Како одредити величину банке соларних батерија (формула + примери)

Коју формулу за одређивање величине соларне батерије треба да користите?

Исправна почетна тачка зависи од тога шта се очекује од батерије. Пре него што изаберете производ, утврдите да ли је пројекат за резервну копију у случају нестанка, пуно-искључено-рад на мрежи или дневну соларну потрошњу{3}}. За шире поређење{5}}системског нивоа, прегледајтена-мрежу, ван{1}}мрежу и хибридне конфигурације соларног система.

Формула за величину кућне резервне батерије

Прво израчунајте наизменичну енергију коју заштићена оптерећења морају да приме:

Потребна енергија оптерећења (кВх)=просечно критично оптерећење (кВ) × резервно време (сати)

Затим израчунајте номинални капацитет батерије:

Номинални капацитет батерије (кВх)=потребна енергија оптерећења × дизајнерска маргина ÷ употребљиви удео батерије ÷ ефикасност испоруке

Формула за{0}}одређивање величине банке соларних батерија у мрежи

За систем ван{0}}мреже који мора да ради током ноћи или периода слабе соларне производње:

Номинални капацитет батерије (кВх)=дневно пројектовано оптерећење (кВх/дан) × дани аутономије × маргина дизајна ÷ употребљиви удео батерије ÷ ефикасност испоруке

Формула за соларну сопствену{0}} потрошњу

Процијените количину дневне сунчеве енергије која се може ускладиштити и количину вечерњег или ноћног оптерећења које може да је искористи. Практичан циљ{1}}промена енергије је обично мања од ове две вредности:

Циљна померена енергија=што је ниже од очекиваног соларног вишка или планирано након-оптерећења након заласка сунца

Затим подесите циљ за употребљиви капацитет батерије и применљиве губитке конверзије. Архитектура система је важна јерАЦ{0}}спојена и ДЦ-спојена батерија за складиштењепоставите губитке конверзије у различитим тачкама енергетског пута.

Променљиве и јединице формуле банке соларних батерија

За сваку физичку величину користите по један термин. Мешање снаге оптерећења са енергијом оптерећења један је од најчешћих узрока нетачних резултата.

Снага у кВ одређује колико оптерећење систем може да издржи у једном тренутку. Енергија у кВх одређује колико дуго може да издржи то оптерећење. Разлика је даље објашњена у овом водичу закВ у односу на кВх у складишту енергије батерије.

Дефинишите шта батерија мора да ради

Хитна кућна резервна копија

Кућни резервни систем треба да почне са заштићеном{0}}листом оптерећења, а не са укупном годишњом или дневном потрошњом електричне енергије у домаћинству. Идентификујте кола која морају остати доступна, очекивано трајање нестанка и уређаје који могу да раде у исто време.

Соларни панели не обезбеђују аутоматски резервно напајање током нестанка мреже. Систему је потребна опрема дизајнирана да се безбедно искључи из мреже и формира острвски електрични систем. Министарство енергетике САД објашњава овај оперативни захтев у свомупутства за соларну енергију и отпорност.

Пуно-искључено{1}}напајање из мреже

Батерија без{0}}мреже мора да покрије периоде када је соларна производња испод оптерећења. Дизајн обично узима у обзир потражњу преко ноћи, сезонска смањења соларне енергије, узастопне облачне периоде, потрошњу инвертера у стању приправности, испрекидане пумпе, доступност генератора и опције-спуштања оптерећења.

Складиштење и соларна производња морају бити заједно величине. Већа батерија не побољшава отпорност ако соларни низ или генератор не могу заменити енергију уклоњену из њега. За додатни контекст, погледајте како аСистем за складиштење соларне енергије координира производњу, складиштење и оптерећења.

Дневна соларна само{0}}потрошња

Батерија{0}}самосталне потрошње складишти вишак дневне сунчеве енергије за каснију употребу. Корисни капацитет је ограничен како количином соларног вишка доступног за пуњење, тако и количином вечерње или ноћне потражње доступне за пражњење. Неколико дана складиштења може остати недовољно искоришћено у систему који производи само скроман дневни вишак.

Израчунајте оптерећења која су вам заиста потребна

Направите табелу оптерећења пре него што изаберете батерију. Користите измерену енергију кад год је то практично, посебно за опрему која се укључује и искључује.

