Οι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας στο σπίτι είναι συσκευές που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια και τη χρησιμοποιούν όταν χρειάζεται - επίσης γνωστά ως προϊόντα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας ή "συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες" (BESS), εφεξής αποκαλούμενα ως αποθήκευση ενέργειας στο σπίτι. Το βασικό συστατικό της οικιακής αποθήκευσης είναι οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, συνήθως μπαταρίες ιόντων λιθίου ή μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Τα άλλα εξαρτήματα είναι μετατροπείς, οι οποίοι μπορούν να ελέγχουν έξυπνα το σύστημα ελέγχου φόρτισης και εκφόρτισης.
Με την αποθήκευση ενέργειας στα συνηθισμένα νοικοκυριά, μπορούμε να εφαρμόσουμε την έννοια της κατανεμημένης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, να μειώσουμε την πίεση της μετάδοσης του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, να μειώσουμε τη χρήση ορυκτών καυσίμων, που είναι απαραίτητο αποκεντρωμένο μέτρο για την επίτευξη ουδετερότητας άνθρακα ή μηδενικής ουδετερότητας.
1. Πώς να διαμορφώσετε ένα οικιακό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
Στα οικιακά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, τα κύρια εξαρτήματα είναι εξαρτήματα, μηχανές αποθήκευσης ενέργειας και μπαταρίες. Η φόρμα που φαίνεται στην εικόνα είναι να δημιουργήσουμε αποθήκευση ενέργειας στο γκαράζ για χρήση των ηλεκτρικών μας οχημάτων.
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας χωρίζονται σε μονοφασικά και τριφασικά. Η παρακάτω εικόνα είναι ένα απλό διάγραμμα συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, το οποίο περιλαμβάνει όχι μόνο τα τρία κύρια εξαρτήματα αλλά και τον μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας, το οικιακό φορτίο κ.λπ. Είτε είναι μονοφασικό είτε τριφασικό, υπάρχουν αντίστοιχες λύσεις.
2. Εισαγωγή στους μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας
Οι μηχανές αποθήκευσης ενέργειας ES/ET είναι αμφίδρομες αποθήκευσης ενέργειας, υποστηρίζουν ενσωμάτωση εκτός δικτύου, λειτουργία UPS, έλεγχο εφαρμογής κινητής τηλεφωνίας και μπορούν να επιτύχουν περιορισμό αντίστροφης ροής και ισχύος. Ωστόσο, υπάρχει επίσης μια διαφορά μεταξύ ES και ET. Το ES είναι ένας μονοφασικός αμφίδρομος μετατροπέας αποθήκευσης ενέργειας, ενώ το ET έχει σχεδιαστεί για τριφασικά δίκτυα ισχύος. Και υποστηρίζει μη ισορροπημένη τριφασική έξοδο και μονοφασικό φορτίο.
Επιπλέον, το ES συνδέεται με μπαταρία χαμηλής τάσης, ενώ το ET έχει υψηλότερο εύρος τάσης και συνδέεται με μπαταρία υψηλής τάσης. Άρα τα ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισής τους είναι επίσης διαφορετικά. Αυτό θα αντικατοπτρίζεται επίσης στη διεπαφή του μετατροπέα.
Λόγω του γεγονότος ότι το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης του ES μπορεί να φτάσει τα 100A, η αντίστοιχη διασύνδεση μπαταρίας είναι επίσης μεγαλύτερη και απαιτεί καλώδιο 25 τετραγωνικών. Το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης του ET είναι μόνο 25A και ένα 6-τετράγωνο καλώδιο είναι αρκετό.
Έτσι, το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό αυτών των δύο μηχανών είναι ότι είναι ενσωματωμένα στο δίκτυο, και έχουν επίσης τη λειτουργία του UPS. Εάν το δίκτυο χάσει ξαφνικά την ισχύ του, ο μετατροπέας θα μεταβεί αυτόματα σε τροφοδοσία μπαταρίας και ο χρόνος απενεργοποίησης του δικτύου είναι μικρότερος από 10 ms. Ο χρόνος απόκρισης επιπέδου UPS ανήκει στην αδιάλειπτη παροχή ρεύματος. Και πολλοί κατασκευαστές μετατροπέων χρησιμοποιούν μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας EPS, οι οποίοι είναι πηγές ενέργειας έκτακτης ανάγκης με χρόνο μεταγωγής μικρότερο από 5 δευτερόλεπτα.
