Πώς να διαστασιολογήσετε μια συστοιχία ηλιακών μπαταριών (Τύπος + Παραδείγματα)

Ποια φόρμουλα μεγέθους ηλιακής μπαταρίας πρέπει να χρησιμοποιήσετε;

Το σωστό σημείο εκκίνησης εξαρτάται από το τι αναμένεται να κάνει η μπαταρία. Πριν επιλέξετε ένα προϊόν, προσδιορίστε εάν το έργο προορίζεται για δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας για διακοπές, πλήρη-λειτουργία-του δικτύου ή ημερήσια αυτοκατανάλωση- ηλιακής ενέργειας. Για μια ευρύτερη σύγκριση επιπέδου-συστήματος, ελέγξτεδιαμορφώσεις on-grid, off-grid και υβριδικού ηλιακού συστήματος.

Formula for Home Backup Battery Size

Αρχικά υπολογίστε την ενέργεια AC που πρέπει να λάβουν τα προστατευμένα φορτία:

Απαιτούμενη ενέργεια φορτίου (kWh)=μέσο κρίσιμο φορτίο (kW) × εφεδρικός χρόνος (ώρες)

Στη συνέχεια, υπολογίστε την ονομαστική χωρητικότητα της μπαταρίας:

Ονομαστική χωρητικότητα μπαταρίας (kWh)=απαιτούμενη ενέργεια φορτίου × περιθώριο σχεδιασμού ÷ χρησιμοποιήσιμο κλάσμα μπαταρίας ÷ απόδοση παράδοσης

Φόρμουλα για Off-Grid Solar Battery Bank Sizing

Για ένα σύστημα εκτός δικτύου-που πρέπει να λειτουργεί κατά τις νύχτες ή περιόδους ασθενούς ηλιακής παραγωγής:

Ονομαστική χωρητικότητα μπαταρίας (kWh)=ημερήσιο φορτίο σχεδιασμού (kWh/ημέρα) × ημέρες αυτονομίας × περιθώριο σχεδίασης ÷ χρησιμοποιήσιμο κλάσμα μπαταρίας ÷ απόδοση παράδοσης

Φόρμουλα για την ηλιακή αυτοκατανάλωση-

Υπολογίστε την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας που μπορεί να αποθηκευτεί και την ποσότητα φορτίου το βράδυ ή τη νύχτα που μπορεί να τη χρησιμοποιήσει. Ο πρακτικός στόχος μετατόπισης ενέργειας-είναι συνήθως η μικρότερη από αυτές τις δύο τιμές:

Στόχος μετατοπισμένης ενέργειας=το χαμηλότερο του αναμενόμενου ηλιακού πλεονάσματος ή προγραμματισμένο φορτίο μετά τη δύση του ηλίου-

Στη συνέχεια, προσαρμόστε τον στόχο για τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας και τις ισχύουσες απώλειες μετατροπής. Η αρχιτεκτονική του συστήματος έχει σημασία γιατίΑποθηκευτικός χώρος αποθήκευσης μπαταρίας με σύζευξη AC-και DC-Τοποθετήστε τις απώλειες μετατροπής σε διαφορετικά σημεία της ενεργειακής διαδρομής.

Μεταβλητές και μονάδες τύπου Solar Battery Bank

Χρησιμοποιήστε έναν όρο για κάθε φυσική ποσότητα. Η ανάμειξη ισχύος φορτίου με ενέργεια φορτίου είναι μία από τις πιο κοινές αιτίες λανθασμένου αποτελέσματος.

Η ισχύς σε kW καθορίζει πόσο φορτίο μπορεί να υποστηρίξει το σύστημα σε μια στιγμή. Η ενέργεια σε kWh καθορίζει πόσο χρόνο μπορεί να υποστηρίξει αυτό το φορτίο. Η διάκριση εξηγείται περαιτέρω σε αυτόν τον οδηγόkW έναντι kWh στην αποθήκευση ενέργειας μπαταρίας.

Καθορίστε τι πρέπει να κάνει η μπαταρία

Αντίγραφο ασφαλείας στο σπίτι έκτακτης ανάγκης

Ένα οικιακό εφεδρικό σύστημα θα πρέπει να ξεκινά με μια προστατευμένη-λίστα φόρτωσης, όχι με τη συνολική ετήσια ή ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του νοικοκυριού. Προσδιορίστε τα κυκλώματα που πρέπει να παραμείνουν διαθέσιμα, την αναμενόμενη διάρκεια διακοπής λειτουργίας και τις συσκευές που ενδέχεται να λειτουργούν ταυτόχρονα.