Ова табела је илустративни ток посла заснован на мерењу{0}}а, а не универзални профил домаћинства. Замените сваку вредност подацима о пројекту.

Користите практични протокол за мерење

1. Мерите укључивање{0}}уређаја најмање 24 до 72 сата када је то могуће.
2. Користите надзор инвертера или податке о интервалима комуналних услуга да бисте идентификовали 24-часовно основно оптерећење и највећу одрживу потражњу.
3. Забележите сезонска оптерећења одвојено, укључујући грејање, хлађење, одвлаживање и пумпање воде.
4. Проверите -стартну струју мотора из документације опреме или нека измери квалификованог стручњака.
5. Користите репрезентативан период високог{0}}учитавања, а не згодан дан ниске{1}}потрошње.

ДОЕ'сМетода процене система за складиштење енергије батеријенаглашава вредност измерених временских{0}}података за процену стварних перформанси складиштења енергије. Исти принцип побољшава прелиминарну процену оптерећења: измерени профили су обично кориснији од једног месечног укупног износа.

Одвојите критична, флексибилна и искључена оптерећења

• Критична оптерећења:опрема која мора да ради током целог пројектованог периода.
• Флексибилна оптерећења:опрема која може да ради мање сати или само док је соларна производња доступна.
• Искључена оптерећења:опрема која ће остати искључена током нестанка или периода ниске{0}}енергије.

Електрично отпорно грејање, централна климатизација, велики бојлери, електрично кување, машине за сушење веша и ЕВ пуњење могу доминирати захтевима за складиштење. Уклањање или заказивање једног високог{1}}оптерећења може да смањи величину батерије више него да елиминише многе мале електронске уређаје.

Изаберите Резервни сати или дани аутономије

Резервни сати за мрежу{0}}повезан дом

Изаберите циљ на основу локалних образаца нестанка и услуге коју батерија мора да обезбеди: кратак прекид, једно вече, прекид рада преко ноћи, један цео дан или дужи хитни случај. Одлучите да ли ће соларно пуњење бити доступно док мрежа не ради и да ли систем служи заштићеној-плоче за оптерећење или целој згради.

Дани аутономије за Офф{0}}мрежни систем

Аутономија је период током којег батерија може да издржи пројектовано оптерећење без довољног пуњења. Изаберите га на основу сезонских соларних услова, очекиваних облачних периода, поузданости генератора, доступности горива, опција-распуштања оптерећења, приступа сајту и последица нестанка енергије.

Удаљеној локацији без поузданог извора резервне копије можда ће бити потребно више простора за складиштење од имовине са аутоматским генератором. Тачан број дана аутономије је стога одлука пројекта, а не фиксни проценат индустрије.

Користите профил интервалног оптерећења када је доступан

Два дома могу да троше по 10 кВх дневно, али захтевају различите батерије и претвараче. Енергију се може користити постепено; други може истовремено да покреће пумпу, микроталасну пећницу и клима уређај. Дневни кВх може бити сличан, док су вршни кВ и ударна струја веома различити.

Израчунајте употребљиви капацитет батерије користећи ДоД, ефикасност и резерву

Користите употребљиви капацитет произвођача

Дубина пражњења описује колико се називног капацитета уклања током циклуса. За прелиминарну димензионисање користите дозвољени радни опсег произвођача батерије или наведену употребну енергију уместо да примењујете један универзални проценат.

Ако батерија од 10 кВх ради у опсегу од 90% употребљивости, она обезбеђује 9 кВх употребљиве енергије једносмерне батерије пре него што се узму у обзир други губици низводно:

10 кВх × 0.90=9 кВх

Услови гаранције, ограничења стања{0}}-напуњености, брзина пражњења, старост батерије, температура, подешавања фирмвера и жељени век трајања могу да промене практичан радни период.

Користите исправну метрику ефикасности

За време рада у прекиду, релевантна вредност је обично једно-ефикасност од ускладиштене енергије батерије до заштићених оптерећења. Ефикасност повратног-врата укључује и пуњење и пражњење и не треба је аутоматски заменити у једносмерном-калкулацији времена рада.

