Päikesepatareipanga suuruse määramine (valem + näited)

Millist päikesepatarei suuruse valemit peaksite kasutama?

Õige lähtepunkt sõltub sellest, mida aku eeldatavasti teeb. Enne toote valimist tehke kindlaks, kas projekt on seotud katkestuste varundamisega, täieliku-puhkeajaga-võrguga töötamisega või igapäevase päikeseenergia-tarbimisega. Laiema süsteemi{5}}taseme võrdluse jaoks vaadake ülesees-võrk, väljas-võrk ja hübriidpäikesesüsteemi konfiguratsioonid.

Kodu varuaku suuruse valem

Kõigepealt arvutage vahelduvvoolu energia, mida kaitstud koormused peavad saama:

Nõutav laadimisenergia (kWh)=keskmine kriitiline koormus (kW) × varuaeg (tundides)

Seejärel arvutage aku nimimaht:

Aku nimimaht (kWh)=nõutav koormusenergia × projekteerimisvaru ÷ kasutatav aku osakaal ÷ tarnetõhusus

Väljalülitatud{0}}võrgu päikesepatareipanga suuruse määramise valem

Võrguta{0}}süsteemi puhul, mis peab töötama öösiti või nõrga päikeseenergia tootmise perioodidel:

Aku nimimaht (kWh)=päevane arvutuslik koormus (kWh/päevas) × autonoomia päevad × konstruktsioonivaru ÷ kasutatav aku osakaal ÷ tarneefektiivsus

Päikeseenergia{0}}omatarbimise valem

Hinnake päevase päikeseenergia kogust, mida saab salvestada, ja õhtuse või öise koormuse hulka, mis suudab seda kasutada. Praktiline energia{1}}nihutamise sihtmärk on tavaliselt neist kahest väärtusest väiksem.

Eesmärk nihutatud energia=seda väiksem kui oodatav päikeseenergia ülejääk või planeeritud pärast-päikeseloojangut

Seejärel reguleerige kasutatava aku mahtuvuse sihtmärki ja kohaldatavaid konversioonikadusid. Süsteemi arhitektuur on oluline, sestVahelduvvoolu-- ja alalisvoolu-sidestatud aku salvestusruumasetada konversioonikaod energiatee erinevatesse punktidesse.

Päikesepatareipanga valemimuutujad ja ühikud

Kasutage iga füüsikalise suuruse kohta ühte terminit. Koormusvõimsuse segamine koormusenergiaga on üks levinumaid vale tulemuse põhjuseid.

Võimsus kW-des määrab, kui suurt koormust süsteem ühel hetkel talub. Energia kWh-des määrab, kui kaua see seda koormust talub. Eristamist selgitatakse üksikasjalikumalt selles juhendiskW versus kWh aku energiasalvestuses.

Määrake, mida aku peab tegema

Kodu varundamine hädaolukorras

Kodu varusüsteem peaks algama kaitstud{0}}koormusnimekirjaga, mitte leibkonna aastase või päevase elektrienergia kogutarbimisega. Tehke kindlaks vooluringid, mis peavad olema saadaval, eeldatav katkestuse kestus ja seadmed, mis võivad samal ajal töötada.

Päikesepaneelid ei paku võrgukatkestuse ajal automaatselt varutoidet. Süsteem vajab seadmeid, mis on loodud ohutult võrgust lahtiühendamiseks ja saartega elektrisüsteemi moodustamiseks. USA energeetikaministeerium selgitab seda töönõuet omapäikeseenergia ja vastupidavuse juhised.

Täis-väljalülitus-võrgutoide

Väljalülitatud{0}}võrguaku peab katma perioode, mil päikeseenergia tootmine on alla koormuse. Disain võtab tavaliselt arvesse öist nõudlust, hooajalist päikeseenergia vähenemist, järjestikuseid pilviseid perioode, inverteri ooterežiimi tarbimist, vahelduvaid pumpasid, generaatori saadavust ja koormuse{2}}alandamise võimalusi.

Hoidmine ja päikeseenergia tootmine peavad olema koos. Suurem aku ei paranda vastupidavust, kui päikesemassiivi või generaatoriga ei saa asendada sellelt eemaldatud energiat. Lisakonteksti saamiseks vaadake, kuidas apäikeseenergia salvestamise süsteem koordineerib tootmist, salvestamist ja koormusi.

