Большасць даведнікаў па памерах паведамляюць вам формулу і спыняюцца на гэтым. Формула - гэта простая частка. Што бянтэжыць людзей на рэальных устаноўках, так гэта ўсё вакол - карысная магутнасць, якая змяняецца з хіміяй і тэмпературай, інвертар, які не можа забяспечыць неабходны помпа для калодзежа, або лічба аўтаномнасці, якая выглядала нармальна на паперы, пакуль трох-дзённая воблачнасць не спусціла банк да абеду на другі дзень.
У гэтым кіраўніцтве апісваецца выбар банка акумулятараў так, як да гэтага падыходзіць сістэмны дызайнер: пачніце з рэальных нагрузак, прымяніце асноўную формулу, затым адрэгулюйце інжынерныя рэаліі, якія не ўлічваюцца ў раўнанні падручніка. У канцы вы атрымаеце дыяпазон ёмістасці, за які вы сапраўды зможаце рабіць пакупкі -, а не проста лічба на дошцы.
Наколькі вялікім павінен быць банк сонечных батарэй?
Адносіны асноўных памераў:
Неабходная карысная ёмістасць (Вт·гадз)=Штодзённае спажыванне энергіі (Вт·гадз) × Дні аўтаноміі
Затым падзяліце на мэтавую глыбіню разраду (DoD), каб атрымаць намінальную ёмістасць, якую вам сапраўды трэба купіць:
Намінальная ёмістасць (Вт·гадз)=Неабходная карысная ёмістасць ÷ карысная доля
Калі вашы батарэі разлічаны на ампер-гадзіны, а не на ват-гадзіны, пераўтварыце з дапамогай:
Ah=Wh ÷ напружанне сістэмы
Гэта дае вам апраўданую адпраўную кропку. Тое, што ператварае яго ў сапраўдную канструкцыю, - гэта ўлік хімічнага складу акумулятара,-эфектыўнасці зваротнага ходу, абмежаванняў інвертара, перанапружання, тэмпературы і сонечнага акна падзарадкі. Астатняя частка гэтага артыкула тлумачыць, як.
Заўвага да формулы: у некаторых кіраўніцтвах напісана "штодзённае выкарыстанне × час рэзервовага капіявання ў гадзінах", што працуе, толькі калі вы падзяліце назад. Выкарыстоўваючыдні аўтаноміізабяспечвае аднастайнасць адзінак і дазваляе пазбегнуць найбольш распаўсюджаных памылак памеру, якія мы бачым на форумах "Зрабі сам".
Ёмістасць батарэі ў залежнасці ад магутнасці
Перш чым якая-небудзь лічба што-небудзь азначае, дапамагае раздзяліць дзве рэчы, якія людзі часта змешваюць:
- Ёмістасць (Вт-гадз або кВт-гадз)-, колькі энергіі захоўвае банк. Гэта тое, што разлічваюць формулы памеру.
- Магутнасць (Вт або кВт)- як хутка гэтая энергія можа быць дастаўлена ў дадзены момант. Гэта абмежавана магутнасцю акумулятара і, часцей за ўсё, інвертарам.
Банка магутнасцю 10 кВт/г з інвертарам магутнасцю 3 кВт можа працаваць з ноўтбукам некалькі дзён, але не можа запусціць калодзежную помпу магутнасцю 5 конскіх сіл. Калі гэтае адрозненне незнаёмае, торозніца паміж кВт і кВт.гадзварта хутка прачытаць, перш чым працягваць - памылкі памеру часта пачынаюцца тут.