3. Εισαγωγή στις μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας
Συνιστάται να χρησιμοποιούν όλοι μπαταρίες λιθίου, οι οποίες είναι προς το παρόν συμβατές με πολλές μάρκες μπαταριών όπως BYD, Wotai και Paineng. Επιπλέον, υπάρχουν ακόμα κάποιες μπαταρίες που ταιριάζουν. Προτού οι πελάτες αγοράσουν το μηχάνημα, πρέπει πρώτα να επιβεβαιώσουν εάν χρησιμοποιούν συμβατές μάρκες μπαταριών.
Οι μπαταρίες λιθίου είναι μπαταρίες κατασκευασμένες από μέταλλο λιθίου ή κράμα λιθίου ως υλικά αρνητικών ηλεκτροδίων και χρησιμοποιούν μη υδατικά διαλύματα ηλεκτρολυτών. Έχουν πολλαπλά πλεονεκτήματα όπως υψηλή ενέργεια, μεγάλη διάρκεια ζωής και μικρό βάρος, και χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας όπως υδραυλικοί, θερμικοί, αιολικοί και ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής.
Φωσφορικός σίδηρος λιθίου (LFP)
Μπαταρία λιθίου τριών στοιχείων (NCM/NCA)
Μπαταρία οξειδίου του κοβαλτίου (LCO).
Άλλες μπαταρίες λιθίου, όπως οξείδιο μαγγανίου λιθίου, μπαταρίες τιτανικού λιθίου κ.λπ.
4. Κόστος διαφόρων εξαρτημάτων στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
5. Τρόπος εργασίας ένα
Προτεραιότητα κατανάλωσης φορτίου:
Φ/Β - Μπαταρία - Πλέγμα
Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από φωτοβολταϊκά έχει προτεραιότητα για χρήση από φορτία, με την περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε μπαταρίες και πωλείται στο δίκτυο. Όταν τα Φ/Β είναι ανεπαρκή, η μπαταρία αποφορτίζεται για χρήση από το φορτίο
Όταν υπάρχει διακοπή ρεύματος στο δίκτυο, το φορτίο στο άκρο εξόδου που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο δεν μπορεί να λειτουργήσει. Αλλά το φορτίο στο άκρο εξόδου εκτός δικτύου μπορεί να λειτουργήσει κανονικά, τροφοδοτούμενο από Φ/Β και μπαταρίες
Τα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν την ηλεκτρική ενέργεια της μπαταρίας για φόρτιση τη νύχτα και το έλλειμμα συμπληρώνεται από το ηλεκτρικό δίκτυο
Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τα φωτοβολταϊκά παρέχεται σε πρίζες ηλεκτρικών οχημάτων, φωτισμό, σταθμούς φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας
Αυτή η λειτουργία εφαρμογής χρησιμοποιείται κυρίως σε έργα βίλας, εκτός από εφαρμογές αποθήκευσης και φόρτισης φωτός. Επί του παρόντος, οι περιπτώσεις αυτού του τρόπου επικεντρώνονται κυρίως σε βίλες και επιδείξεις.
6. Λειτουργία δεύτερης λειτουργίας
Εξήγηση: Το ηλεκτρικό δίκτυο γενικής λειτουργίας δεν φορτίζει την μπαταρία. Η ρύθμιση σε λειτουργία οικονομίας επιτρέπει τη ρύθμιση των περιόδων φόρτισης και αποφόρτισης της μπαταρίας.
Η κύρια λειτουργία του οικονομικού μοντέλου είναι το ξύρισμα κορυφής και το γέμισμα κοιλάδων. Μπορεί να χρησιμοποιήσει την ηλεκτρική ενέργεια από το ηλεκτρικό δίκτυο για να φορτίσει την μπαταρία κατά τη διάρκεια της κοιλάδας τη νύχτα και να τροφοδοτήσει το φορτίο κατά τις ώρες αιχμής κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτή η λειτουργία μπορεί να μειώσει τη διαφορά κορυφής, εξοικονομώντας έτσι το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας.
