimenzionirana skupaj. Večja baterija ne izboljša odpornosti, če solarni niz ali generator ne more nadomestiti energije, odvzete iz njega. Za dodaten kontekst si oglejte, kako asistem za shranjevanje sončne energije usklajuje proizvodnjo, shranjevanje in obremenitve.

Dnevna lastna-poraba sončne energije

Baterija-na lastno porabo hrani odvečno dnevno sončno energijo za kasnejšo uporabo. Uporabna zmogljivost je omejena s količino sončnega presežka, ki je na voljo za polnjenje, in količino večernega ali nočnega povpraševanja, ki je na voljo za praznjenje. Nekaj ​​dni shranjevanja lahko ostane premalo izkoriščenih v sistemu, ki proizvede le skromen dnevni presežek.

Izračunajte obremenitve, ki jih dejansko potrebujete

Preden izberete baterijo, ustvarite tabelo obremenitev. Uporabite izmerjeno energijo, kadar koli je to praktično, zlasti za opremo, ki se ciklično vklaplja in izklaplja.

Ta tabela je ilustrativen potek dela,-ki temelji na meritvah, ne univerzalni profil gospodinjstva. Vsako vrednost zamenjajte s projektnimi podatki.

Uporabite praktični merilni protokol

1. Če je mogoče, merite priklopljene naprave vsaj 24 do 72 ur.
2. Za prepoznavanje 24-urne osnovne obremenitve in najvišjega trajnega povpraševanja uporabite podatke o nadzoru pretvornika ali intervalih uporabe.
3. Ločeno beležite sezonske obremenitve, vključno z ogrevanjem, hlajenjem, razvlaževanjem in črpanjem vode.
4. Preverite zagonski tok-motorja v dokumentaciji opreme ali naj ga izmeri usposobljen strokovnjak.
5. Uporabite reprezentativno obdobje visoke-obremenitve namesto primernega dneva nizke-porabe.

Urad DOEMetoda vrednotenja sistema za shranjevanje energije baterijepoudarja vrednost izmerjenih časovnih-zaporedij podatkov za ocenjevanje dejanske zmogljivosti shranjevanja energije. Enako načelo izboljša predhodno oceno obremenitve: izmerjeni profili so običajno bolj uporabni kot ena mesečna skupna vrednost.

Ločite kritične, prilagodljive in izključene obremenitve

• Kritične obremenitve:oprema, ki mora delovati celotno projektno obdobje.
• Prilagodljive obremenitve:oprema, ki lahko deluje manj ur ali le, ko je na voljo sončna energija.
• Izključene obremenitve:oprema, ki bo med izpadom ali -obdobjem nizke energije ostala izklopljena.

Električno uporovno ogrevanje, centralna klimatska naprava, veliki grelniki vode, električno kuhanje, sušilniki perila in polnjenje električnih vozil lahko prevladujejo pri zahtevah glede shranjevanja. Odstranitev ali načrtovanje ene visoko{1}}energijske obremenitve lahko zmanjša velikost baterije bolj kot odstranitev številnih majhnih elektronskih naprav.

Izberite varnostne ure ali dneve avtonomije

Ure rezervnega dela za dom-povezan z omrežjem

Izberite cilj na podlagi lokalnih vzorcev izpadov in storitve, ki jo mora zagotavljati baterija: kratka prekinitev, en večer, izpad čez noč, en cel dan ali daljša izredna situacija. Odločite se, ali bo solarno polnjenje na voljo, ko omrežje ne deluje, in ali sistem služi zaščiteni-električni plošči ali celotni zgradbi.

Dnevi avtonomije za sistem brez-omrežja

Avtonomija je čas, v katerem lahko baterija brez zadostnega polnjenja vzdrži projektno obremenitev. Izberite ga glede na sezonske sončne razmere, pričakovana oblačna obdobja, zanesljivost generatorja, razpoložljivost goriva, možnosti-razbremenitve, dostop do lokacije in posledice, če zmanjka energije.

Oddaljeno mesto brez zanesljivega rezervnega vira morda potrebuje več prostora za shranjevanje kot lastnina s samodejnim generatorjem. Pravilno število dni avtonomije je torej projektna odločitev in ne fiksen odstotek industrije.