Τα ηλιακά πάνελ δεν παρέχουν αυτόματα εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια διακοπής του δικτύου. Το σύστημα χρειάζεται εξοπλισμό σχεδιασμένο να αποσυνδέεται με ασφάλεια από το δίκτυο και να σχηματίζει ένα νησίδα ηλεκτρικού συστήματος. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ εξηγεί αυτήν την απαίτηση λειτουργίας σε αυτόηλιακή και ελαστική καθοδήγηση.

Πλήρης-Απενεργοποίηση-Ενέργεια δικτύου

Μια μπαταρία εκτός δικτύου-πρέπει να καλύπτει περιόδους που η ηλιακή παραγωγή είναι κάτω από το φορτίο. Ο σχεδιασμός λαμβάνει κανονικά υπόψη τη ζήτηση κατά τη διάρκεια της νύχτας, τις εποχιακές μειώσεις ηλιακής ενέργειας, τις διαδοχικές περιόδους συννεφιά, την κατανάλωση αναμονής του μετατροπέα, τις διακοπτόμενες αντλίες, τη διαθεσιμότητα της γεννήτριας και τις επιλογές απόρριψης φορτίου-.

Η αποθήκευση και η ηλιακή παραγωγή πρέπει να έχουν το μέγεθος μαζί. Μια μεγαλύτερη μπαταρία δεν βελτιώνει την ανθεκτικότητα εάν η ηλιακή συστοιχία ή η γεννήτρια δεν μπορούν να αντικαταστήσουν την ενέργεια που αφαιρείται από αυτήν. Για πρόσθετο πλαίσιο, δείτε πώς αΤο σύστημα αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας συντονίζει την παραγωγή, την αποθήκευση και τα φορτία.

Ηλιακή αυτοκατανάλωση-

Μια μπαταρία ιδιοκατανάλωσης αποθηκεύει την υπερβολική ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας για μελλοντική χρήση. Η ωφέλιμη χωρητικότητα περιορίζεται τόσο από το ποσό του ηλιακού πλεονάσματος που είναι διαθέσιμο για φόρτιση όσο και από το ποσό της ζήτησης το βράδυ ή τη νύχτα που είναι διαθέσιμο για εκφόρτιση. Αρκετές ημέρες αποθήκευσης μπορεί να παραμείνουν ανεπαρκώς χρησιμοποιημένες σε ένα σύστημα που παράγει μόνο ένα μέτριο ημερήσιο πλεόνασμα.

Υπολογίστε τα φορτία που πραγματικά χρειάζεστε

Δημιουργήστε έναν πίνακα φόρτωσης πριν επιλέξετε μπαταρία. Χρησιμοποιήστε μετρημένη ενέργεια όποτε είναι εφικτό, ειδικά για εξοπλισμό που ενεργοποιείται και απενεργοποιείται.

Αυτός ο πίνακας είναι μια ενδεικτική ροή εργασίας-που βασίζεται σε μετρήσεις, όχι ένα καθολικό οικιακό προφίλ. Αντικαταστήστε κάθε τιμή με δεδομένα έργου.

Χρησιμοποιήστε ένα πρακτικό πρωτόκολλο μέτρησης

1. Μετρήστε τις συσκευές στην πρίζα-για τουλάχιστον 24 έως 72 ώρες όταν είναι δυνατόν.
2. Χρησιμοποιήστε δεδομένα παρακολούθησης μετατροπέα ή διαστήματα χρησιμότητας για να προσδιορίσετε το βασικό φορτίο 24 ωρών και την υψηλότερη παρατεταμένη ζήτηση.
3. Καταγράψτε χωριστά τα εποχιακά φορτία, συμπεριλαμβανομένης της θέρμανσης, της ψύξης, της αφύγρανσης και της άντλησης νερού.
4. Ελέγξτε το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα- από την τεκμηρίωση του εξοπλισμού ή ζητήστε από έναν ειδικευμένο επαγγελματία να το μετρήσει.
5. Χρησιμοποιήστε μια αντιπροσωπευτική περίοδο υψηλής-φόρτωσης αντί για μια βολική ημέρα χαμηλής-κατανάλωσης.

Οι DOE'sΜέθοδος αξιολόγησης συστήματος αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίαςτονίζει την τιμή των δεδομένων σειράς μέτρησης χρόνου-για την αξιολόγηση της πραγματικής απόδοσης αποθήκευσης ενέργειας. Η ίδια αρχή βελτιώνει την προκαταρκτική εκτίμηση φορτίου: τα μετρούμενα προφίλ είναι συνήθως πιο χρήσιμα από ένα μηνιαίο σύνολο.