Намінальная ёмістасць супраць карыснай ёмістасці
Акумулятар на 10 кВт/гадз амаль ніколі не дае вам 10 кВт/гадз штодзённай карыснай энергіі. Што вы на самой справе атрымаеце, залежыць ад:
- Бяспечная глыбіня разраду хімічнага рэчыва - Вытворцы LiFePO4 звычайна вызначаюць 80–95% DoD для цыклічнага выкарыстання, у той час як залітая свінцовая-кіслата звычайна падтрымліваецца да 50% для захавання тэрміну службы
- Эфектыўнасць-аднаразовага - літыевых сістэм звычайна складае 90–95%; свінцовая-кіслата каля 80–85%
- Тэмпература - ёмістасць літыя падае пры нізкіх тэмпературах, і зарадка пры тэмпературы ніжэй замярзання звычайна забаронена без награвальніка. Гэта варта разгледзець больш падрабязна, калі вы ўсталёўваеце на вуліцы (дыяпазон тэмператур літыевай батарэіабівае парогі)
- Уласнае спажыванне інвертарам- і накладныя выдаткі BMS
Збярыце іх разам, і «намінальныя 10 кВт·гадз» лёгка стануць 7–8 кВт·гадз рэальнай карыснай штодзённай энергіі на літыевай сістэме і бліжэй да 4 кВт·гадз на свінцова-кіслотным банку. Вось дзе большасць маламерных установак памыляецца: людзі выбіраюць нумар з налепкі і прапускаюць паніжэнне.
Крок 1
Перш чым вызначаць памеры чаго-небудзь, вызначыцеся, для чаго прызначаны акумулятар. Рэалістычныя выпадкі выкарыстання выглядаюць так:
- Неабходная рэзервовая копія- халадзільнік, святло, інтэрнэт, некалькі разетак, магчыма, медыцынскі прыбор
- Частковае-рэзервовае капіраванне дома- некалькі крытычных ланцугоў падчас адключэння
- Рэзервовае капіраванне ўсяго-дома- значна большая мэта, часта патрабуе падтрымкі генератара
- Рэзідэнцыя па-за-сеткай- штодзённага выкарыстання плюс захоўванне ўначы і ў-дрэннае надвор'е
- фургон, фургон, лодка- кампактнае сховішча для мабільных нагрузак
Гэтыя сцэнарыі маюць вельмі розныя канверты памеру, і канчатковы адказ вызначае той, які з іх падыходзіць для вас - больш, чым любая формула -. Калі вы яшчэ не вырашылі, прывязаныя вы-да сеткі, па-за-сеткі або гібрыд, гэта тое месца, каб пачаць (уключаная-сетка супраць выключанай-сеткі супраць гібрыдных сонечных сістэмразбівае адрозненні).
Разлік штодзённага спажывання энергіі
Для кожнай нагрузкі:
Ват × гадзін у дзень=Вт·гадз у дзень
Дзве рэчы, якія пачаткоўцы тут звычайна прапускаюць:
- Магутнасць у ватах, пазначаная на таблічцы, не з'яўляецца магутнасцю падчас працы.Халадзільнік з магутнасцю 120 Вт не спажывае 120 Вт бесперапынна - ён працуе цыклічна. Выкарыстанне таблічкі ў якасці бесперапыннай розыгрышу завышае штодзённую Вт-гадзіну прыкладна ў 2–3 разы. Значна больш дакладным з'яўляецца-лічыльнік кВт.гадз на прыборы на дзень-два.
- Сезонныя ваганні маюць значэнне.Кандыцыянаванне-паветра, ацяпленне памяшканняў, калодзежныя помпы і электрычныя воданагравальнікі маюць вялікія змены ад-да-зімы. Памер для горшага месяца, які вас цікавіць, а не сярэднегадавы.
