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戶用儲能系統中的電池如何配置?
欄目:專題報道 發布時間:2019-05-15 14:08

戶用儲能系統中的電池如何配置?

來源:固德威光伏社區 作者:小固 2018/12/14 9:45:47

一、電池類型的選擇

隨著電池技術發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,新增化學電池市場占有率達95%以上。

(來源:微信公眾號“固德威光伏社區”ID:GWxiaogu 作者:小固)

【小固解讀】相比鉛酸電池,鋰電池具有效率高、循環壽命長、電池數據精確,一致性高等優勢。

二、電池容量設計常見四大誤區

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,電池手冊上面標注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%,會設置保護電量。

2.jpg

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象。

三、不同應用場景下的電池容量設計

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

1、“自發自用”

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

假設電網穩定,不考慮離網運行

光伏只是為了降低電網用電量

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(默認光伏系統能量充足)。設計邏輯如下 :

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如果能夠準確搜集用電規律,結合儲能機管理設置,可以盡量提高系統利用率。

二、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:

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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:

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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。然后根據光伏系統的容量和投資的效益在該區間內找到一個最佳電池電量。

三、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。2017年初,固德威曾經設計過一個東南亞的項目,具體情況如下:

應用場地:養雞場,考慮光伏可鋪設面積,大概可以裝5-8KW 組件

重要負載:4*換氣風扇,單個風扇的功率 550W(如果換氣扇不工作,養雞棚內供氧不足)

電網情況:電網不穩定,不定時停電,最長停電時長3~4小時

應用要求:電網正常情況下,電池優先充電;電網停電時,電池+光伏保證重要負載(風扇)正常運行

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

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

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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)然后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,最后確定需要的電池容量。

四、電池容量設計中的兩個重要因素

1、光伏系統容量

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、電池冗余設計

前文提到的三種應用場景中均提到,由于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,需要保留一定余量。

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電池余量的設計比較自由,設計者可以根據自身系統設計的實際情況綜合判定。

總結

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。

本文僅就幾種設計思路進行介紹,篇幅所限,具體計算細節如效率、損耗等不能一一說明,如果您對文中提到的設計方式和計算方法有疑問,歡迎給我們留言。


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