Ξεχωριστά κρίσιμα, ευέλικτα και εξαιρούμενα φορτία

• Κρίσιμα φορτία:εξοπλισμό που πρέπει να λειτουργεί για την πλήρη περίοδο σχεδιασμού.
• Εύκαμπτα φορτία:εξοπλισμός που μπορεί να λειτουργεί για λιγότερες ώρες ή μόνο όταν είναι διαθέσιμη η ηλιακή παραγωγή.
• Εξαιρούμενα φορτία:εξοπλισμό που θα παραμείνει απενεργοποιημένος κατά τη διάρκεια μιας περιόδου διακοπής λειτουργίας ή χαμηλής-ενέργειας.

Η θέρμανση με ηλεκτρική αντίσταση, ο κεντρικός κλιματισμός, οι μεγάλοι θερμοσίφωνες, η ηλεκτρική κουζίνα, τα στεγνωτήρια ρούχων και η φόρτιση EV μπορούν να κυριαρχήσουν στις απαιτήσεις αποθήκευσης. Η αφαίρεση ή ο προγραμματισμός ενός φορτίου υψηλής ενέργειας-μπορεί να μειώσει το μέγεθος της μπαταρίας περισσότερο από την εξάλειψη πολλών μικρών ηλεκτρονικών συσκευών.

Επιλέξτε Backup Hours ή Days of Autonomy

Ώρες δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας για ένα συνδεδεμένο σπίτι-

Επιλέξτε έναν στόχο με βάση τα τοπικά μοτίβα διακοπής λειτουργίας και την υπηρεσία που πρέπει να παρέχει η μπαταρία: μια σύντομη διακοπή, ένα απόγευμα, μια ολονύκτια διακοπή, μια ολόκληρη μέρα ή μεγαλύτερη έκτακτη ανάγκη. Αποφασίστε εάν η ηλιακή φόρτιση θα είναι διαθέσιμη ενώ το δίκτυο είναι εκτός λειτουργίας και εάν το σύστημα εξυπηρετεί ένα προστατευμένο- πάνελ φόρτωσης ή ολόκληρο το κτίριο.

Ημέρες αυτονομίας για ένα σύστημα εκτός-πλέγματος

Η αυτονομία είναι η περίοδος κατά την οποία η μπαταρία μπορεί να εξυπηρετήσει το φορτίο σχεδιασμού χωρίς επαρκή φόρτιση. Επιλέξτε το χρησιμοποιώντας τις εποχικές ηλιακές συνθήκες, τις αναμενόμενες περιόδους συννεφιά, την αξιοπιστία της γεννήτριας, τη διαθεσιμότητα καυσίμου, τις επιλογές απόρριψης φορτίου, την πρόσβαση στον ιστότοπο και τις συνέπειες της εξάντλησης ενέργειας.

Ένας απομακρυσμένος ιστότοπος χωρίς αξιόπιστη πηγή αντιγράφων ασφαλείας μπορεί να χρειάζεται περισσότερο χώρο αποθήκευσης από μια ιδιότητα με αυτόματη γεννήτρια. Ο σωστός αριθμός ημερών αυτονομίας είναι επομένως μια απόφαση έργου, όχι ένα σταθερό ποσοστό του κλάδου.

Χρησιμοποιήστε ένα προφίλ φόρτωσης διαστήματος όταν είναι διαθέσιμο

Δύο σπίτια μπορούν το καθένα να καταναλώνουν 10 kWh την ημέρα αλλά απαιτούν διαφορετικές μπαταρίες και μετατροπείς. Κάποιος μπορεί να χρησιμοποιεί ενέργεια σταδιακά. το άλλο μπορεί να λειτουργεί ταυτόχρονα αντλία, φούρνο μικροκυμάτων και κλιματιστικό. Η ημερήσια kWh μπορεί να είναι παρόμοια ενώ το μέγιστο kW και το ρεύμα υπέρτασης είναι πολύ διαφορετικά.

Υπολογίστε τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας χρησιμοποιώντας DoD, Efficiency και Reserve

Χρησιμοποιήστε τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα του κατασκευαστή

Το βάθος εκφόρτισης περιγράφει πόσο από την ονομαστική χωρητικότητα αφαιρείται κατά τη διάρκεια ενός κύκλου. Για προκαταρκτικό μέγεθος, χρησιμοποιήστε το επιτρεπόμενο εύρος λειτουργίας του κατασκευαστή της μπαταρίας ή τη δηλωμένη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια αντί να εφαρμόσετε ένα γενικό ποσοστό.

