系統中配置機架 戶用儲能系統中的電池如何配置?

2021-10-25 13:26:28 字數 2810 閱讀 9854

「愛問小固」中收到的關於儲能系統問題,出現最頻繁的是:

小固之前推送過

史上最全儲能電池引數詳解​mp.weixin.qq.com

文中針對電池分類及特性、主要效能引數等內容進行了介紹。沒看過的朋友可以先檢視這篇。

接下來,本期文章小固將向你詳細介紹,在不同應用場景和需求下,儲能系統中的電池容量設計。相信看完之後就能回答前文中的3個問題。

隨著電池技術發展和成本的快速下降,目前在戶用儲能專案中,鋰電池已成為主流選擇,新增化學電池市場占有率達95%以上。

【小固解讀】相比鉛酸電池,鋰電池具有效率高、迴圈壽命長、電池資料精確,一致性高等優勢。
1、只根據負載功率和用電量選擇電池容量電池容量設計中,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,電池手冊上面標註的是電池的理論容量,也就是在理想狀態下,電池從soc 100%到soc 0% 時電池能夠釋放的最大電量。

而在實際的應用中,考慮到電池壽命,不允許放電到soc 0%,會設定保護電量。

3、電池容量選擇越大越好

在實際應用中,要考慮電池使用率。如果光伏系統容量較小,或負載用電量較大,電池無法充滿即造成浪費。

4、電池容量設計完美契合

由於過程損耗的原因,電池放電量小於電池存電量,負載耗電量小於電池放電量。忽視效率損耗很可能造成電池供電不足的現象。

1、「自發自用」

由於電價較高或者光伏併網補貼較低(無補貼),安裝光伏儲能系統以降低電費支出。

1)假設電網穩定,不考慮離網執行

2)光伏只是為了降低電網用電量

3)一般白天光照比較充足

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

如果能夠準確蒐集用電規律,結合儲能機管理設定,可以盡量提高系統利用率。

2、峰谷電價

峰谷電價的結構大致如下圖所示,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。

假設高峰期平均日用電量:20kwh
其設計思路如下:

以高峰時期的總用電量為基礎計算出電池容量的最大需求值。然後根據光伏系統的容量和投資的效益在該區間內找到乙個最佳電池電量。

3、電網不穩定地區——備用電源

主要應用在電網不穩定地區或有重要負載的情境中。2023年初,固德威曾經設計過乙個東南亞的專案,具體情況如下:

在選擇電池容量時,需要考慮的就是電池在離網情況下單獨**所需要的電量(假設晚間停電,無pv)

其中離網時的用電總功率和離網預計時間是最關鍵的引數。以停電預計的最長時間4小時來計算,其設計思路可參考:

這個案例中的重要負載很單一,設計過程相對簡單。如果系統中有其他重要負載,需要全部列出(如下例)然後根據全天最長連續停電時長內最大的用電負載功率和用電量,最後確定需要的電池容量。

1、光伏系統容量

假定 那麼:

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

800ah/100a/4h=2天

②在自發自用的模式下,假定系統每天在4個小時內平均以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天

無法滿足負載日常用電。而在常規自發自用的系統下,電池無法充滿。

2、電池冗餘設計

前文提到的三種應用場景中均提到,由於光伏發電存在不穩定性、線損、無效放電、電池老化等造成效率損失,在電池容量設計時,需要保留一定餘量。

電池餘量的設計比較自由,設計者可以根據自身系統設計的實際情況綜合判定。

本文針對幾種常見應用場景,介紹了電池容量設計的方案。從中可以看出,其實三種場景下設計的思路相似,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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