Uporabite profil intervalne obremenitve, ko je na voljo

Vsak od dveh domov lahko porabi 10 kWh na dan, vendar potrebujeta različne baterije in pretvornike. Energijo lahko porabimo postopoma; drugi lahko hkrati poganja črpalko, mikrovalovno pečico in klimatsko napravo. Dnevna kWh je lahko podobna, medtem ko sta konični kW in udarni tok zelo različna.

Izračunajte uporabno kapaciteto baterije z DoD, Efficiency in Reserve

Uporabite uporabno zmogljivost proizvajalca

Globina praznjenja opisuje, kolikšen del nazivne zmogljivosti se odstrani med ciklom. Za predhodno dimenzioniranje uporabite dovoljeno delovno območje proizvajalca baterije ali navedeno uporabno energijo namesto uporabe enega univerzalnega odstotka.

Če baterija z 10 kWh deluje v 90-odstotnem uporabnem obsegu, zagotavlja 9 kWh uporabne enosmerne energije baterije, preden se upoštevajo druge izgube v smeri toka:

10 kWh × 0.90=9 kWh

Garancijski pogoji,--omejitve stanja napolnjenosti, stopnja praznjenja, starost baterije, temperatura, nastavitve vdelane programske opreme in želena življenjska doba lahko spremenijo praktično operacijsko okno.

Uporabite pravilno meritev učinkovitosti

Za čas izpada je ustrezna vrednost običajno enosmerna učinkovitost od shranjene energije baterije do zaščitenih obremenitev. Učinkovitost povratne- vožnje vključuje tako polnjenje kot praznjenje in je ne bi smeli samodejno nadomestiti v-izračunu enosmernega časa delovanja.

Preverite tudi, ali je objavljena uporabna energija izdelka izmerjena na strani DC ali dobavljena na strani AC. Če proizvajalec že navaja uporabno izmenično energijo, lahko ponovno odštevanje izgub pretvornika podvoji-štetje iste izgube.

Nacionalni laboratoriji SandiaPriročnik za shranjevanje električne energije DOE/EPRIponuja širši tehnični kontekst o zmogljivosti shranjevanja, moči, energiji, učinkovitosti in-zasnovi za posamezne aplikacije.

Uporabite prozoren rob oblikovanja

Načrtovana rezerva lahko pokrije skromno negotovost, majhne prihodnje obremenitve, zmanjšanje zmogljivosti skozi čas in manjše napake v ocenah časa delovanja. Izrecno ga navedite kot množitelj, na primer 1,10 za 10-odstotni dodatek.

Rob ne sme prikrivati ​​slabih podatkov o obremenitvi. Najprej izboljšajte oceno obremenitve, nato dodajte namerno rezervo.

Preverite temperaturo in pogoje namestitve

Temperatura lahko vpliva na uporabno zmogljivost, sprejemljivost polnjenja, moč praznjenja, obnašanje BMS in življenjsko dobo. Preglejte najnižjo temperaturo polnjenja, najnižjo temperaturo praznjenja, krivulje znižanja moči, vgrajeno-ogrevanje, oceno ohišja, zahteve za hlajenje ali prezračevanje in omejitve za notranjo ali zunanjo namestitev.

Ne uporabljajte enega faktorja hladnega{0}}vremena za vsako litijevo baterijo. Kemija, zasnova celice, toplotno upravljanje in nastavitve BMS se razlikujejo. Ta pregleddelovna temperaturna območja litijeve baterijelahko pomaga prepoznati podatke o izdelku, ki jih je treba preveriti.

Pretvorite kWh v Ah in izberite 12V, 24V ali 48V

Energija baterije je lahko navedena v kilovatnih-urah, medtem ko so nekateri sistemi opisani v amper-urah. Razmerje je:

Energija (Wh)=napetost (V) × zmogljivost (Ah)

Zato:

Kapaciteta (Ah)=energija (kWh) × 1.000 ÷ nazivna sistemska napetost

Te vrednosti amp{0}}ur predstavljajo približno enako nazivno energijo. Višja napetost zmanjša tok, potreben za zagotavljanje enake moči, kar lahko zmanjša velikost prevodnika in padec napetosti, če je sistem pravilno zasnovan.