Εάν μια μπαταρία 10 kWh λειτουργεί σε εύρος χρήσης 90%, παρέχει 9 kWh χρησιμοποιήσιμης ενέργειας μπαταρίας DC πριν ληφθούν υπόψη άλλες απώλειες κατάντη:

10 kWh × 0.90=9 kWh

Οι όροι εγγύησης, η κατάσταση-των ορίων φόρτισης, ο ρυθμός αποφόρτισης, η ηλικία της μπαταρίας, η θερμοκρασία, οι ρυθμίσεις υλικολογισμικού και η επιθυμητή διάρκεια ζωής μπορούν όλα να αλλάξουν το πρακτικό παράθυρο λειτουργίας.

Χρησιμοποιήστε τη σωστή μέτρηση απόδοσης

Για το χρόνο λειτουργίας διακοπής λειτουργίας, η σχετική τιμή είναι συνήθως η μονόδρομη απόδοση από την αποθηκευμένη ενέργεια της μπαταρίας στα προστατευμένα φορτία. Η απόδοση μετ' επιστροφής-περιλαμβάνει τόσο τη φόρτιση όσο και την αποφόρτιση και δεν θα πρέπει να αντικαθίσταται αυτόματα σε έναν-μονόδρομο υπολογισμό χρόνου εκτέλεσης.

Ελέγξτε επίσης εάν η δημοσιευμένη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια ενός προϊόντος μετράται στην πλευρά DC ή παραδίδεται στην πλευρά AC. Εάν ο κατασκευαστής δηλώνει ήδη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος, η αφαίρεση των απωλειών του μετατροπέα ξανά μπορεί να διπλασιάσει-την ίδια απώλεια.

Τα Εθνικά Εργαστήρια SandiaΕγχειρίδιο DOE/EPRI Electricity Storageπαρέχει ευρύτερο τεχνικό πλαίσιο σχετικά με την απόδοση αποθήκευσης, την ισχύ, την ενέργεια, την απόδοση και τον σχεδιασμό-ειδικών εφαρμογών.

Εφαρμόστε ένα διαφανές περιθώριο σχεδίασης

Ένα περιθώριο σχεδιασμού μπορεί να καλύψει μέτρια αβεβαιότητα, μικρά μελλοντικά φορτία, μείωση χωρητικότητας με την πάροδο του χρόνου και μικρά σφάλματα στις εκτιμήσεις χρόνου εκτέλεσης. Δηλώστε το ρητά ως πολλαπλασιαστή, όπως 1,10 για επίδομα 10%.

Το περιθώριο δεν πρέπει να κρύβει ανεπαρκή δεδομένα φορτίου. Βελτιώστε πρώτα την εκτίμηση φορτίου και, στη συνέχεια, προσθέστε μια σκόπιμη κράτηση.

Ελέγξτε τη θερμοκρασία και τις συνθήκες εγκατάστασης

Η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα, την αποδοχή φόρτισης, την ισχύ εκφόρτισης, τη συμπεριφορά BMS και τη διάρκεια ζωής. Ελέγξτε την ελάχιστη θερμοκρασία φόρτισης του προϊόντος, την ελάχιστη θερμοκρασία εκφόρτισης, τις καμπύλες μείωσης, τις ενσωματωμένες-απαιτήσεις θέρμανσης, τη βαθμολογία του περιβλήματος, την ψύξη ή τον εξαερισμό και τα όρια εγκατάστασης σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους.

Μην εφαρμόζετε έναν παράγοντα κρύου-καιρού σε κάθε μπαταρία λιθίου. Οι ρυθμίσεις χημείας, σχεδίασης κυψελών, θερμικής διαχείρισης και BMS διαφέρουν. Αυτή η επισκόπηση τουΕύρος θερμοκρασίας λειτουργίας μπαταρίας λιθίουμπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό των δεδομένων προϊόντος που πρέπει να ελεγχθούν.

Μετατρέψτε τις kWh σε Ah και επιλέξτε 12V, 24V ή 48V

Η ενέργεια της μπαταρίας μπορεί να προσδιορίζεται σε κιλοβατώρες-ώρες, ενώ ορισμένα συστήματα περιγράφονται σε αμπ-ώρες. Η σχέση είναι:

Ενέργεια (Wh)=τάση (V) × χωρητικότητα (Ah)

Επομένως:

Χωρητικότητα (Ah)=ενέργεια (kWh) × 1.000 ÷ ονομαστική τάση συστήματος

Αυτές οι τιμές amp{0}}ώρας αντιπροσωπεύουν περίπου την ίδια ονομαστική ενέργεια. Η υψηλότερη τάση μειώνει το ρεύμα που απαιτείται για την παροχή της ίδιας ισχύος, γεγονός που μπορεί να μειώσει το μέγεθος του αγωγού και την πτώση τάσης όταν το σύστημα έχει σχεδιαστεί σωστά.