Επεξήγηση: Τα φορτία εκτός δικτύου μπορούν να τροφοδοτούνται από φωτοβολταϊκά και μπαταρίες χωρίς διακοπή κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Το άκρο εκτός δικτύου αλλάζει από το ηλεκτρικό δίκτυο σε τροφοδοτικό μπαταρίας για τροφοδοσία UPS.
Όταν αποσυνδεθεί το ηλεκτρικό δίκτυο, το άκρο του δικτύου εξαντλείται και η συσκευή αλλάζει λειτουργίες με ταχύτητα 10 χιλιοστών του δευτερολέπτου για να διασφαλίσει την κανονική χρήση σημαντικών φορτίων στο εφεδρικό άκρο. Θα πρέπει να σημειωθεί η θέση αυτού του φορτίου, καθώς σημαντικές υποχρεώσεις πρέπει να συνδέονται με το άκρο εκτός δικτύου.
Για παράδειγμα, οι σταθμοί βάσης επικοινωνίας 5G κατασκευάζονται γενικά σε απομακρυσμένες τοποθεσίες όπου η ποιότητα ισχύος του δικτύου δεν είναι υψηλή. Προκειμένου να καλυφθεί η απρόσκοπτη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, το φορτίο μπορεί να συνδεθεί στο εφεδρικό άκρο και η μηχανή αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να ρυθμιστεί σε εφεδρική λειτουργία. Συνήθως συμπληρώνεται από το φωτοβολταϊκό δίκτυο τροφοδοσίας και μεταβαίνει σε τροφοδοσία μπαταρίας σε περίπτωση έκτακτης διακοπής ρεύματος.
7. Πώς να μετατρέψετε ένα ήδη εγκατεστημένο έργο σε αποθήκευση ενέργειας
Στη συνέχεια, ας ρίξουμε μια ματιά σε μια άλλη φόρμα. Το έργο ανακαίνισης αποθήκευσης ενέργειας απαιτεί τη χρήση μηχανημάτων ανακαίνισης SBP και BT, χωρίς αλλαγή της αρχικής διάταξης του φωτοβολταϊκού συστήματος. Η αποθήκευση ενέργειας που είναι εγκατεστημένη στο πάνω μέρος του φωτοβολταϊκού συστήματος συνδέεται με την πλευρά επικοινωνίας μας. Υπό κανονικές συνθήκες, η προτεραιότητα κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι η ίδια από τα φωτοβολταϊκά έως τις μπαταρίες στο δίκτυο. Μετά από μια διακοπή ρεύματος, το δίκτυο μπορεί να βασίζεται μόνο στην ηλεκτρική ενέργεια της μπαταρίας για την παροχή ρεύματος σε φορτία εκτός δικτύου.
8. Πώς να ρυθμίσετε τη χωρητικότητα της μπαταρίας
Η επιλογή της μπαταρίας θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη το φορτίο, είτε χρησιμοποιείται καθημερινά είτε χρησιμοποιείται εφεδρικό. Η επιλογή πολύ μεγάλης χωρητικότητας μπαταρίας μπορεί να οδηγήσει σε σπατάλη και εάν εξαντληθεί όλη η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια, η μπαταρία ενδέχεται να μην φορτιστεί πλήρως.
Οι κατασκευαστές εξοπλισμού αποθήκευσης ενέργειας παρέχουν επίσης στους πελάτες διαφορετικές επιλογές χωρητικότητας μπαταρίας μέσω διαφόρων μορφών. Διάφορες μορφές ευέλικτων λύσεων επιλογής ενέργειας, όπως εγκατάσταση στοίβαξης, αρθρωτά μηχανήματα όλα σε ένα και αντιστοίχιση πολλαπλής ισχύος/ενέργειας ολοκληρωμένων προϊόντων.