Kako izbrati sistemsko napetost

• 12V:običajno v majhnih sistemih DC in skromnih mobilnih aplikacijah.
• 24V:pogosto se uporablja v srednjih mobilnih sistemih, kabinah, pomorskih sistemih in manjših inverterskih napravah.
• 48V:običajno v večjih stacionarnih sistemih, ker se lahko enaka moč zagotovi pri nižjem toku kot pri 12 V ali 24 V.

Napetost je arhitekturna odločitev. Baterija, razsmernik, krmilnik polnjenja, zaščitne naprave, vodniki, komunikacije in vse enosmerne-tokovne obremenitve morajo biti združljivi. Večji sistemi lahko uporabljajo tudi namensko-zasnovanevisokonapetostne-baterije za shranjevanje energije, ki jih ne bi smeli obravnavati kot preproste razširitve 48V DIY banke.

Preverite moč pretvornika, zagonsko napetost in omejitve BMS

Banka baterij ima lahko dovolj kWh in še vedno ne more zagnati ali upravljati zahtevane opreme. Zmogljivost določa čas delovanja. Omejitve moči in toka določajo, ali sistem sploh lahko služi obremenitvi.

Preverite stalno napajanje

Dodajte bremena, ki lahko delujejo sočasno. Neprekinjena izhodna moč pretvornika mora preseči pričakovano povpraševanje pod veljavno temperaturo in pogoji delovanja.

Ocenite tok na-strani baterije z:

Enosmerni tok (A) ≈ AC obremenitvena moč (W) ÷ napetost akumulatorja (V) ÷ učinkovitost pretvornika

Na primer, obremenitev AC z močjo 4000 W, ki se napaja iz 48 V baterije prek pretvornika z 92 % učinkovitostjo, zahteva približno:

4,000 ÷ 48 ÷ 0.92 ≈ 90.6 A

Banka baterij, BMS, zbiralke, kabli, varovalke, odklopniki in priključki morajo biti zasnovani za veljavni tok.

Preverite zagon motorja in kompresorja

Črpalke za vodnjake, hladilniki, zamrzovalniki, klimatske naprave, delavniška orodja in zračni kompresorji lahko med zagonom porabijo bistveno več energije kot med običajnim delovanjem. Preverite:

• Prenapetostna moč inverterja
• Dovoljeno trajanje prenapetosti
• Omejitev in trajanje koničnega-toka baterije BMS
• Padec napetosti med zagonom
• Ocene prevodnika in-zaščitne naprave
• Ali se lahko več obremenitev začne hkrati

Število vrhov brez trajanja ne zadostuje. Sistem, ki lahko proizvede zelo visoko moč za delček sekunde, morda še vedno ne uspe zagnati motorja, ki potrebuje povišan tok za nekaj sekund.

Preverite BMS baterije in vzporedne meje

Za vsak predlagani modul preglejte največji neprekinjeni tok praznjenja, najvišji tok praznjenja, dovoljeno trajanje konice, največji polnilni tok, priporočeno območje pretvornika, največje število vzporednikov, odobreno postavitev ožičenja in komunikacijsko združljivost.

Vzporedni moduli ne delijo vedno popolno toka. Dolžina kabla, upor priključka, temperatura, stanje napolnjenosti in stanje modula lahko vplivajo na delitev toka. Uporabite zbiralko, ki jo je odobril proizvajalec, ali napeljavo enake-dolžine.

Izračunajte število baterijskih modulov in zmogljivost polnjenja

Izračunajte število baterijskih modulov

Ko je znana zahtevana nazivna zmogljivost:

Število modulov=zahtevana nazivna zmogljivost ÷ nazivna zmogljivost na združljiv modul

Zaokrožite na odobreno celotno konfiguracijo-modula.

