一、電池類(lèi)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(chǔ)能項(xiàng)目中,鋰電池已成為主流選擇,新增化學(xué)電池市場(chǎng)占有率達(dá)95%以上。
相比鉛酸電池,鋰電池具有效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、電池?cái)?shù)據(jù)精確,一致性高等優(yōu)勢(shì)。
二、電池容量設(shè)計(jì)常見(jiàn)四大誤區(qū)
1、只根據(jù)負(fù)載功率和用電量選擇電池容量
電池容量設(shè)計(jì)中,負(fù)載情況是最重要的參考因素。但電池充放電能力、儲(chǔ)能機(jī)的最大功率、負(fù)載的用電時(shí)段等同樣不容忽視。
2、電池的理論容量和實(shí)際容量
通常,電池手冊(cè)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SOC100%到SOC0%時(shí)電池能夠釋放的最大電量。
而在實(shí)際的應(yīng)用中,考慮到電池壽命,不允許放電到SOC0%,會(huì)設(shè)置保護(hù)電量。
3、電池容量選擇越大越好
在實(shí)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(fù)載用電量較大,電池?zé)o法充滿即造成浪費(fèi)。
4、電池容量設(shè)計(jì)完美契合
由于過(guò)程損耗的原因,電池放電量小于電池存電量,負(fù)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(chǎng)景下的電池容量設(shè)計(jì)
本文主要介紹三種常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景下的電池容量設(shè)計(jì)思路:自發(fā)自用(電費(fèi)較高或沒(méi)有補(bǔ)貼)、峰谷電價(jià)、備用電源(電網(wǎng)不穩(wěn)定或有重要負(fù)載)。
1、“自發(fā)自用”
由于電價(jià)較高或者光伏并網(wǎng)補(bǔ)貼較低(無(wú)補(bǔ)貼),安裝光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)以降低電費(fèi)支出。
假設(shè)電網(wǎng)穩(wěn)定,不考慮離網(wǎng)運(yùn)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(chǔ)能系統(tǒng)能夠完全覆蓋家庭用電。但是這種情況很難實(shí)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(lái)選擇電池的容量(默認(rèn)光伏系統(tǒng)能量充足)。
如果能夠準(zhǔn)確搜集用電規(guī)律,結(jié)合儲(chǔ)能機(jī)管理設(shè)置,可以盡量提高系統(tǒng)利用率。
2、峰谷電價(jià)
峰谷電價(jià)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(fèi)支出。
假設(shè)高峰期平均日用電量:20kWh
以高峰時(shí)期的總用電量為基礎(chǔ)計(jì)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(gè)最佳電池電量。
3、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(fù)載的情境中。2017年初,固德威曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)東南亞的項(xiàng)目,具體情況如下:
應(yīng)用場(chǎng)地:養(yǎng)雞場(chǎng),考慮光伏可鋪設(shè)面積,大概可以裝5-8KW組件
重要負(fù)載:4*換氣風(fēng)扇,單個(gè)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(shí)停電,最長(zhǎng)停電時(shí)長(zhǎng)3~4小時(shí)
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(shí),電池+光伏保證重要負(fù)載(風(fēng)扇)正常運(yùn)行
在選擇電池容量時(shí),需要考慮的就是電池在離網(wǎng)情況下單獨(dú)供應(yīng)所需要的電量(假設(shè)晚間停電,無(wú)PV)。
其中離網(wǎng)時(shí)的用電總功率和離網(wǎng)預(yù)計(jì)時(shí)間是最關(guān)鍵的參數(shù)。如果系統(tǒng)中有其他重要負(fù)載,需要全部列出(如下例)然后根據(jù)全天最長(zhǎng)連續(xù)停電時(shí)長(zhǎng)內(nèi)最大的用電負(fù)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(jì)中的兩個(gè)重要因素
1、光伏系統(tǒng)容量
假定:
電池全部由光伏充電
儲(chǔ)能機(jī)給電池充電的最大功率為5000W
每天日照小時(shí)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天
②在自發(fā)自用的模式下,假定系統(tǒng)每天在4個(gè)小時(shí)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天
無(wú)法滿足負(fù)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(jì)
前文提到的三種應(yīng)用場(chǎng)景中均提到,由于光伏發(fā)電存在不穩(wěn)定性、線損、無(wú)效放電、電池老化等造成效率損失,在電池容量設(shè)計(jì)時(shí),需要保留一定余量。
電池余量的設(shè)計(jì)比較自由,設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自身系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況綜合判定。
總結(jié)
本文針對(duì)幾種常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景,介紹了電池容量設(shè)計(jì)的方案。從中可以看出,其實(shí)三種場(chǎng)景下設(shè)計(jì)的思路相似,核心條件固定,只是不同場(chǎng)景下,需要考慮不同因素。
原標(biāo)題:家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)中的三種電池配置選擇