Тыповы неабходны{0}}спіс рэзервовай загрузкі можа выглядаць так:
| Нагрузка | Магутнасць | Гадзін/дзень | Штодзённы Wh |
|---|---|---|---|
| Халадзільнік (веласіпедны) | 150 Вт у сярэднім / 40 Вт падчас працы | 24 | ~960 |
| Святлодыёдным асвятленне | 40 W | 5 | 200 |
| Wi-Fi + маршрутызатар + ONT | 20 W | 24 | 480 |
| Зарадка ноўтбука + тэлефона | 60 W | 4 | 240 |
| Тэлевізар + дробная электроніка | 80 W | 3 | 240 |
| Усяго | ~2120 Вт·г/дзень |
Крок 2. Вырашыце, колькі дзён аўтаноміі вам трэба
Аўтаномнасць - гэта колькасць дзён, на працягу якіх банк павінен перавозіць вашы грузы з невялікай колькасцю сонечнай энергіі або без яе. Тыповыя мэты:
- 0,5 дня (толькі ноч)- сеткавая-сістэма з дзённай сонечнай батарэяй, якая кампенсуе большасць нагрузак
- 1 дзень- звычайна для сонечнага клімату і рэзервовых-канструкцый
- 2–3 дні- выключаныя-дамы ў раёнах з надзейнай сонечнай батарэяй або ў рэгіёнах, дзе перыядычна назіраецца воблачнасць
- 3–5+ дзён- паўночныя шыраты, моцныя зімовыя нагрузкі або месцы з працяглымі перыядамі воблачнасці
TheКалькулятар NREL PVWattsдае ацэнку-выпрацоўкі сонечнай энергіі ў пэўным месцы месяц за месяцам, і прачытанне найгоршай-месячнай магутнасці звычайна больш карысна, чым сярэднегадавая, калі вы вырашаеце, якую аўтаномнасць планаваць.
Тут ёсць сапраўдная гандаль-. Кожны дадатковы дзень аўтаноміі дадае значныя выдаткі і вагу, і больш буйным банкам таксама патрэбны большыя сонечныя батарэі, каб зараджаць іх на працягу даступнага сонечнага часу. У-усталёўшчыкі, якія не працуюць ад электрасеткі, звычайна спалучаюць батарэю на 2–3 дні з генератарам, а не вызначаюць памеры на 5+ дзён, таму што генератар танней, чым дадатковая ёмістасць батарэі, якую ён замяняе.
Крок 3: Пераўтварыце патрэбы ў энергіі ў ёмістасць батарэі
З штодзённым выкарыстаннем і аўтаномнасцю вырашылі падключыце формулы:
Неабходнае карыснае сховішча=Штодзённая Вт·гадз × дні аўтаноміі
Намінальная ёмістасць=Неабходнае карыснае сховішча ÷ карысная доля
Карысная фракцыя залежыць ад хіміі і таго, наколькі кансерватыўна вы хочаце працаваць:
- LiFePO4:80–90% - гэта разумная планавая лічба для большасці жылых памяшканняў; заўсёды правярайце пашпарт вытворцы
- AGM / герметычная свінцова-кіслотная:звычайна плануецца каля 50%
- Залітая свінцовая-кіслата:50%, з перыядычным выраўноўваннем
Спраўны прыклад: 3000 Вт·гадз/дзень × 1,5 дня аўтаноміі=4, 500 Вт·гадз можна выкарыстоўваць. На LiFePO4 з 85% карыснасці гэта складае 4500 ÷ 0,85 ≈ 5300 Вт·гадз намінальна. На AGM пры 50% тая ж мэта складае 9000 Вт·гадз намінальна - амаль удвая. Хімія - гэта не зноска; гэта прыкладна 2× множнік таго, колькі вам трэба купіць.
Пераўтварэнне Wh ў Ah
Большасць літыевых бытавых акумулятараў цяпер прадаецца ў кВт.гадз, але ампер-гадзіны па-ранейшаму з'яўляюцца агульнымі для сістэм 12В і 24В. Пераўтварэнне:
Ah=Wh ÷ напружанне сістэмы
- 5000 Вт·гадз пры 12 В=417 А·г
- 5000 Вт·гадз пры 24 В=208 А·г
- 5000 Вт·гадз пры 48 В=104 А·г
Калі адзінка Ах незнаёмая,што азначае Ах на батарэіахоплівае вызначэнне і тое, як яно звязана з часам выканання.
Крок 4: 12 В супраць 24 В супраць 48 В - Выберыце правільнае напружанне сістэмы
Сістэмнае напружанне - гэта не проста спецыфікацыя - яно вызначае памер кабеля, параметры інвертара, эфектыўнасць і наколькі добра сістэма маштабуецца.
- 12V:Аўтафургоны, фургоны, невялікія каюты, адзін-інвертарныя сістэмы магутнасцю ~1,5 кВт. Даступныя простыя танныя аксесуары DC. Больш за ~2 кВт бесперапыннай нагрузкі правадка 12 В становіцца непрактычна тоўстай.