Такође проверите да ли се објављена употребљива енергија производа мери на страни једносмерне струје или се испоручује на страни наизменичне струје. Ако произвођач већ наводи употребљиву енергију наизменичне струје, поновно одузимање губитака претварача може дупло-рачунати исти губитак.

Националне лабораторије СандиаДОЕ/ЕПРИ Приручник за складиштење електричне енергијепружа шири технички контекст о перформансама складиштења, снази, енергији, ефикасности и{0}}специфичном дизајну апликације.

Примените маргину транспарентног дизајна

Маржа пројектовања може покрити скромну несигурност, мала будућа оптерећења, смањење капацитета током времена и мање грешке у проценама времена рада. Наведите то експлицитно као множитељ, као што је 1,10 за додатак од 10%.

Маргина не би требало да сакрије лоше податке о оптерећењу. Прво побољшајте процену оптерећења, а затим додајте намерну резерву.

Проверите температуру и услове инсталације

Температура може утицати на употребљиви капацитет, прихватање пуњења, снагу пражњења, понашање БМС-а и радни век. Прегледајте минималну температуру пуњења производа, минималну температуру пражњења, криве смањења снаге, уграђено-уграђено грејање, оцену кућишта, захтеве за хлађење или вентилацију и ограничења за унутрашњу или спољашњу инсталацију.

Немојте примењивати један фактор хладног-времена на сваку литијумску батерију. Поставке хемије, дизајна ћелије, управљања топлотом и БМС-а се разликују. Овај преглед одопсези радне температуре литијумске батеријеможе помоћи да се идентификују подаци о производу које треба проверити.

Претворите кВх у Ах и изаберите 12В, 24В или 48В

Енергија батерије може бити наведена у киловат-сатима, док су неки системи описани у ампер-сатима. Однос је:

Енергија (Вх)=напон (В) × капацитет (Ах)

дакле:

Капацитет (Ах)=енергија (кВх) × 1000 ÷ номинални напон система

Ове вредности ампер{0}}часова представљају приближно исту номиналну енергију. Виши напон смањује струју потребну за испоруку исте снаге, што може смањити величину проводника и пад напона када је систем правилно пројектован.

Како одабрати системски напон

• 12V:уобичајено у малим ДЦ системима и скромним мобилним апликацијама.
• 24V:често се користи у средњим мобилним системима, кабинама, поморским системима и мањим инвертерским инсталацијама.
• 48V:уобичајено у већим стационарним системима јер се иста снага може испоручити при нижој струји него на 12В или 24В.

Напон је одлука архитектуре. Батерија, инвертер, контролер пуњења, заштитни уређаји, проводници, комуникације и сва директна{1}}оптерећења морају бити компатибилни. Већи системи такође могу користити наменски{3}}дизајниранвисоко{0}}батерије за складиштење енергије, које не треба третирати као једноставно проширење 48В ДИИ банке.

Проверите снагу претварача, почетни удар и границе БМС

Банка батерија може имати довољно кВх и још увек не може да покрене или ради са потребном опремом. Капацитет одређује време рада. Ограничења снаге и струје одређују да ли систем уопште може да опслужује оптерећење.

Проверите континуирано напајање

Додајте оптерећења која могу да раде истовремено. Континуални излаз наизменичне струје претварача мора премашити очекивану потражњу под применљивом температуром и радним условима.

Процените -бочну струју батерије помоћу:

ДЦ струја (А) ≈ АЦ снага оптерећења (В) ÷ напон батерије (В) ÷ ефикасност претварача

На пример, оптерећење наизменичне струје од 4000 В које се напаја из батерије од 48 В преко 92% ефикасног претварача захтева приближно:

4,000 ÷ 48 ÷ 0.92 ≈ 90.6 A

Батерија, БМС, сабирнице, каблови, осигурачи, растављачи и терминали морају бити пројектовани за применљиву струју.

Проверите стартни удар мотора и компресора

Пумпе за бунаре, фрижидери, замрзивачи, клима уређаји, алати за радионице и ваздушни компресори могу да троше знатно више енергије током покретања него током нормалног рада. Проверите:

• Пренапонска снага претварача
• Дозвољено трајање пренапона
• Батерија БМС вршна{0}}тренутна граница и трајање
• Пад напона током покретања
• Оцене проводника и заштитних{0}}уређаја
• Да ли више учитавања може да почне истовремено

Број врха без трајања није довољан. Систем који може произвести веома високу снагу за делић секунде можда ипак неће успети да покрене мотор коме је потребна повишена струја неколико секунди.

