اول ، انتخاب نوع باتری
با توسعه فناوری باتری و کاهش سریع هزینه، باتری های لیتیوم به انتخاب جریان اصلی در پروژه های ذخیره سازی انرژی خانگی تبدیل شده اند و سهم بازار باتری های شیمیایی جدید به بیش از ۹۵٪ رسیده است.
در مقایسه با باتری های سرب-اسید، باتری های لیتیوم مزایای کارایی بالا، عمر چرخه طولانی، داده های دقیق باتری، و قوام بالا را دارند.
2. چهار سوء تفاهم رایج در طراحی ظرفیت باتری
1. فقط ظرفیت باتری با توجه به قدرت بار و مصرف برق را انتخاب کنید
در طراحی ظرفیت باتری، شرط بار مهم ترین عامل مرجع است. با این حال، ظرفیت شارژ و تخلیه باتری، حداکثر قدرت دستگاه ذخیره سازی انرژی، و دوره مصرف برق بار را نمی توان نادیده گرفت.
2. ظرفیت نظری و ظرفیت واقعی باتری
معمولاً کتابچه راهنمای باتری نشان دهنده ظرفیت نظری باتری است، که در شرایط ایده آل، حداکثر قدرتی است که باتری می تواند زمانی که باتری از SOC100٪ به SOC0٪ می رود آزاد کند.
در کاربردهای عملی، با توجه به عمر باتری، اجازه تخلیه به SOC0٪، و قدرت حفاظت تعیین خواهد شد.
3. هر چه ظرفیت باتری بزرگتر باشد، بهتر است
در کاربردهای عملی، استفاده از باتری باید در نظر گرفته شود. اگر ظرفیت سیستم فتوولتیک کوچک باشد، یا مصرف برق بار بزرگ باشد، باتری نمی تواند به طور کامل شارژ شود که باعث ضایعات خواهد شد.
4. طراحی ظرفیت باتری متناسب با کاملا
با توجه به از دست دادن فرایند، ظرفیت تخلیه باتری کمتر از ظرفیت ذخیره سازی باتری، و مصرف برق بار کمتر از ظرفیت تخلیه باتری است. غفلت از تلفات بهره وری به احتمال زیاد منجر به قدرت باتری کافی نمی شود.
3. طراحی ظرفیت باتری در سناریوهای مختلف برنامه
این مقاله عمدتاً ایده های طراحی ظرفیت باتری را در سه سناریوی کاربرد مشترک معرفی می کند: خود مصرف خودبه خودی (هزینه برق بالا یا بدون یارانه)، قیمت برق اوج و دره، و منبع تغذیه پشتیبان (شبکه ناپایدار است یا بارهای مهمی دارد).
1. "استفاده خود به خود"
با توجه به قیمت بالای برق یا یارانه های پایین متصل به شبکه فتوولتیک (بدون یارانه)، سیستم های ذخیره سازی انرژی فتوولتیک برای کاهش قبوض برق نصب می شوند.
با فرض اینکه شبکه پایدار باشد، عملیات خارج از شبکه در نظر گرفته نمی شود
فتوولتیک تنها برای کاهش مصرف برق شبکه است
به طور کلی نور خورشید کافی در طول روز وجود دارد
حالت ایده آل این است که سیستم ذخیره سازی فتوولتیک + انرژی می تواند برق خانگی را به طور کامل پوشش دهد. اما دستیابی به این وضعیت دشوار است. بنابراین، ما به طور جامع هزینه ورودی و مصرف برق را در نظر می گیریم، و می توانیم انتخاب کنیم که ظرفیت باتری را با توجه به میانگین مصرف برق روزانه (کیلووات ساعت) خانوار انتخاب کنیم (سیستم فتوولتیک پیش فرض انرژی کافی دارد).
اگر قوانین مصرف برق را می توان به دقت جمع آوری کرد، همراه با تنظیمات مدیریت ماشین ذخیره سازی انرژی، نرخ بهره برداری از سیستم را می توان تا حد امکان بهبود بخشید.