- 24V:Катэдры сярэдняга-памеру і невялікія адключаныя-дамы з бесперапыннай магутнасцю прыкладна да 3–4 кВт. Разумная сярэдзіна, калі інвертары 48 В перабор, а 12 В занадта абмежаваныя.
- 48V:Стандарт для рэзервовага-жылога дома, большасці сучасных гібрыдных інвертараў і любых сур'ёзных-сеткавых сістэм. Меншы ток азначае больш тонкія кабелі, больш высокую эфектыўнасць і сумяшчальнасць з самым шырокім спектрам абсталявання.
Агульнае правіла: калі бесперапынная нагрузка перавышае 3 кВт, па змаўчанні выкарыстоўвайце 48 В. Большасць сучасных жылых гібрыдных інвертараў і высокавольтных батарэй LFP-пабудаваны вакол наміналу 48 В абоакумулятар з больш высокім-напружаннемтапалогіі, у прыватнасці, таму што 12В і 24В не маштабуюцца дакладна да ўсёй-хатняй нагрузкі.
Крок 5: Суаднясіце хімію з дадаткам
Шчырае параўнанне, пазбаўленае маркетынгу:
| Тып | Прыдатны для выкарыстання DoD | Цыкл жыцця | Лепш за ўсё падыходзіць | Асноўны кампраміс- |
|---|---|---|---|---|
| LiFePO4 (LFP) | 80–95% | 4,000–6,000+ | Большасць сучасных сонечных і рэзервовых сістэм | Больш высокі першапачатковы кошт |
| NMC літый | 80–90% | 2,000–4,000 | Энергаёмістыя-мабільныя прыкладанні | Менш тэрмаўстойлівы, чым LFP |
| АГП | ~50% | 500–1,200 | Невялікія сістэмы або сістэмы з-абмежаваным бюджэтам | Прыкладна ў 2 разы больш неабходнай намінальнай ёмістасці ў параўнанні з LFP |
| Залітая свінцовая-кіслата | ~50% | 1000–2000 з абслугоўваннем | Бюджэт-абмежаваны або ўстарэлыя ўстаноўкі па-за-сеткі | Вентыляцыя, абслугоўванне, ніжняя карысная фракцыя |
Што тычыцца матэматыкі выдаткаў на шмат-гадовай аснове, за апошнія пяць гадоў LFP перамагла ў сегментах жылых памяшканняў і C&I, а такія арганізацыі, якМіністэрства энергетыкі ЗШАзадакументавалі рэзкае падзенне кошту, якое зрабіла літый стандартным для новых установак. Для больш глыбокага вывучэння параўнання хімічных рэчываў для захоўвання глрозныя тыпы батарэй для захоўвання энергіі.
Вызначэнне памеру па выпадку выкарыстання
| Выпадак выкарыстання | Тыповая сутачная нагрузка | Аўтаномнасць | Прапанаванае напружанне | Грубая мэта батарэі (LFP) |
|---|---|---|---|---|
| фургон / фургон (выходныя) | 1–2 кВт/г | 1 дзень | 12V | 100–200 А·г / 1,2–2,5 кВт·г |
| Маленькая каюта / малюсенькі дом | 2–4 кВт/г | 1–2 дні | 24V | 5–10 кВт/г |
| Асноўная хатняя рэзервовая копія | 3–6 кВт/г | 1 дзень | 48V | 5–10 кВт/г |
| Рэзервовае капіраванне ўсяго-дома | 20–40 кВт/г | 0,5-1 дзень | 48 В або штабелированное ВН | 15–30 кВт/г |
| Не{0}}сеткавы дом | 15–30 кВт/г | 2–3 дні | 48 В або штабелированное ВН | 30–80 кВт·г + генератар |
Гэта пачатковыя дыяпазоны для ацэнкі, а не праектныя значэнні - ваш клімат, нагрузка і выбар інвертара зрушаць лічбы ў абодва бакі.