Päevane päikeseenergia{0}}omatarbimine

Isetarbimise aku{0}}salvestab üleliigse päevase päikeseenergia hilisemaks kasutamiseks. Kasulikku võimsust piiravad nii laadimiseks saadaoleva päikeseenergia ülejäägi hulk kui ka tühjendamiseks saadaoleva õhtuse või ööbimise nõudluse hulk. Mitmepäevane ladustamine võib jääda alakasutatud süsteemis, mis toodab vaid tagasihoidlikku päeva ülejääki.

Arvutage välja koormused, mida te tegelikult vajate

Enne aku valimist koostage koormustabel. Kasutage mõõdetud energiat alati, kui see on praktiline, eriti seadmete puhul, mis käivad sisse ja välja.

See tabel on illustratiivne mõõtmis{0}}põhine töövoog, mitte universaalne leibkonnaprofiil. Asendage iga väärtus projekti andmetega.

Kasutage praktilist mõõtmisprotokolli

1. Mõõtke seadmete pistikut{0}}vähemalt 24–72 tundi, kui võimalik.
2. Kasutage 24-tunnise baaskoormuse ja suurima püsiva nõudluse tuvastamiseks inverteri jälgimise või kasuliku intervalli andmeid.
3. Salvestage hooajalised koormused eraldi, sealhulgas küte, jahutus, niiskuse eemaldamine ja vee pumpamine.
4. Kontrollige mootori-käivitusvoolu seadme dokumentatsioonist või laske kvalifitseeritud spetsialistil see mõõta.
5. Kasutage pigem tüüpilist kõrge-koormusperioodi kui mugavat madala-tarbimisega päeva.

DOE-dAku energiasalvestussüsteemi hindamismeetodrõhutab mõõdetud ajaseeria{0}}andmete väärtust energiasalvestuse tegeliku toimivuse hindamiseks. Sama põhimõte parandab koormuse esialgset hindamist: mõõdetud profiilid on tavaliselt kasulikumad kui üks kuu kokku.

Eraldage kriitilised, paindlikud ja välistatud koormused

• Kriitilised koormused:seadmed, mis peavad töötama kogu projekteerimisperioodi jooksul.
• Paindlikud koormused:seadmed, mis võivad töötada vähem tunde või ainult siis, kui päikeseenergia on saadaval.
• Välistatud koormused:seadmed, mis seisake{0}}katkestuse või vähese energiatarbimise ajal välja lülitatud.

Elektriline takistusküte, keskkliimaseade, suured veesoojendid, elektripliit, riidekuivatid ja elektrisõidukite laadimine võivad domineerida ladustamisnõuetes. Ühe suure{1}}energiakoormuse eemaldamine või ajastamine võib aku mahtu vähendada rohkem kui paljude väikeste elektroonikaseadmete eemaldamine.

Valige varutunnid või autonoomiapäevad

Varutunnid võrguga-ühendatud kodu jaoks

Valige sihtkoht kohalike katkestusmustrite ja teenuse põhjal, mida aku peab pakkuma: lühike katkestus, üks õhtu, üleöö katkestus, üks terve päev või pikem hädaolukord. Otsustage, kas päikeseenergia laadimine on saadaval ka siis, kui võrk on maas ja kas süsteem teenindab kaitstud -koormuspaneeli või kogu hoonet.

Autonoomiapäevad väljalülitatud{0}}võrgusüsteemi jaoks

Autonoomia on ajavahemik, mille jooksul aku suudab kavandatud koormust täita ilma piisava laadimiseta. Valige see, võttes arvesse hooajalisi päikesetingimusi, eeldatavaid pilviseid perioode, generaatori töökindlust, kütuse saadavust, koormuse{1}}lahutusvõimalusi, juurdepääsu saidile ja energiatühjenemise tagajärgi.

Usaldusväärse varuallikata kaugsait võib vajada rohkem salvestusruumi kui automaatse generaatoriga vara. Autonoomiapäevade õige arv on seega projektiotsus, mitte tööstuse kindel protsent.