Πώς να επιλέξετε την τάση συστήματος

• 12V:κοινό σε μικρά συστήματα DC και μέτριες εφαρμογές για κινητές συσκευές.
• 24V:χρησιμοποιείται συχνά σε μεσαία κινητά συστήματα, καμπίνες, ναυτικά συστήματα και μικρότερες εγκαταστάσεις μετατροπέων.
• 48V:κοινό σε μεγαλύτερα σταθερά συστήματα, επειδή η ίδια ισχύς μπορεί να παραδοθεί σε χαμηλότερο ρεύμα από ό,τι στα 12V ή 24V.

Η τάση είναι μια απόφαση αρχιτεκτονικής. Η μπαταρία, ο μετατροπέας, ο ελεγκτής φόρτισης, οι συσκευές προστασίας, οι αγωγοί, οι επικοινωνίες και τυχόν φορτία άμεσου ρεύματος-πρέπει να είναι συμβατά. Τα μεγαλύτερα συστήματα μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν-σχεδιασμένα για το σκοπό αυτόμπαταρίες υψηλής-τάσης για αποθήκευση ενέργειας, που δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως απλές επεκτάσεις μιας τράπεζας 48V DIY.

Ελέγξτε τα όρια ισχύος μετατροπέα, υπερτάσεις εκκίνησης και BMS

Μια τράπεζα μπαταριών μπορεί να έχει αρκετές kWh και να μην μπορεί να ξεκινήσει ή να λειτουργήσει τον απαιτούμενο εξοπλισμό. Η χωρητικότητα καθορίζει το χρόνο εκτέλεσης. Τα όρια ισχύος και ρεύματος καθορίζουν εάν το σύστημα μπορεί να εξυπηρετήσει καθόλου το φορτίο.

Ελέγξτε τη συνεχή ισχύ

Προσθέστε τα φορτία που ενδέχεται να λειτουργούν ταυτόχρονα. Η συνεχής έξοδος AC του μετατροπέα πρέπει να υπερβαίνει την αναμενόμενη ζήτηση υπό τις ισχύουσες συνθήκες θερμοκρασίας και λειτουργίας.

Υπολογίστε το ρεύμα μπαταρίας-με:

Ρεύμα συνεχούς ρεύματος (A) ≈ Ισχύς φορτίου AC (W) ÷ τάση μπαταρίας (V) ÷ απόδοση μετατροπέα

Για παράδειγμα, ένα φορτίο εναλλασσόμενου ρεύματος 4.000 W που παρέχεται από μια μπαταρία 48 V μέσω ενός μετατροπέα απόδοσης 92% απαιτεί περίπου:

4,000 ÷ 48 ÷ 0.92 ≈ 90.6 A

Η συστοιχία μπαταριών, το BMS, οι ράβδοι διαύλου, τα καλώδια, οι ασφάλειες, οι αποσυνδέσεις και οι ακροδέκτες πρέπει να είναι όλα σχεδιασμένα για το ισχύον ρεύμα.

Ελέγξτε την υπέρταση εκκίνησης κινητήρα και συμπιεστή

Οι αντλίες φρεατίων, τα ψυγεία, οι καταψύκτες, τα κλιματιστικά, τα εργαλεία συνεργείου και οι αεροσυμπιεστές ενδέχεται να αντλούν σημαντικά περισσότερη ισχύ κατά την εκκίνηση από ό,τι κατά την κανονική λειτουργία. Ελεγχος:

• Ισχύς υπέρτασης μετατροπέα
• Επιτρεπόμενη διάρκεια υπέρτασης
• Το τρέχον όριο και διάρκεια αιχμής-BMS μπαταρίας
• Πτώση τάσης κατά την εκκίνηση
• Αξιολογήσεις αγωγού και προστασίας-συσκευών
• Εάν πολλά φορτία μπορούν να ξεκινήσουν ταυτόχρονα

Ένας αριθμός αιχμής χωρίς διάρκεια δεν αρκεί. Ένα σύστημα που μπορεί να παράγει πολύ υψηλή απόδοση για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μπορεί να μην εκκινήσει έναν κινητήρα που χρειάζεται αυξημένο ρεύμα για αρκετά δευτερόλεπτα.