Тое, што не ахоплівае просты памер
Формула прадугледжвае чысты свет. Рэальныя ўстаноўкі маюць грані:
- Скачковыя нагрузкі.Рухавікі (калодзежныя помпы, кампрэсары, агрэгаты пераменнага току) могуць цягнуць у 3–7 разоў большую намінальную магутнасць за секунду-дзве пры запуску. Акумулятар павінен забяспечваць гэты ток, а інвертар павінен яго прапускаць. Малагабарытныя інвертары адключэння; нізкарослыя берага прасядаюць.
- Эфектыўнасць-паездкі туды і назад.Уваходная энергія - гэта не выхадная энергія. Літыевыя сістэмы губляюць прыкладна 5–10 % -туды-назад; свінцовая-кіслата губляе 15–20%. Калі вам патрэбна 3 кВт.гадз, трэба было ўвесці 3,3–3,6 кВт.гадз.
- Зніжэнне тэмпературы.LFP губляе карысную ёмістасць пры тэмпературы ніжэй за 0 градусаў і звычайна не можа зараджацца пры тэмпературы ніжэй за нуль без унутранага награвальніка. Гарачае асяроддзе (35 градусаў +) паскарае каляндарнае старэнне. Калі ўстаноўка ажыццяўляецца ў гаражы, прычэпе або адкрытай шафе, гэта зменіць запас памеру.
- Акно сонечнай падзарадкі.Банку магутнасцю 15 кВт/г, які атрымлівае толькі 3 карысныя сонечныя гадзіны зімой, патрабуецца дастаткова фотаэлектрычнай магутнасці і магутнасці кантролера зарада, каб фактычна замяніць гэтую энергію. Вялікая банка з нізкім масівам - гэта банка, якая павольна апускаецца.
- Сувязь пераменнага і пастаяннага току.Архітэктура мяняецца там, дзе адбываюцца страты і якія кампаненты вам патрэбныя. (Пераменны-супраць-пастаяннага току акумулятарразглядае гэта падрабязна.)
Прыдатнае правіла: пасля таго, як вы дасягнулі ліку з дапамогай формулы, дадайце 15–25% маржы для рэальных-умоў свету, калі вы відавочна не змадэлявалі ўсё вышэйпералічанае.
Два спрацаваных прыкладу
Прыклад 1: Неабходная рэзервовая копія ў мяккім клімаце
Нагрузкі: 2120 Вт·гадз/дзень (з табліцы вышэй). Мэта: 1 дзень аўтаномнасці падчас адключэнняў. Хімія: LFP на 85% прыдатны да выкарыстання.
Патрабуецца да выкарыстання=2,120 × 1=2,120 Вт·гадз
Намінальная=2,120 ÷ 0,85 ≈ 2500 Вт·гадз
З 20% рэальнай маржой-: ~3000 Вт·г (3 кВт·г)
Пры 48 В гэта складае каля 62 Аг. Большасць бытавых акумулятараў LFP пачынаецца з 5 кВт.гадз, таму практычным варыянтам з'яўляецца блок на 5 кВт.гадз 48В -, які таксама дае магчымасць пакрыць больш працяглы адключэнне або дадаць невялікую нагрузку.
Прыклад 2: кабіна з-сеткі
Нагрузка: 3600 Вт/г/дзень (святло, халадзільнік, ноўтбук, вадзяная помпа, іншае). Мэта: 2 дні аўтаномнасці, каб пакрыць тыповы воблачны ўчастак. Хімія: LFP на 85%.
Патрабуецца да выкарыстання=3,600 × 2=7,200 Вт·гадз
Намінальная=7,200 ÷ 0,85 ≈ 8500 Вт·гадз
З запасам у 20% для зімовага зніжэння магутнасці і будучага росту: ~10 200 Вт·гадз
Такім чынам, банк LFP магутнасцю 10 кВт/гадз 48 В з’яўляецца разумнай задачай -, і на практыцы большасць-мантажнікаў па-за сеткай спалучыць гэта з невялікім генератарам для шмат-дзённых штормаў, а не з памерам для 4+ дзён аўтаноміі, таму што генератар танней за кВт/гадз, чым дадатковыя батарэі.