Kasutage intervallkoormuse profiili, kui see on saadaval

Kaks kodu tarbivad kumbki 10 kWh päevas, kuid vajavad erinevaid akusid ja invertereid. Energiat võib kasutada järk-järgult; teine ​​võib samaaegselt töötada pumpa, mikrolaineahju ja konditsioneeri. Päevane kWh võib olla sarnane, samas kui tippkW ja liigvool on väga erinevad.

Arvutage kasutatava aku mahutavus, kasutades DoD-d, efektiivsust ja reservi

Kasutage tootja kasutatavat mahtu

Tühjenemise sügavus kirjeldab, kui suur osa nimivõimsusest tsükli jooksul eemaldatakse. Esialgse suuruse määramisel kasutage ühe universaalse protsendi rakendamise asemel aku tootja lubatud töövahemikku või märgitud kasutatavat energiat.

Kui 10 kWh aku töötab 90% ulatuses, annab see 9 kWh kasutatavat alalisvoolu aku energiat, enne kui võetakse arvesse muid allavoolu kadusid:

10 kWh × 0.90=9 kWh

Garantiitingimused, -laadimispiirangute olek-, tühjenemiskiirus, aku vanus, temperatuur, püsivara sätted ja soovitud tsükli kestus võivad muuta praktilist tööakent.

Kasutage õiget tõhususe mõõdikut

Katkestuse käitusaja puhul on asjakohane väärtus tavaliselt ühesuunaline{0}}tõhusus aku salvestatud energiast kaitstud koormusteni. Edasi-tagasi{2}}reisi tõhusus hõlmab nii laadimist kui ka tühjendamist ning seda ei tohiks automaatselt asendada ühesuunalise-käitusaja arvutusega.

Samuti kontrollige, kas toote avaldatud kasutatavat energiat mõõdetakse alalisvoolu poolelt või tarnitakse vahelduvvoolu poolelt. Kui tootja on juba teatanud kasutatava vahelduvvooluenergia, võib inverteri kadude uuesti lahutamine{1}}sama kadu kahekordistada.

Sandia riiklikud laboridDOE/EPRI elektrisalvestuse käsiraamatpakub laiemat tehnilist konteksti salvestusruumi jõudluse, võimsuse, energia, tõhususe ja rakendusespetsiifilise{0}disaini kohta.

Kasutage läbipaistvat kujunduse veerist

Projekteerimisvaru võib hõlmata tagasihoidlikku ebakindlust, väikest tulevast koormust, võimsuse vähenemist aja jooksul ja väiksemaid vigu käitusaja hinnangutes. Esitage see selgesõnaliselt kordajana, näiteks 10% hüvitise korral 1,10.

Veeris ei tohiks varjata halbu koormusandmeid. Esmalt parandage koormuse hinnangut ja seejärel lisage tahtlik reserv.

Kontrollige temperatuuri ja paigaldustingimusi

Temperatuur võib mõjutada kasutatavat võimsust, laengu vastuvõtmist, tühjendusvõimsust, BMS-i käitumist ja kasutusiga. Vaadake üle toote minimaalne laadimistemperatuur, minimaalne tühjendustemperatuur, alandamiskõverad, sisseehitatud-küte, ümbrise nimiväärtus, jahutus- või ventilatsiooninõuded ning sise- või välispaigalduse piirangud.

Ärge rakendage igale liitiumakule üht külma{0}}ilmategurit. Keemia, raku disain, soojusjuhtimine ja BMS-i seaded erinevad. See ülevaadeliitiumaku töötemperatuuri vahemikudaitab tuvastada tooteandmeid, mida tuleks kontrollida.

Teisendage kWh Ah-ks ja valige 12V, 24V või 48V

Aku energiat võib määrata kilovatt{0}}tundides, samas kui mõnda süsteemi kirjeldatakse amp-tundides. Suhe on:

Energia (Wh)=pinge (V) × võimsus (Ah)

Seetõttu:

Mahutavus (Ah)=energia (kWh) × 1000 ÷ süsteemi nimipinge

Need amp{0}}tundide väärtused esindavad ligikaudu sama nimienergiat. Kõrgem pinge vähendab sama võimsuse edastamiseks vajalikku voolu, mis võib vähendada juhtme suurust ja pingelangust, kui süsteem on õigesti projekteeritud.

