Предисловие
Выбор оптимальной емкости аккумуляторной батареи — серьезная проблема для многих при установке солнечной системы. Слишком большая емкость может стоить слишком дорого, а слишком маленькая — оказаться недостаточной. Некоторые слышат, что «10 кВт⋅ч достаточно», но обнаруживают, что этого не хватает даже на одну ночь; другие тратят много денег на батареи емкостью 20 кВт⋅ч, но обнаруживают, что батареи большую часть времени простаивают, что приводит к пустой трате денег.
Почему так сложно выбрать емкость аккумуляторной батареи для хранения энергии? В основном потому, что на это влияет множество факторов: потребление электроэнергии в домохозяйстве, выработка электроэнергии днем, потребление электроэнергии ночью, условия солнечного света в регионе и, что наиболее важно, — как долго вы хотите, чтобы батарея проработала во время отключения электроэнергии. Эти факторы различаются от человека к человеку, поэтому нет единого «стандартного ответа», подходящего для всех.
В этой статье подробно описаны методы расчета емкости аккумуляторных батарей, рассмотрены сценарии применения различных емкостей и даны практические рекомендации по выбору. Начиная с понимания основных понятий емкости батареи, статья постепенно объяснит, как рассчитать необходимую емкость, исходя из вашего собственного потребления электроэнергии, а также как выбрать марку и качество батареи. После прочтения этой статьи вы сможете самостоятельно выбрать аккумуляторную батарею подходящей емкости для вашей солнечной системы.
I. Базовые знания о емкости аккумуляторных батарей для хранения энергии.
Емкость батареи обычно выражается в киловатт-часах или «единицах электроэнергии» с использованием символа кВт·ч. Одна единица электроэнергии равна одному киловатт-часу, то есть электрической энергии, потребляемой батареей при работе с мощностью 1 киловатт в течение одного часа. Емкость батареи в 10 кВт·ч означает, что эта батарея может хранить 10 единиц электроэнергии, чего достаточно для питания прибора мощностью 1 киловатт в течение 10 часов или 10 приборов мощностью 1 киловатт в течение одного часа. Эта концепция кажется простой, но многие люди путаются при выборе батареи; важно помнить об этом.
Номинальная емкость и полезная емкость батареи — это два разных понятия. Номинальная емкость — это общая энергия, которую батарея может хранить в идеальных условиях, но для продления срока службы батареи система обычно устанавливает предел «глубины разряда». В качестве примера возьмем литий-железо-фосфатные батареи: отраслевой стандарт обычно устанавливает максимальную глубину разряда на уровне 80–90%. Это означает, что батарея с номинальной емкостью 10 кВт·ч может иметь всего 8–9 кВт·ч фактически полезной энергии. Полное истощение батареи приведет к необратимому сокращению срока ее службы. При покупке батареи обязательно уточняйте номинальную емкость и фактическую полезную емкость, поскольку они могут отличаться на 10–20%.
Мощность зарядки и разрядки аккумулятора — ещё один важный параметр. Емкость показывает, сколько электроэнергии может хранить аккумулятор, но скорость зарядки и разрядки также зависит от параметра мощности. Единицей измерения мощности зарядки и разрядки являются киловатты (кВт), которые определяют максимальное количество электроэнергии, которое аккумулятор может зарядить или разрядить за час. Аккумулятор с номинальной ёмкостью 10 кВт·ч, но максимальной мощностью разряда всего 5 кВт, не сможет питать прибор с выходной мощностью более 5 кВт, даже если в аккумуляторе ещё остался некоторый заряд. При выборе аккумулятора необходимо учитывать как ёмкость, так и мощность, чтобы убедиться, что он соответствует реальным потребностям.
Напряжение батареи — это параметр совместимости, который необходимо подтвердить при покупке. Домашние накопители энергии обычно выпускаются с двумя уровнями напряжения: 48 вольт и более высоким напряжением (например, 96 вольт и 128 вольт). 48 вольт — это наиболее распространенное стандартное напряжение в отрасли, совместимое с большинством домашних гибридных инверторов. Батареи с более высоким напряжением более эффективны и потребляют меньше тока, но требуют специальных инверторов, поддерживающих высоковольтное входное напряжение. Перед покупкой батареи необходимо убедиться, что она соответствует напряжению вашего существующего инвертора или инвертора, который вы планируете приобрести.