2. اوج و دره قیمت برق
ساختار قیمت برق قله و دره تقریباً همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است، ساعت ۱۷:۰۰ تا ۲۲:۰۰ دوره اوج مصرف برق است:
در طول روز مصرف برق کم است (سیستم فتوولتیک اساساً می تواند آن را پوشش دهد)، و در طول دوره اوج مصرف برق، لازم است تا اطمینان حاصل شود که حداقل نیمی از برق توسط باتری تأمین می شود تا صورتحساب برق کاهش یابد.
فرض کنید متوسط مصرف برق روزانه در طول دوره اوج: 20kWh
محاسبه حداکثر مقدار تقاضای ظرفیت باتری بر اساس کل مصرف برق در طول دوره اوج. سپس با توجه به ظرفیت سیستم فتوولتیک و سود سرمایه گذاری، یک قدرت باتری مطلوب در این محدوده یافت می شود.
3. مناطق با شبکه برق ناپایدار - منبع تغذیه پشتیبان
عمدتا در مناطق شبکه برق ناپایدار و یا موقعیت با بارهای مهم استفاده می شود. در اوایل سال ۲۰۱۷، گودو یک بار پروژه ای را در جنوب شرقی آسیا طراحی کرد. جزئیات به این قرار است:
سایت کاربرد: مزرعه مرغ، با توجه به مساحت هموار فتوولتایک، می تواند ماژول های 5-8KW را نصب کند
بار مهم: 4 فن تهویه، قدرت یک فن واحد 550W است (اگر فن تهویه کار نمی کند، عرضه اکسیژن در مرغ ریچ کافی نیست)
وضعیت شبکه برق: شبکه برق ناپایدار است، قطع برق نامنظم است، و طولانی ترین قطع برق ۳ تا ۴ ساعت طول می کشد
الزامات برنامه: هنگامی که شبکه برق طبیعی است, باتری است شارژ اول; هنگامی که شبکه برق خاموش است، باتری + فتوولتایک تضمین عملیات طبیعی بار مهم (فن)
در هنگام انتخاب ظرفیت باتری، آنچه باید در نظر گرفته شود، قدرت مورد نیاز باتری برای تأمین باتری به تنهایی در مورد خارج از شبکه (با فرض قطع برق در شب، بدون PV) است.
در میان آنها، کل مصرف برق زمانی که خارج از شبکه و زمان تخمینی خارج از شبکه بحرانی ترین پارامترها هستند. اگر بارهای مهم دیگری در سیستم وجود دارد، شما نیاز به لیست همه آنها (همانطور که در مثال زیر) ، و سپس تعیین ظرفیت باتری مورد نیاز بر اساس حداکثر قدرت بار و مصرف برق در طول طولانی ترین قطع برق مداوم در تمام طول روز.
چهار، دو عامل مهم در طراحی ظرفیت باتری
1. ظرفیت سیستم PV
فرض:
باتری به طور کامل توسط فتوولتیک شارژ می شود
حداکثر قدرت دستگاه ذخیره سازی انرژی برای شارژ باتری 5000W است
تعداد ساعت های آفتاب در روز ۴ ساعت است
بنابراین:
(1)در حالت باتری به عنوان منبع تغذیه پشتیبان، باتری با ظرفیت موثر 800Ah نیاز به طور کامل در یک حالت ایده آل به طور متوسط شارژ:
800Ah/100A/4h=2 روز
(2)در حالت استفاده خود به خودی، فرض بر این است که سیستم باتری را با میانگین 3000W در عرض 4 ساعت در روز شارژ می کند. باتری کاملا شارژ شده با ظرفیت موثر 800Ah (بدون تخلیه) نیاز دارد:
800Ah*50V/3000=13 روز
قادر به پاسخگویی به مصرف برق روزانه بار نیست. در یک سیستم خود مصرف معمولی نمی توان باتری را به طور کامل شارژ کرد.
2. طراحی افزونگی باتری
همان طور که در سه سناریوی کاربردی که در بالا ذکر شد، به دلیل بی ثباتی تولید برق فتوولتایک، از دست دادن خط، تخلیه نامعتبر، پیری باتری و غیره و در نتیجه از دست دادن کارایی، لازم است هنگام طراحی ظرفیت باتری، حاشیه خاصی رزرو شود.
طراحی ظرفیت باتری باقی مانده نسبتاً رایگان است و طراح می تواند با توجه به وضعیت واقعی طراحی سیستم خودش قضاوت جامعی انجام دهد.