Ελέγξτε το BMS μπαταρίας και τα παράλληλα όρια

Για κάθε προτεινόμενη μονάδα, ελέγξτε το μέγιστο ρεύμα συνεχούς εκφόρτισης, το ρεύμα αιχμής εκφόρτισης, την επιτρεπόμενη διάρκεια αιχμής, το μέγιστο ρεύμα φόρτισης, τη συνιστώμενη περιοχή μετατροπέα, τη μέγιστη παράλληλη μέτρηση, την εγκεκριμένη διάταξη καλωδίωσης και τη συμβατότητα επικοινωνιών.

Οι παράλληλες μονάδες δεν μοιράζονται πάντα τέλεια το ρεύμα. Το μήκος του καλωδίου, η αντίσταση ακροδεκτών, η θερμοκρασία, η κατάσταση φόρτισης και η κατάσταση της μονάδας μπορεί να επηρεάσουν την κοινή χρήση ρεύματος. Χρησιμοποιήστε τον εγκεκριμένο ζυγό του κατασκευαστή ή τη διάταξη καλωδίωσης ίσου-μήκους.

Υπολογίστε τον αριθμό της μονάδας μπαταρίας και τη δυνατότητα επαναφόρτισης

Υπολογίστε τον αριθμό των μονάδων μπαταρίας

Μόλις γίνει γνωστή η απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα:

Αριθμός μονάδων=απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα ÷ ονομαστική χωρητικότητα ανά συμβατή μονάδα

Στρογγυλοποίηση σε μια εγκεκριμένη συνολική-διαμόρφωση μονάδας.

Εάν η σχεδίαση απαιτεί 14,2 kWh και μία συμβατή μονάδα έχει ονομαστική ισχύ 5,12 kWh:

14.2 ÷ 5.12 = 2.77

Επομένως, ο υπολογισμός της χωρητικότητας απαιτεί τουλάχιστον τρεις μονάδες, που παρέχουν 15,36 kWh ονομαστικής ενέργειας. Η τελική επιλογή πρέπει ακόμα να περάσει τους ελέγχους ισχύος, BMS, παράλληλου, μετατροπέα, τάσης, επικοινωνιών και εγκατάστασης.

Ελέγξτε πόσο γρήγορα μπορεί να επαναφορτιστεί η μπαταρία

Πρώτα υπολογίστε την ενέργεια που πρέπει να επιστραφεί στην μπαταρία:

Επαναφόρτιση ενέργειας στην μπαταρία ≈ Απόσυρση ενέργειας μπαταρίας ÷ απόδοση φόρτισης

Στη συνέχεια, υπολογίστε τον καλύτερο-χρόνο φόρτισης της θήκης:

Χρόνος επαναφόρτισης (ώρες) ≈ ενέργεια επαναφόρτισης (kWh) ÷ μέση ισχύς φόρτισης μπαταρίας (kW)

Για ένα ηλιακό-φορτισμένο σύστημα, μην χρησιμοποιείτε την ισχύ της πινακίδας συστοιχίας σαν να ήταν συνεχώς διαθέσιμη. Ελέγξτε την αναμενόμενη μηνιαία ή εποχική παραγωγή, τα φορτία κατά τη διάρκεια της ημέρας, την αποκοπή, τη σκίαση, τη θερμοκρασία και τα όρια φόρτισης-ελεγκτή. ΟΥπολογιστής NREL PVWattsμπορεί να παρέχει μια εκτίμηση βάσει τοποθεσίας-της παραγωγής φωτοβολταϊκής ενέργειας για αυτό το βήμα ελέγχου.

Για έναν σχεδιασμό εκτός δικτύου-, η αναμενόμενη ηλιακή παραγωγή πρέπει να καλύπτει τόσο τα φορτία της ημέρας όσο και την ενέργεια που απαιτείται για την αποκατάσταση της μπαταρίας μετά την εκφόρτιση. Εάν η μπαταρία δεν μπορεί να ανακτήσει πριν από την επόμενη κακή-ηλιακή περίοδο, η αύξηση της αποθήκευσης από μόνη της δεν θα λύσει το πρόβλημα αξιοπιστίας.

Διάγραμμα μεγεθών τράπεζας ηλιακών μπαταριών

Το παρακάτω γράφημα χρησιμοποιεί μία ημέρα αυτονομίας, 90% χρησιμοποιήσιμο κλάσμα μπαταρίας, 92% απόδοση παράδοσης και 10% περιθώριο σχεδιασμού. Είναι μόνο ένα παράδειγμα.

Η αλλαγή οποιασδήποτε υπόθεσης αλλάζει το αποτέλεσμα. Ένα χαμηλότερο χρησιμοποιήσιμο κλάσμα, χαμηλότερη απόδοση, μεγαλύτερη περίοδος αυτονομίας ή μεγαλύτερο περιθώριο αυξάνει την απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα.