Če zasnova zahteva 14,2 kWh in je en združljiv modul ocenjen na 5,12 kWh:

14.2 ÷ 5.12 = 2.77

Za izračun zmogljivosti so torej potrebni vsaj trije moduli, ki zagotavljajo 15,36 kWh nazivne energije. Končni izbor mora prestati preverjanje moči, BMS, vzporedne povezave, pretvornika, napetosti, komunikacij in namestitve.

Preverite, kako hitro je mogoče ponovno napolniti baterijo

Najprej ocenite energijo, ki jo je treba vrniti v baterijo:

Ponovno polnjenje energije v baterijo ≈ odvzeta energija baterije ÷ učinkovitost polnjenja

Nato ocenite najboljši{0}}čas polnjenja:

Čas polnjenja (ure) ≈ energija polnjenja (kWh) ÷ povprečna moč polnjenja baterije (kW)

Za sistem-napolnjenega s sončno energijo ne uporabljajte napajanja z imensko tablico polja, kot da bi bilo na voljo neprekinjeno. Preverite pričakovano mesečno ali sezonsko proizvodnjo, dnevne obremenitve, striženje, senčenje, temperaturo in omejitve-krmilnika polnjenja. TheKalkulator NREL PVWattslahko zagotovi-lokacijsko oceno proizvodnje fotovoltaične energije za ta korak preverjanja.

Za zasnovo zunaj{0}}omrežja mora pričakovana sončna proizvodnja pokrivati ​​dnevne obremenitve in energijo, potrebno za obnovitev baterije po izpraznitvi. Če se baterija ne more obnoviti pred naslednjim slabim-sončnim obdobjem, samo povečanje prostora za shranjevanje ne bo rešilo težave z zanesljivostjo.

Tabela velikosti banke sončnih baterij

Naslednja tabela uporablja en dan avtonomije, 90-odstotni delež uporabne baterije, 92-odstotno učinkovitost dobave in 10-odstotno mejo zasnove. To je le primer.

Sprememba katere koli predpostavke spremeni rezultat. Nižja uporabna frakcija, nižja učinkovitost, daljša avtonomna doba ali večja rezerva poveča zahtevano nazivno zmogljivost.

Primeri velikosti delujoče sončne baterije

1. primer: Majhna kabina brez-mreže

Predpostavimo:

• Dnevna konstrukcijska obremenitev: 2,8 kWh
• Avtonomija: 1,5 dni
• Uporabna frakcija baterije: 90%
• Učinkovitost dostave: 92%
• Oblikovalska marža: 10 %

Zahtevana nazivna zmogljivost=2.8 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 5,58 kWh

Pri nazivnem 24V:

5,58 × 1000 ÷ 24 ≈ 233 Ah

Naslednji korak je izbira odobrene konfiguracije modula nad 5,58 kWh in preverjanje, ali pretvornik, tokovne omejitve akumulatorja in sezonski vir polnjenja podpirajo obremenitve kabine.

Primer 2: Essential Home Backup

Predpostavimo, da imajo zaščitene obremenitve povprečno 1,2 kW in morajo delovati osem ur.

Zahtevana energija obremenitve=1.2 kW × 8 ur=9.6 kWh

Z uporabo 90-odstotne uporabne frakcije, 92-odstotne učinkovitosti dostave in 10-odstotne marže:

Zahtevana nazivna zmogljivost=9.6 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 12,75 kWh

Ta rezultat obravnava čas delovanja energije. To ne dokazuje, da lahko baterija in pretvornik zaženeta največji motor ali podpirata največjo sočasno obremenitev.

Primer 3: Od tabele izmerjenih obremenitev do števila modulov

Z uporabo zgornje ilustrativne tabele izmerjenih obremenitev:

• Dnevna kritična-energija obremenitve: 3,71 kWh
• Avtonomija: 1,5 dni
• Uporabna frakcija baterije: 90%
• Učinkovitost dostave: 92%
• Oblikovalska marža: 10 %

Zahtevana nazivna zmogljivost=3.71 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 7,39 kWh

Če je odobreni baterijski modul ocenjen na 5,12 kWh:

7.39 ÷ 5.12=1.44 modulov

Zasnova zahteva vsaj dva modula po kapaciteti, za nominalno 10,24 kWh. Preden sprejmete to konfiguracijo, preverite stalen tok dveh-modulov, zagonsko napetost, polnilni tok, vzporedno odobritev in komunikacije pretvornika.