Распаўсюджаныя памылкі пры выбары памеру
- Выкарыстанне магутнасці ў ватах, указанай на таблічцы, замест вымеранага спажывання падчас працы.Самая вялікая крыніца спісаў негабарытных грузаў.
- Памер ад намінальнай магутнасці, без уліку Міністэрства абароны.Часта сустракаецца ў свінцова-кіслотных устаноўках, дзе пакупнікі чакаюць, што 100 Аг штодзённага выкарыстання азначаюць 100 Аг.
- Забыўшыся пра інвертар.Вялізны банк за інвертарам магутнасцю 3 кВт усё яшчэ не можа працаваць з нагрузкай магутнасцю 5 кВт. Спалучыце іх. Theправільны інвертар і спалучэнне батарэі для хатняга выкарыстанняварта падумаць, перш чым купіць любы з іх.
- Няма плана сонечнай падзарадкі.Калі ваш PV не можа замяніць штодзённы розыгрыш на працягу даступных сонечных гадзін, аўтаномнасць доўжыцца толькі да таго часу, пакуль банк не паменшыцца.
- Памер толькі для сённяшніх грузаў.Зарадка электрамабіляў, цеплавыя помпы і індукцыйнае прыгатаванне ежы - звычайныя дапаўненні, якія дапаўняюцца за тры- гады. Пакіньце месца для галавы.
FAQ
Пытанне: Колькі батарэй мне трэба для сонечнай сістэмы магутнасцю 5 кВт?
A: Гэта залежыць ад штодзённага спажывання і аўтаномнасці, а не ад рэйтынгу PV. У сонечны месяц энергасістэма магутнасцю 5 кВт можа вырабляць 20–25 кВт/г у дзень. Калі вашыя нагрузкі складаюць 15 кВт.гадз у дзень і вы хочаце атрымаць рэзервовую копію на працягу ночы, прыкладна 10 кВт.гадз назапашвальніка LFP - звычайная пара. Калі вы хочаце паўна-дзённую аўтаномію, 15–20 кВт.гадз. Сам па сабе памер масіва не вызначае памер банка.
Пытанне: 24 В або 48 В лепш для сонечных батарэй?
A: Для ўсяго, што перавышае каля 3 кВт бесперапыннай нагрузкі -, што ўключае большасць цэлых-хатніх сістэм - 48V з'яўляецца практычным выбарам. Ён зніжае ток, зніжае кошт кабеля, павышае эфектыўнасць інвертара і падтрымліваецца больш шырокім спектрам сучасных гібрыдных інвертараў. 24V застаецца добрым для кают, невялікіх ад-сеткавых установак і сістэм DIY ніжэй гэтага парога.
Пытанне: Колькі акумулятара мне трэба для аднаго дня рэзервовага капіявання?
A: Пачніце з штодзённага спажывання-асноўнай нагрузкі ў Вт·гадз. Тыповы асноўны-толькі рэзервовы рэжым працуе 2–6 кВт.гадз/дзень, што ў перакладзе складае прыкладна 3–8 кВт.гадз намінальнай ёмістасці LFP пасля DoD і запасу. Пакрыццё ўсяго-дома на адзін дзень можа лёгка дасягаць намінальных 20–40 кВт.гадз.
Пытанне: ці магу я наладзіць акумулятар па ампер-гадзінах?
A: Толькі калі ўсе акумулятары ў параўнанні маюць аднолькавае напружанне. 200 Аг пры 12 В і 200 Аг пры 48 В захоўваюць зусім розныя колькасці энергіі (2,4 кВтг супраць 9,6 кВтг). Wh або kWh - сумленная адзінка для параўнання.
Пытанне: Ці залежыць памер батарэі ад памеру сонечнай панэлі?
A: Яны павінны супадаць, але адно не вынікае з другога. Банка адрозніваецца нагрузкамі і аўтаномнасцю. Масіў мае такі памер, каб папоўніць банк на працягу даступных сонечных гадзін вашага найгоршага дызайнерскага месяца. Большы банк з малым масівам - гэта класічны рэжым збою ад-сеткі.