Παραδείγματα μεγέθους ηλιακής μπαταρίας

Παράδειγμα 1: Small Off-Grid Cabin

Υποθέτω:

• Ημερήσιο φορτίο σχεδιασμού: 2,8 kWh
• Αυτονομία: 1,5 ημέρες
• Κλάσμα χρησιμοποιήσιμης μπαταρίας: 90%
• Αποδοτικότητα παράδοσης: 92%
• Περιθώριο σχεδίασης: 10%

Απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα=2.8 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 5,58 kWh

Σε ονομαστικά 24V:

5,58 × 1.000 ÷ 24 ≈ 233 Ah

Το επόμενο βήμα είναι να επιλέξετε μια εγκεκριμένη διαμόρφωση μονάδας άνω των 5,58 kWh και να επαληθεύσετε ότι ο μετατροπέας, τα όρια ρεύματος μπαταρίας και η εποχιακή πηγή φόρτισης μπορούν να υποστηρίξουν τα φορτία της καμπίνας.

Παράδειγμα 2: Βασικό αντίγραφο ασφαλείας στο σπίτι

Ας υποθέσουμε ότι τα προστατευμένα φορτία είναι κατά μέσο όρο 1,2 kW και πρέπει να λειτουργούν για οκτώ ώρες.

Απαιτούμενη ενέργεια φορτίου=1.2 kW × 8 ώρες=9.6 kWh

Χρησιμοποιώντας ένα 90% χρησιμοποιήσιμο κλάσμα, 92% απόδοση παράδοσης και 10% περιθώριο:

Απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα=9.6 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 12,75 kWh

Αυτό το αποτέλεσμα αφορά το χρόνο λειτουργίας της ενέργειας. Δεν αποδεικνύει ότι η μπαταρία και ο μετατροπέας μπορούν να ξεκινήσουν τον μεγαλύτερο κινητήρα ή να υποστηρίξουν το μέγιστο ταυτόχρονο φορτίο.

Παράδειγμα 3: Από έναν πίνακα μετρημένου φορτίου στον αριθμό μονάδων

Χρησιμοποιώντας τον ενδεικτικό πίνακα μετρημένου φορτίου παραπάνω:

• Ημερήσια κρίσιμη ενέργεια φορτίου-: 3,71 kWh
• Αυτονομία: 1,5 ημέρες
• Κλάσμα χρησιμοποιήσιμης μπαταρίας: 90%
• Αποδοτικότητα παράδοσης: 92%
• Περιθώριο σχεδίασης: 10%

Απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα=3.71 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 7,39 kWh

Εάν η εγκεκριμένη μονάδα μπαταρίας έχει ονομαστική ισχύ 5,12 kWh:

7.39 ÷ 5.12=1.44 ενότητες

Ο σχεδιασμός χρειάζεται τουλάχιστον δύο μονάδες ανά χωρητικότητα, για ονομαστική 10,24 kWh. Πριν αποδεχτείτε αυτήν τη διαμόρφωση, επαληθεύστε το συνεχές ρεύμα δύο-μονάδων, την υπέρταση εκκίνησης, το ρεύμα φόρτισης, την παράλληλη έγκριση και τις επικοινωνίες μετατροπέα.

Πόσο θα διαρκέσει μια μπαταρία 10 kWh;

Ο χρόνος εκτέλεσης εξαρτάται από τη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια που παρέχεται στα φορτία, όχι μόνο από την ονομαστική βαθμολογία. Με ονομαστική μπαταρία 10 kWh, 90% χρησιμοποιήσιμο κλάσμα και 92% απόδοση παράδοσης:

Χρησιμοποιήσιμη ενέργεια AC ≈ 10 × 0,90 × 0.92=8.28 kWh

Αυτές οι τιμές υποθέτουν ένα σταθερό μέσο φορτίο και δεν περιλαμβάνουν πρόσθετους περιορισμούς θερμοκρασίας, γήρανση, αποθεματικό BMS ή ειδικούς περιορισμούς-του εξοπλισμού.

LiFePO4 έναντι μολύβδου-Μέγεθος τράπεζας μπαταριών οξέος

Η χημεία της μπαταρίας επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο η ονομαστική χωρητικότητα, ο ρυθμός εκφόρτισης, οι απαιτήσεις φόρτισης, οι συνθήκες συντήρησης και εγκατάστασης μεταφράζονται σε χρησιμοποιήσιμη απόδοση του συστήματος. Για μια ευρύτερη σύγκριση, ανατρέξτε σε αυτάδιαφορετικούς τύπους μπαταριών για αποθήκευση ενέργειας.

