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戶用儲能系統(tǒng)中的電池如何配置
發(fā)布時間:2018-12-14        閱讀量:2996        返回列表        去平臺詳情
 小固之前推送過《史上最全儲能電池參數(shù)詳解》,文中針對電池分類及特性、主要性能參數(shù)等內(nèi)容進行了介紹。沒看過的朋友可以先查看這篇。

接下來,本期文章小固將向你詳細介紹,在不同應(yīng)用場景和需求下,儲能系統(tǒng)中的電池容量設(shè)計。相信看完之后就能回答前文中的3個問題。


一、電池類型的選擇

隨著電池技術(shù)發(fā)展和成本的快速下降,目前在戶用儲能項目中,鋰電池已成為主流選擇,新增化學(xué)電池市場占有率達95%以上。

 


【小固解讀】相比鉛酸電池,鋰電池具有效率高、循環(huán)壽命長、電池數(shù)據(jù)精確,一致性高等優(yōu)勢。


 

二、電池容量設(shè)計常見四大誤區(qū)

1、只根據(jù)負載功率和用電量選擇電池容量

電池容量設(shè)計中,負載情況是最重要的參考因素。但電池充放電能力、儲能機的最大功率、負載的用電時段等同樣不容忽視。

2、電池的理論容量和實際容量

通常,電池手冊上面標(biāo)注的是電池的理論容量,也就是在理想狀態(tài)下,電池從SOC 100%到SOC 0% 時電池能夠釋放的最大電量。

而在實際的應(yīng)用中,考慮到電池壽命,不允許放電到SOC 0%,會設(shè)置保護電量。



3、電池容量選擇越大越好

在實際應(yīng)用中,要考慮電池使用率。如果光伏系統(tǒng)容量較小,或負載用電量較大,電池?zé)o法充滿即造成浪費。

4、電池容量設(shè)計完美契合

由于過程損耗的原因,電池放電量小于電池存電量,負載耗電量小于電池放電量。忽視效率損耗很可能造成電池供電不足的現(xiàn)象。

 


三、不同應(yīng)用場景下的電池容量設(shè)計

本文主要介紹三種常見應(yīng)用場景下的電池容量設(shè)計思路:自發(fā)自用(電費較高或沒有補貼)、峰谷電價、備用電源(電網(wǎng)不穩(wěn)定或有重要負載)。

1、“自發(fā)自用”

由于電價較高或者光伏并網(wǎng)補貼較低(無補貼),安裝光伏儲能系統(tǒng)以降低電費支出。

·         假設(shè)電網(wǎng)穩(wěn)定,不考慮離網(wǎng)運行

·         光伏只是為了降低電網(wǎng)用電量

·         一般白天光照比較充足

最理想狀態(tài)是,光伏+儲能系統(tǒng)能夠完全覆蓋家庭用電。但是這種情況很難實現(xiàn)。所以我們綜合考慮投入成本和用電情況,可以選擇根據(jù)家庭平均日用電量(kWh)來選擇電池的容量(默認光伏系統(tǒng)能量充足)。設(shè)計邏輯如下 :


 

如果能夠準(zhǔn)確搜集用電規(guī)律,結(jié)合儲能機管理設(shè)置,可以盡量提高系統(tǒng)利用率。

二、峰谷電價

峰谷電價的結(jié)構(gòu)大致如下圖所示,17:00 - 22:00為用電高峰期:

 

白天用電量少(光伏系統(tǒng)可基本覆蓋),在用電高峰期,則需要保證至少一半以上的電量由電池供電,減少電費支出。

假設(shè)高峰期平均日用電量:20kWh

其設(shè)計思路如下:

 

以高峰時期的總用電量為基礎(chǔ)計算出電池容量的最大需求值。然后根據(jù)光伏系統(tǒng)的容量和投資的效益在該區(qū)間內(nèi)找到一個最佳電池電量。

三、電網(wǎng)不穩(wěn)定地區(qū)——備用電源

主要應(yīng)用在電網(wǎng)不穩(wěn)定地區(qū)或有重要負載的情境中。2017年初,固德威曾經(jīng)設(shè)計過一個東南亞的項目,具體情況如下:

· 應(yīng)用場地:養(yǎng)雞場,考慮光伏可鋪設(shè)面積,大概可以裝5-8KW 組件

· 重要負載:4*換氣風(fēng)扇,單個風(fēng)扇的功率 550W(如果換氣扇不工作,養(yǎng)雞棚內(nèi)供氧不足)

· 電網(wǎng)情況:電網(wǎng)不穩(wěn)定,不定時停電,最長停電時長3~4小時

· 應(yīng)用要求:電網(wǎng)正常情況下,電池優(yōu)先充電;電網(wǎng)停電時,電池+光伏保證重要負載(風(fēng)扇)正常運行

在選擇電池容量時,需要考慮的就是電池在離網(wǎng)情況下單獨供應(yīng)所需要的電量(假設(shè)晚間停電,無PV)。

 

 

其中離網(wǎng)時的用電總功率和離網(wǎng)預(yù)計時間是最關(guān)鍵的參數(shù)。以停電預(yù)計的最長時間4小時來計算,其設(shè)計思路可參考:

 

 

這個案例中的重要負載很單一,設(shè)計過程相對簡單。如果系統(tǒng)中有其他重要負載,需要全部列出(如下例)然后根據(jù)全天最長連續(xù)停電時長內(nèi)最大的用電負載功率和用電量,最后確定需要的電池容量。

 


四、電池容量設(shè)計中的兩個重要因素

1、光伏系統(tǒng)容量

假定

·         電池全部由光伏充電

·         儲能機給電池充電的最大功率為5000W

·         每天日照小時數(shù)為4h

那么:

①在電池作備用電源的模式下,有效容量800Ah的電池在理想狀態(tài)下充滿平均需要:

800Ah/100A/4h=2

②在自發(fā)自用的模式下,假定系統(tǒng)每天在4個小時內(nèi)平均以3000W給電池充電。有效容量800Ah 的電池充滿(不放電的情況下)需要:

800Ah*50V/3000=13

無法滿足負載日常用電。而在常規(guī)自發(fā)自用的系統(tǒng)下,電池?zé)o法充滿。

2、電池冗余設(shè)計

前文提到的三種應(yīng)用場景中均提到,由于光伏發(fā)電存在不穩(wěn)定性、線損、無效放電、電池老化等造成效率損失,在電池容量設(shè)計時,需要保留一定余量。

 

 

電池余量的設(shè)計比較自由,設(shè)計者可以根據(jù)自身系統(tǒng)設(shè)計的實際情況綜合判定。

 

總結(jié)

 

本文針對幾種常見應(yīng)用場景,介紹了電池容量設(shè)計的方案。從中可以看出,其實三種場景下設(shè)計的思路相似,核心條件固定,只是不同場景下,需要考慮不同因素。

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