Kako dolgo bo zdržala 10 kWh baterija?

Čas delovanja je odvisen od uporabne energije, dobavljene obremenitvam, ne le od nazivne vrednosti. Z nominalno baterijo 10 kWh, 90-odstotno uporabno frakcijo in 92-odstotno učinkovitostjo dobave:

Uporabna AC energija ≈ 10 × 0,90 × 0.92=8.28 kWh

Te vrednosti predpostavljajo enakomerno povprečno obremenitev in ne vključujejo dodatnega znižanja temperature, staranja, rezerve BMS ali-posebnih omejitev opreme.

Dimenzioniranje baterije LiFePO4 v primerjavi s svinčeno-kislinsko baterijo

Kemija baterije vpliva na to, kako se nazivna zmogljivost, stopnja praznjenja, zahteve za polnjenje, vzdrževanje in pogoji namestitve prevedejo v uporabno zmogljivost sistema. Za širšo primerjavo jih preglejterazlične vrste baterij za shranjevanje energije.

Za svinčeve-kislinske baterije uporabite proizvajalčeve krivulje praznjenja in nazivno-urno zmogljivost. Preprosta pretvorba Ah pri nazivni napetosti lahko preceni razpoložljivo energijo, ko je praznjelni tok visok.

Pogoste napake pri določanju velikosti sončne baterije

• Dvakratno množenje s časom:če je energija obremenitve že izražena v kWh, je ne pomnožite znova z rezervnimi urami.
• Zamenjava kW z kWh:shranjena energija in dobavna moč sta ločeni specifikaciji.
• Uporaba skupne porabe gospodinjstva za osnovno varnostno kopiranje:velikosti od zaščitenih obremenitev, ko načrt ni varnostna kopija celega-doma.
• Uporaba vatov na tablici kot povprečna poraba:kolesarska oprema pogosto porabi manj energije, kot nakazuje njena največja poraba.
• Ignoriranje porabe v stanju pripravljenosti:neprekinjena obremenitev 40 W porabi 0,96 kWh na dan.
• Uporaba učinkovitosti-povratnega potovanja v-enosmernem izračunu brez preverjanja:uskladite vrednost učinkovitosti z izračunano energijsko potjo.
• Prezr{0}}zagon motorja:zadostna količina kWh ne zagotavlja uspešnega zagona črpalke ali kompresorja.
• Načrtovanje za-letne povprečne sončne razmere:Zanesljivost izven-omrežja običajno nadzira najmanj ugodna sezona.
• Ob predpostavki, da je baterije vedno mogoče dodati pozneje:razširitev je lahko omejena glede na starost, stanje napolnjenosti, vdelano programsko opremo, komunikacije, omejitve pretvornika ali pravilnik proizvajalca.
• Ignoriranje časa polnjenja:baterija, ki se ne more obnoviti pred naslednjim obdobjem praznjenja, ni prožna zasnova.

Varnost, obseg in uredniška metodologija

Ta članek ponuja okvir za predhodni izračun za primerjavo zahtev glede zmogljivosti baterije. To ni risba električnega načrta, priročnik za namestitev,-pregled skladnosti s kodo ali nadomestek za-inženiring, specifičen za izdelek.

Metoda izračuna ločuje obremenitveno moč, obremenitveno energijo, nazivno zmogljivost, uporabno zmogljivost, učinkovitost dobave in konstrukcijsko rezervo, tako da je mogoče preveriti vsako predpostavko. Delovni primeri razkrivajo svoje predpostavke in jih ne bi smeli obravnavati kot univerzalna priporočila za izdelke.

Končno izbiro in namestitev opreme mora pregledati usposobljen strokovnjak, ki je seznanjen z veljavnimi lokalnimi električnimi, gradbenimi in požarnimi zahtevami. V ZDA UL pojasnjuje, daUL 9540 sisteme in opremo za shranjevanje energije ocenjuje kot integrirane sisteme, vključno z baterijami, pretvorbo energije, krmiljenjem, zaščito in komunikacijo.

pogosta vprašanja