Για μπαταρίες μολύβδου-οξέος, χρησιμοποιήστε τις καμπύλες εκφόρτισης του κατασκευαστή και την ονομαστική χωρητικότητα-ωρών. Μια απλή μετατροπή Ah στην ονομαστική τάση μπορεί να υπερεκτιμήσει τη διαθέσιμη ενέργεια όταν το ρεύμα εκφόρτισης είναι υψηλό.

Συνήθη λάθη στο μέγεθος της ηλιακής μπαταρίας

• Πολλαπλασιάζοντας με το χρόνο δύο φορές:Εάν η ενέργεια φορτίου είναι ήδη σε kWh, μην την πολλαπλασιάσετε ξανά με τις εφεδρικές ώρες.
• Συγχέοντας τα kW με kWh:Η αποθηκευμένη ενέργεια και η παραδοτέα ισχύς αποτελούν ξεχωριστές προδιαγραφές.
• Χρήση της συνολικής οικιακής κατανάλωσης για βασική δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας:μέγεθος από προστατευμένα φορτία όταν το σχέδιο δεν είναι ολόκληρο-το αντίγραφο ασφαλείας του σπιτιού.
• Χρήση watt πινακίδας ως μέση κατανάλωση:Ο ποδηλατικός εξοπλισμός χρησιμοποιεί συχνά λιγότερη ενέργεια από ό,τι υποδηλώνει η μέγιστη εισροή του.
• Παράβλεψη κατανάλωσης αναμονής:ένα συνεχές φορτίο 40 W καταναλώνει 0,96 kWh την ημέρα.
• Χρήση της απόδοσης μετ' επιστροφής-με μονόδρομο-υπολογισμό χωρίς έλεγχο:αντιστοιχίστε την τιμή απόδοσης με την ενεργειακή διαδρομή που υπολογίζεται.
• Παράβλεψη της τάσης εκκίνησης του κινητήρα-:Η επαρκής kWh δεν εγγυάται την επιτυχή εκκίνηση της αντλίας ή του συμπιεστή.
• Σχεδιασμός για ετήσιες-μέσες ηλιακές συνθήκες:Η αξιοπιστία off-πλέγματος συνήθως ελέγχεται από τη λιγότερο ευνοϊκή σεζόν.
• Υποθέτοντας ότι οι μπαταρίες μπορούν πάντα να προστεθούν αργότερα:Η επέκταση μπορεί να περιορίζεται από την ηλικία, την κατάσταση φόρτισης, το υλικολογισμικό, τις επικοινωνίες, τα όρια μετατροπέα ή την πολιτική κατασκευαστή.
• Παράβλεψη χρόνου επαναφόρτισης:μια μπαταρία που δεν μπορεί να ανακάμψει πριν από την επόμενη περίοδο αποφόρτισης δεν είναι ελαστική σχεδίαση.

Ασφάλεια, Πεδίο εφαρμογής και Μεθοδολογία Σύνταξης

Αυτό το άρθρο παρέχει ένα προκαταρκτικό πλαίσιο υπολογισμού για τη σύγκριση των απαιτήσεων χωρητικότητας της μπαταρίας. Δεν πρόκειται για σχέδιο ηλεκτρικού σχεδιασμού, εγχειρίδιο εγκατάστασης,-αναθεώρηση συμμόρφωσης κώδικα ή υποκατάστατο για συγκεκριμένο προϊόν-.

Η μέθοδος υπολογισμού διαχωρίζει την ισχύ φορτίου, την ενέργεια φορτίου, την ονομαστική χωρητικότητα, τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα, την απόδοση παράδοσης και το περιθώριο σχεδιασμού, έτσι ώστε να μπορεί να ελεγχθεί κάθε υπόθεση. Τα επεξεργασμένα παραδείγματα αποκαλύπτουν τις υποθέσεις τους και δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως καθολικές συστάσεις προϊόντος.

Η επιλογή και η εγκατάσταση του τελικού εξοπλισμού θα πρέπει να επανεξεταστεί από εξειδικευμένο επαγγελματία, εξοικειωμένο με τις ισχύουσες τοπικές απαιτήσεις ηλεκτρισμού, κτιρίων και πυρκαγιάς. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η UL εξηγεί αυτόΤο UL 9540 αξιολογεί τα συστήματα και τον εξοπλισμό αποθήκευσης ενέργειας ως ολοκληρωμένα συστήματα, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών, της μετατροπής ισχύος, των χειριστηρίων, της προστασίας και των επικοινωνιών.

FAQ