Λοιπόν, πώς να επιλέξετε γρήγορα και άμεσα την καλύτερη λύση χωρητικότητας μπαταρίας στο σενάριο αποθήκευσης ενέργειας στο σπίτι;
Επί του παρόντος, τα περισσότερα νοικοκυριά χρησιμοποιούν την αποθήκευση ενέργειας ως τρόπο ρύθμισης της παροχής ρεύματος και της χρήσης του δικτύου, την οποία συνήθως αποκαλούμε αποθήκευση ενέργειας συνδεδεμένη στο δίκτυο. Για την αποθήκευση ενέργειας που συνδέεται με το δίκτυο, οι κύριοι σκοποί μπορούν γενικά να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: αυτοχρήση φωτοβολταϊκών (με υψηλό κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ή χωρίς επιδοτήσεις), τιμές ηλεκτρικής ενέργειας αιχμής και χαμηλής τάσης και εφεδρικές πηγές ενέργειας (με ασταθή δίκτυα ισχύος ή σημαντικά φορτία).
1. Βελτιώστε το ποσοστό αυτοχρήσης των φωτοβολταϊκών
Ο κύριος σκοπός αυτού του σεναρίου είναι η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για τη μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας όταν οι τιμές του ηλεκτρικού ρεύματος είναι υψηλές ή οι επιδοτήσεις των φωτοβολταϊκών δικτύων είναι χαμηλές (χωρίς επιδοτήσεις), ώστε η ηλεκτρική ενέργεια που απομένει στο φωτοβολταϊκό σύστημα να μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί τη νύχτα εκτός για ημερήσια χρήση.
Διαχωρίζουμε την οικιακή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας (περίοδος παραγωγής φωτοβολταϊκών υψηλής ισχύος) και νυχτερινή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (φωτοβολταϊκή περίοδος χαμηλής ισχύος ή χωρίς ισχύ). Σύμφωνα με τον παραπάνω σκοπό, η πιο ιδανική κατάσταση θα πρέπει να είναι ότι η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τα φωτοβολταϊκά μπορεί να καλύψει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας και μετά την αποθήκευση, μπορεί να καλύψει τη νυχτερινή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας.
Δηλαδή, η αποτελεσματική χωρητικότητα της μπαταρίας θα πρέπει να είναι περίπου ίση με την παραγωγή φωτοβολταϊκού ρεύματος μείον την ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά αυτό είναι απλώς μια ιδανική κατάσταση. Για να αποφευχθεί ο πλεονασμός της χωρητικότητας της μπαταρίας (για να μην καταναλωθεί πλήρως τη νύχτα), πρέπει επίσης να διασφαλίσουμε ότι η αποτελεσματική ισχύς της μπαταρίας δεν υπερβαίνει τη νυχτερινή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
2. Ξύρισμα κορυφών και πλήρωση κοιλάδων για μείωση των εξόδων ηλεκτρικής ενέργειας
Ο κύριος σκοπός αυτού του σεναρίου είναι η φόρτιση της μπαταρίας σε χαμηλές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας και η αποφόρτισή της σε υψηλές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας τη νύχτα, προκειμένου να μειωθούν οι συνολικές δαπάνες ηλεκτρικής ενέργειας.
Διαχωρίζουμε την οικιακή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας (περίοδος χαμηλής τιμής ηλεκτρικής ενέργειας) και νυχτερινή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (περίοδος υψηλής τιμής ηλεκτρικής ενέργειας). Σε αυτό το σενάριο, η πιο ιδανική κατάσταση είναι η χρήση φωτοβολταϊκού ρεύματος για την παροχή πλεονάζοντος ηλεκτρικού ρεύματος στο φορτίο κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη φόρτιση της μπαταρίας με το δίκτυο, και η ισχύς της μπαταρίας είναι αρκετή για να καλύψει τη ζήτηση τη νύχτα (κατά τη διάρκεια των τιμών αιχμής της ηλεκτρικής ενέργειας). .
Δηλαδή, η αποτελεσματική χωρητικότητα της μπαταρίας είναι περίπου ίση με τη νυχτερινή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του νοικοκυριού. Ωστόσο, ο υπολογισμός της χωρητικότητας της μπαταρίας βάσει της νυχτερινής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι μόνο μια τιμή μέγιστης ζήτησης.