Проверите БМС батерије и паралелна ограничења

За сваки предложени модул, прегледајте максималну континуирану струју пражњења, вршну струју пражњења, дозвољено трајање пика, максималну струју пуњења, препоручени опсег инвертера, максималан број паралела, одобрени распоред ожичења и компатибилност комуникација.

Паралелни модули не деле увек савршено струју. Дужина кабла, отпор терминала, температура, стање напуњености и стање модула могу утицати на дељење струје. Користите сабирницу коју је одобрио произвођач или распоред ожичења једнаке{2}}дужине.

Израчунајте број батеријског модула и способност пуњења

Израчунајте број батеријских модула

Када се зна потребни називни капацитет:

Број модула=потребан називни капацитет ÷ номинални капацитет по компатибилном модулу

Заокружите на одобрену конфигурацију целог{0}}модула.

Ако дизајн захтева 14,2 кВх и један компатибилни модул је оцењен на 5,12 кВх:

14.2 ÷ 5.12 = 2.77

Прорачун капацитета стога захтева најмање три модула, који обезбеђују 15,36 кВх називне енергије. Коначни избор и даље мора проћи провере напајања, БМС-а, паралеле, претварача, напона, комуникација и инсталације.

Проверите колико брзо се батерија може напунити

Прво процените енергију која се мора вратити у батерију:

Допуните енергију у батерију ≈ енергија батерије је повучена ÷ ефикасност пуњења

Затим процените најбоље-време пуњења кућишта:

Време пуњења (сати) ≈ енергија пуњења (кВх) ÷ просечна снага пуњења батерије (кВ)

За соларни{0}}систем који се пуни, немојте користити напајање са натписне плочице као да је стално доступно. Проверите очекивану месечну или сезонску производњу, дневна оптерећења, сечење, сенчење, температуру и ограничења{2}}контролора пуњења. ТхеНРЕЛ ПВВаттс калкулаторможе да обезбеди{0}}процену производње фотонапонске енергије засновану на локацији за овај корак скрининга.

За дизајн ван{0}}мреже, очекивана соларна производња мора да покрије и дневна оптерећења и енергију потребну за обнављање батерије након пражњења. Ако батерија не може да се опорави пре следећег -соларног периода, само повећање складишта неће решити проблем поузданости.

Табела величине банке соларних батерија

Следећи графикон користи један дан аутономије, 90% употребљиве батерије, 92% ефикасности испоруке и 10% маргине дизајна. То је само пример.

Промена било које претпоставке мења резултат. Мања употребљива фракција, нижа ефикасност, дужи период аутономије или већа маргина повећавају потребни називни капацитет.

Примери величине соларних батерија које раде

Пример 1: Мала затворена{1}}кабина

Претпоставимо:

• Дневно пројектовано оптерећење: 2,8 кВх
• Аутономија: 1,5 дана
• Употребљива фракција батерије: 90%
• Ефикасност испоруке: 92%
• Маржа дизајна: 10%

Потребан називни капацитет=2.8 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 5,58 кВх

При номиналном напону од 24 В:

5,58 × 1000 ÷ 24 ≈ 233 Ах

Следећи корак је да изаберете одобрену конфигурацију модула изнад 5,58 кВх и проверите да ли инвертер, ограничења струје батерије и сезонски извор пуњења могу да подрже оптерећење кабине.

Пример 2: Основна кућна резервна копија

Претпоставимо да су заштитна оптерећења у просеку 1,2 кВ и да морају да раде осам сати.

Потребна енергија оптерећења=1.2 кВ × 8 сати=9.6 кВх

Коришћење 90% употребљиве фракције, 92% ефикасности испоруке и 10% маргине:

Потребан називни капацитет=9.6 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 12,75 кВх

Овај резултат се односи на време рада енергије. То не доказује да батерија и инвертер могу покренути највећи мотор или да подрже максимално истовремено оптерећење.