Kuidas valida süsteemi pinget

• 12V:levinud väikestes alalisvoolusüsteemides ja tagasihoidlikes mobiilirakendustes.
• 24V:kasutatakse sageli keskmistes mobiilsetes süsteemides, kajutites, meresüsteemides ja väiksemates inverteripaigaldistes.
• 48V:levinud suuremates statsionaarsetes süsteemides, kuna sama võimsust saab tarnida väiksema vooluga kui 12V või 24V.

Pinge on arhitektuuriline otsus. Aku, inverter, laadimiskontroller, kaitseseadmed, juhid, side ja kõik alalisvoolu{1}}koormused peavad ühilduma. Suuremad süsteemid võivad kasutada ka otstarbel-konstrueeritudkõrge{0}}pingeakud energia salvestamiseks, mida ei tohiks käsitleda 48 V DIY panga lihtsa pikendusena.

Kontrollige inverteri võimsust, käivituspinget ja BMS-i piire

Akupangal võib olla piisavalt kWh ja see ei saa ikkagi käivitada ega käitada vajalikke seadmeid. Võimsus määrab tööaja. Võimsuse ja voolu piirangud määravad, kas süsteem suudab koormust üldse teenindada.

Kontrollige pidevat toidet

Lisage koormused, mis võivad samaaegselt töötada. Inverteri pidev vahelduvvoolu väljund peab ületama eeldatava nõudluse kehtivatel temperatuuri- ja töötingimustel.

Hinnake aku{0}}külgvoolu voolu järgi:

Alalisvool (A) ≈ vahelduvvoolu koormusvõimsus (W) ÷ aku pinge (V) ÷ inverteri efektiivsus

Näiteks 4000 W vahelduvvoolu koormus, mis saadakse 48 V akust 92% tõhusa inverteri kaudu, nõuab ligikaudu:

4,000 ÷ 48 ÷ 0.92 ≈ 90.6 A

Akupank, BMS, siinid, kaablid, kaitsmed, lahklülitid ja klemmid peavad kõik olema projekteeritud kehtiva voolu jaoks.

Kontrollige mootori ja kompressori käivituspinget

Puurkaevupumbad, külmikud, sügavkülmikud, kliimaseadmed, töökoja tööriistad ja õhukompressorid võivad käivitamisel tarbida oluliselt rohkem energiat kui tavatöö ajal. Kontrollige:

• Inverteri liigvõimsus
• Lubatud liigpinge kestus
• Aku BMS-i tipp-praegune limiit ja kestus
• Pingelangus käivitamisel
• Juht- ja kaitse{0}}seadmete hinnangud
• Kas mitu laadimist võib korraga alata

Tipparvust ilma kestuseta ei piisa. Süsteem, mis suudab sekundi murdosa jooksul anda väga suure väljundi, ei pruugi siiski käivitada mootorit, mis vajab mitmeks sekundiks kõrgendatud voolu.

Kontrollige aku BMS-i ja paralleelpiiranguid

Iga kavandatava mooduli puhul vaadake üle maksimaalne pidev tühjenemisvool, tipplahendusvool, lubatud tipu kestus, maksimaalne laadimisvool, soovitatav inverteri vahemik, maksimaalne paralleelloendus, kinnitatud juhtmestiku paigutus ja side ühilduvus.

Paralleelmoodulid ei jaga alati voolu ideaalselt. Kaabli pikkus, klemmi takistus, temperatuur, laetuse olek ja mooduli seisund võivad mõjutada voolu jagamist. Kasutage tootja heakskiidetud siini või samaväärset-pikkust juhtmestikku.

Arvutage akumoodulite arv ja laadimisvõime

Arvutage akumoodulite arv

Kui nõutav nimivõimsus on teada:

Moodulite arv=nõutav nimivõimsus ÷ nimivõimsus ühilduva mooduli kohta

Ümarda kuni heakskiidetud terve{0}}mooduli konfiguratsioonini.