Κατά την εξέταση του κόστους της μπαταρίας, είναι γενικά απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τρεις πτυχές: χωρητικότητα φωτοβολταϊκού συστήματος, επένδυση μπαταρίας και εξοικονόμηση τιμής ηλεκτρικής ενέργειας και να καθοριστεί η βέλτιστη αναλογία. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι ο χρόνος εκφόρτισης της μπαταρίας δεν είναι μεγαλύτερος από τον χρόνο κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας τη νύχτα.
3. Ως εφεδρική πηγή ενέργειας σε περιοχές με ασταθή δίκτυα ισχύος
Τα συστήματα καθαρού φωτός στην αγορά μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά δεν μπορούν να παρέχουν εφεδρική ισχύ. Σε περίπτωση ξαφνικής διακοπής ρεύματος, το ενσωματωμένο σύστημα αποθήκευσης φωτός μπορεί να συνεχίσει να υποστηρίζει τη λειτουργία οικιακών συσκευών, όπως δεξαμενές ψαριών, ψεκαστήρες, ψυγεία, παρακολούθηση, φωτισμό και άλλα σημαντικά τροφοδοτικά, διασφαλίζοντας την ασφάλεια της οικιακής περιουσίας.
Κατά το σχεδιασμό της χωρητικότητας της μπαταρίας με την εφεδρική ισχύ ως κύριο σκοπό, η κύρια εξέταση είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται από την μπαταρία για την παροχή σημαντικών φορτίων ξεχωριστά κατά τη διάρκεια του μεγαλύτερου χρόνου εκτός δικτύου (αναμενόμενος μεγαλύτερος χρόνος διακοπής ρεύματος), συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης να ληφθεί υπόψη η κατάσταση χωρίς Φ/Β τη νύχτα.
Σε αυτό το σενάριο, η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι σχετικά εύκολο να υπολογιστεί. Απλώς απαριθμήστε όλα τα σημαντικά φορτία και υπολογίστε τη συνολική κατανάλωση ενέργειας όλων των φορτίων κατά τη διάρκεια του μεγαλύτερου χρόνου διακοπής ρεύματος για να προσδιορίσετε προκαταρκτικά τη χωρητικότητα της μπαταρίας.
Οι παραπάνω τρεις καταστάσεις είναι οι πιο συνηθισμένες απαιτήσεις για την εγκατάσταση συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας συνδεδεμένων στο δίκτυο, ενώ υπάρχουν επίσης κανόνες που πρέπει να ακολουθούνται κατά την επιλογή της χωρητικότητας της μπαταρίας. Ωστόσο, σε πρακτικές εφαρμογές, μπορεί να υπάρξει μια κατάσταση όπου δύο ή περισσότερες απαιτήσεις επικαλύπτονται, κάτι που απαιτεί από εμάς να τις αναλύσουμε ειδικά με βάση τις απαιτήσεις και τελικά να διευκρινίσουμε τη βέλτιστη χωρητικότητα επιλογής για την μπαταρία.
Επιπλέον, στην παραπάνω ανάλυση αναφέραμε την αποτελεσματική ισχύ της μπαταρίας και στην πραγματική επιλογή της μπαταρίας, διάφοροι παράγοντες όπως το κρουστικό φορτίο του φορτίου, το βάθος εκφόρτισης (DOD) της μπαταρίας, η απώλεια απόδοσης συστήματος, η ενέργεια Η απόδοση του εξοπλισμού αποθήκευσης και οι αναμενόμενες αποδόσεις επένδυσης πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Επομένως, όταν επιλέγετε τη χωρητικότητα της μπαταρίας, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την ηλεκτρική ενέργεια ολόκληρου του νοικοκυριού ή το σενάριο χρήσης ως ολόκληρου συστήματος και είναι ιδιαίτερα σημαντικό να επιλέξετε τον καλύτερο προμηθευτή εξοπλισμού και ενοποίησης συστήματος.