Пример 3: Од табеле измереног оптерећења до броја модула

Користећи горњу илустративну табелу измереног оптерећења:

• Дневна енергија критичног{0}}оптерећења: 3,71 кВх
• Аутономија: 1,5 дана
• Употребљива фракција батерије: 90%
• Ефикасност испоруке: 92%
• Маржа дизајна: 10%

Потребан називни капацитет=3.71 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 7,39 кВх

Ако је одобрени батеријски модул оцењен на 5,12 кВх:

7.39 ÷ 5.12=1.44 модули

Пројекту су потребна најмање два модула по капацитету, за 10,24 кВх номиналне. Пре него што прихватите ту конфигурацију, проверите континуалну струју два-модула, пренапон при покретању, струју пуњења, паралелно одобрење и комуникацију претварача.

Колико ће трајати батерија од 10 кВх?

Време рада зависи од употребљиве енергије која се испоручује оптерећењима, а не само од номиналне снаге. Са номиналном батеријом од 10 кВх, 90% употребљиве фракције и 92% ефикасности испоруке:

Корисна енергија наизменичне струје ≈ 10 × 0,90 × 0.92=8.28 кВх

Ове вредности претпостављају стабилно просечно оптерећење и не укључују додатно смањење температуре, старење, резерву БМС-а или ограничења{0}}специфична за опрему.

ЛиФеПО4 наспрам величине оловних{2}}батерија

Хемијски састав батерије утиче на то како се номинални капацитет, брзина пражњења, захтеви за пуњење, одржавање и услови инсталације претварају у употребљиве перформансе система. За шире поређење, прегледајте оверазличите врсте батерија за складиштење енергије.

За оловне{0}}киселинске батерије користите произвођачеве криве пражњења и номинални{1}}капацитет у сатима. Једноставна конверзија Ах при номиналном напону може преценити доступну енергију када је струја пражњења висока.

Уобичајене грешке при одређивању величине соларних батерија

• Множење са временом двапут:ако је енергија оптерећења већ у кВх, немојте је поново множити са резервним сатима.
• Збуњујући кВ са кВх:ускладиштена енергија и испоручива снага су одвојене спецификације.
• Коришћење укупне потрошње домаћинства за суштинску резервну копију:величине од заштићених оптерећења када дизајн није цео-кућна резервна копија.
• Коришћење вати са натписне плочице као просечне потрошње:бициклистичка опрема често користи мање енергије него што сугерише њен максимални унос.
• Занемаривање потрошње у стању приправности:непрекидно оптерећење од 40 В троши 0,96 кВх дневно.
• Коришћење-повратне ефикасности у једносмерном-калкулацији без провере:ускладити вредност ефикасности са енергетским путем који се израчунава.
• Игнорисање{0}}покретања мотора:довољно кВх не гарантује успешно покретање пумпе или компресора.
• Пројектовање за годишње-просечне соларне услове:Поузданост ван{0}}мреже обично контролише најнеповољнија сезона.
• Под претпоставком да се батерије увек могу додати касније:проширење може бити ограничено годинама старости, стањем напуњености, фирмвером, комуникацијама, ограничењима претварача или политиком произвођача.
• Занемаривање времена пуњења:батерија која се не може опоравити пре следећег периода пражњења није отпоран дизајн.

Безбедност, обим и уређивачка методологија

Овај чланак пружа прелиминарни оквир за прорачун за поређење захтева за капацитет батерије. То није цртеж електричног дизајна, приручник за инсталацију,{1}}преглед усклађености кода или замена за{2}}специфичан инжењеринг производа.

Метод прорачуна одваја снагу оптерећења, енергију оптерећења, номинални капацитет, употребљив капацитет, ефикасност испоруке и пројектовану маргину тако да се свака претпоставка може проверити. Обрађени примери откривају њихове претпоставке и не треба их третирати као универзалне препоруке за производе.

Коначан избор и инсталацију опреме треба да прегледа квалификовани стручњак који је упознат са важећим локалним електричним, грађевинским и противпожарним захтевима. У Сједињеним Државама то објашњава УЛУЛ 9540 оцењује системе и опрему за складиштење енергије као интегрисане системе, укључујући батерије, конверзију енергије, контроле, заштиту и комуникације.

ФАК