Kui konstruktsioon nõuab 14,2 kWh ja ühe ühilduva mooduli nimivõimsus on 5,12 kWh:

14.2 ÷ 5.12 = 2.77

Võimsuse arvutamiseks on seega vaja vähemalt kolme moodulit, mis annavad 15,36 kWh nimienergiat. Lõplik valik peab ikkagi läbima võimsuse, BMS-i, paralleeli, inverteri, pinge, side ja paigalduse kontrolli.

Kontrollige, kui kiiresti saab akut laadida

Esmalt hinnake energiat, mis tuleb akule tagastada:

Laadige energiat akusse ≈ aku võetud energia ÷ laadimise efektiivsus

Seejärel hinnake parimat{0}}laadimisaega:

Laadimisaeg (tundides) ≈ laadimisenergia (kWh) ÷ aku keskmine laadimisvõimsus (kW)

Päikese{0}}laetud süsteemi puhul ärge kasutage massiivi nimesildil olevat võimsust nii, nagu see oleks pidevalt saadaval. Kontrollige eeldatavat igakuist või hooajalist tootmist, päevast koormust, kärpimist, varjutamist, temperatuuri ja kontrolleri -laadimispiiranguid. TheNREL PVWatts kalkulaatorvõib anda asukohapõhise{0}}hinnangu fotogalvaanilise energia tootmise kohta selle sõelumisetapi jaoks.

Võrgust väljas{0}}arvatud konstruktsiooni puhul peab eeldatav päikeseenergia tootmine katma nii päevase koormuse kui ka energia, mis on vajalik aku taastamiseks pärast tühjenemist. Kui aku ei saa taastuda enne järgmist kehva -päikeseperioodi, ei lahenda üksi salvestusruumi suurendamine töökindlusprobleemi.

Päikesepatareipanga suuruste tabel

Järgnev diagramm kasutab ühepäevast autonoomiat, 90% kasutatavat aku osa, 92% tarneefektiivsust ja 10% disainivaru. See on ainult näide.

Mis tahes eelduse muutmine muudab tulemust. Väiksem kasutatav osa, madalam efektiivsus, pikem autonoomiaperiood või suurem varu suurendab nõutavat nimivõimsust.

Töötatud päikesepatareide suuruse näited

Näide 1: väike väljalülitatud-võrkkabiin

Oletame:

• Päevane arvutuslik koormus: 2,8 kWh
• Autonoomia: 1,5 päeva
• Kasutatav aku osa: 90%
• Kohaletoimetamise efektiivsus: 92%
• Kujunduse marginaal: 10%

Nõutav nimivõimsus=2.8 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 5,58 kWh

24 V nimipingel:

5,58 × 1000 ÷ 24 ≈ 233 Ah

Järgmine samm on valida heakskiidetud mooduli konfiguratsioon üle 5,58 kWh ja kontrollida, kas inverter, aku voolupiirangud ja hooajaline laadimisallikas suudavad salongi koormusi toetada.

Näide 2: Essential Home Backup

Oletame, et kaitstud koormused on keskmiselt 1,2 kW ja peavad töötama kaheksa tundi.

Nõutav koormusenergia=1.2 kW × 8 tundi=9.6 kWh

Kasutades 90% kasutatavat fraktsiooni, 92% tarneefektiivsust ja 10% marginaali:

Nõutav nimivõimsus=9.6 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 12,75 kWh

See tulemus käsitleb energia tööaega. See ei tõesta, et aku ja inverter suudavad käivitada suurima mootori või toetada maksimaalset samaaegset koormust.

Näide 3: Mõõdetud koormuse tabelist moodulite loendani

Kasutades ülaltoodud illustreerivat mõõdetud koormuse tabelit:

• Päevane kriitiline{0}}koormusenergia: 3,71 kWh
• Autonoomia: 1,5 päeva
• Kasutatav aku osa: 90%
• Kohaletoimetamise efektiivsus: 92%
• Kujunduse marginaal: 10%

Nõutav nimivõimsus=3.71 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 7,39 kWh

Kui heakskiidetud akumooduli nimivõimsus on 5,12 kWh:

7,39 ÷ 5.12=1.44 moodulit

Konstruktsioon vajab võimsuse järgi vähemalt kahte moodulit 10,24 kWh nimivõimsuse jaoks. Enne selle konfiguratsiooniga nõustumist kontrollige kahe-mooduli pidevvoolu, käivituspinge, laadimisvoolu, paralleelse kinnituse ja inverteri sidet.

Kui kaua 10 kWh aku vastu peab?

Tööaeg sõltub koormatele tarnitud kasutatavast energiast, mitte ainult nimiväärtusest. 10 kWh nimiaku, 90% kasutatava fraktsiooni ja 92% tarneefektiivsusega:

Kasutatav vahelduvvooluenergia ≈ 10 × 0,90 × 0.92=8.28 kWh

Need väärtused eeldavad püsivat keskmist koormust ega sisalda täiendavaid temperatuuri alandamist, vananemist, BMS-i reservi ega seadmespetsiifilisi{0}}piiranguid.

LiFePO4 vs. plii-happeakupanga suuruse määramine

Aku keemia mõjutab seda, kuidas nimivõimsus, tühjenemiskiirus, laadimisnõuded, hooldus ja paigaldustingimused muutuvad kasutatavaks süsteemi jõudluseks. Laiema võrdluse jaoks vaadake need üleerinevat tüüpi akusid energia salvestamiseks.

Plii-happeakude puhul kasutage tootja tühjenemiskõveraid ja -tunnivõimsust. Lihtne Ah muundamine nimipingel võib saadaoleva energia ülehinnata, kui tühjendusvool on kõrge.

Levinud päikesepatareide suuruse määramise vead

• Korrutades ajaga kaks korda:kui koormuse energia on juba kWh, ärge korrutage seda uuesti varutundidega.
• Segi ajada kW ja kWh:salvestatud energia ja tarnitav võimsus on eraldi spetsifikatsioonid.
• Kodumajapidamise kogutarbimise kasutamine oluliseks varundamiseks:suurust kaitstud koormuste eest, kui kujundus pole terve{0}}koduvarundus.
• Andmesildi vattide kasutamine keskmise kuluna:jalgrattavarustus kasutab sageli vähem energiat, kui selle maksimaalne sisend eeldab.
• Ooterežiimi tarbimise ignoreerimine:40 W pidev koormus tarbib 0,96 kWh päevas.
• Edasi-tagasi{0}}reisi tõhususe kasutamine ühesuunalise-arvutusena ilma kontrollimata:sobitada efektiivsuse väärtus arvutatava energiateega.
• Mootori{0}}käivituspinge ignoreerimine:piisav kWh ei garanteeri pumba või kompressori edukat käivitamist.
• Aastaste{0}}keskmiste päikesetingimuste jaoks projekteerimine:väljas{0}}võrgu töökindlust kontrollib tavaliselt kõige ebasoodsam aastaaeg.
• Eeldusel, et patareisid saab alati hiljem lisada:laiendamist võivad piirata vanus, laadimisaste, püsivara, side, inverteri piirangud või tootja poliitika.
• Laadimisaja ignoreerimine:aku, mis ei saa taastuda enne järgmist tühjenemisperioodi, ei ole vastupidav konstruktsioon.

Ohutus, ulatus ja toimetamise metoodika

See artikkel pakub esialgset arvutusraamistikku aku mahutavuse nõuete võrdlemiseks. See ei ole elektriprojekti joonis, paigaldusjuhend, koodi-vastavuse ülevaade ega tootespetsiifilise inseneritöö asendaja.

Arvutusmeetod eraldab koormusvõimsuse, koormuse energia, nimivõimsuse, kasutatava võimsuse, tarneefektiivsuse ja projekteerimisvaru, nii et iga eeldust saab kontrollida. Töötatud näited avalikustavad nende eeldused ja neid ei tohiks käsitleda universaalsete tootesoovitustena.

Seadme lõpliku valiku ja paigaldamise peaks üle vaatama kvalifitseeritud spetsialist, kes tunneb kehtivaid kohalikke elektri-, hoone- ja tulekahjunõudeid. Ameerika Ühendriikides selgitab UL sedaUL 9540 hindab energiasalvestussüsteeme ja -seadmeid integreeritud süsteemidena, sealhulgas akud, voolu muundamine, juhtseadmed, kaitse ja side.

KKK