Количество циклов зарядки/разрядки — ключевой показатель долговечности батареи. Каждый полный цикл зарядки и разрядки считается одним циклом. Литий-железо-фосфатные батареи обычно имеют срок службы от 4000 до 6000 циклов, что означает, что при ежедневной полной зарядке и разрядке батарея может прослужить от 10 до 15 лет и более. Тройные литиевые батареи обычно имеют срок службы от 2000 до 3000 циклов, что относительно меньше. При покупке не стоит ориентироваться только на первоначальную цену; батареи с более длительным сроком службы могут иметь более высокую цену за единицу, но их долгосрочная экономическая эффективность выше.
II. Метод расчета мощности
Первый шаг — рассчитать ежедневное ночное потребление электроэнергии вашей семьей. Ночное потребление электроэнергии — это общее количество электроэнергии, потребленное с момента прекращения выработки электроэнергии солнечными панелями до возобновления их выработки на следующий день. Простой метод — проверить свой ежемесячный счет за электроэнергию, оценить среднее суточное потребление электроэнергии, а затем умножить это значение на процент ночного потребления. Для средней семьи из трех человек общее суточное потребление электроэнергии составляет приблизительно от 10 до 15 киловатт-часов (кВт·ч), при этом на ночное потребление приходится около половины, или от 5 до 8 кВт·ч. Семьи с электромобилями, которые необходимо заряжать ночью, могут потреблять от 15 до 20 кВт·ч или даже больше ночью. Рекомендуется тщательно рассчитать данные о потреблении электроэнергии за полный месяц, так как это позволит получить более точное среднее значение.
Второй шаг — учесть местные условия солнечного света и конфигурацию солнечных панелей. Если солнечного света достаточно, а солнечные панели вырабатывают большое количество электроэнергии, то неиспользованную электроэнергию в течение дня можно использовать для полной зарядки аккумулятора, который в основном вырабатывает энергию ночью. Однако, если много пасмурных или дождливых дней, или если конфигурация солнечных панелей слишком мала, полная зарядка аккумулятора каждый день может оказаться невозможной. В этом случае планирование должно основываться на фактической полезной емкости аккумулятора. Еще один фактор, который следует учитывать, — сезонные колебания. Зимой, из-за сокращения светового дня и снижения выработки электроэнергии, может потребоваться большая емкость аккумулятора для удовлетворения спроса.
Третий шаг — это добавление необходимой резервной емкости. Если вы хотите, чтобы батарея работала дольше во время отключения электроэнергии, вам нужно добавить запас к вашим основным потребностям. Например, если ваше базовое ночное потребление электроэнергии составляет 8 кВт·ч, но вы хотите, чтобы батареи хватало на два дня во время отключения электроэнергии, то вам потребуется как минимум 16 кВт·ч полезной емкости. Рекомендуется выбирать емкость батареи, исходя из базовой потребности в работе в течение одной ночи, и, если возможно, настроить ее на две ночи, чтобы вы не остались совсем без электроэнергии в течение нескольких дождливых дней подряд.
Рассмотрим конкретный пример, чтобы проиллюстрировать процесс расчета. Предположим, вы живете в типичной трехкомнатной квартире с тремя постоянными жильцами. К вашим ежедневным электроприборам относятся холодильник, телевизор, освещение и кондиционер. Статистика показывает, что вы проводите меньше времени дома днем, потребляя примерно 12 кВт·ч электроэнергии в день, и около 7 кВт·ч ночью. Вы установили солнечные панели мощностью 5 кВт, но местные условия солнечного света средние. Исходя из этих данных, емкость батареи должна покрывать 7 кВт·ч ночной потребности в электроэнергии. Если мы рассчитаем, исходя из 80% глубины разряда, требуемая номинальная емкость составляет 7 кВт·ч, разделенная на 80%, что равно 8,75 кВт·ч. После округления вы можете выбрать батарею емкостью 9 кВт·ч или 10 кВт·ч. Если вы хотите увеличить резервную емкость, вы можете выбрать батарею емкостью 10 кВт·ч или 12 кВт·ч.
Вот немного более сложный пример. Предположим, вы живете в провинции Гуандун и у вас есть электромобиль, который нуждается в медленной зарядке ночью, что требует дополнительных 10 кВт⋅ч электроэнергии в день для зарядки. С учетом другого потребления электроэнергии в домохозяйстве, общее суточное потребление составляет около 20 кВт⋅ч, из которых около 15 кВт⋅ч используется ночью. Местные условия солнечного света хорошие, и у вас есть солнечные панели мощностью 8 кВт. В этих условиях емкость батареи должна покрывать 15 кВт⋅ч ночного потребления, что требует номинальной емкости около 18–19 кВт⋅ч после вычета глубины разряда. Учитывая дополнительные потребности электромобиля в зарядке, рекомендуется выбирать аккумуляторную батарею емкостью 20 кВт⋅ч или более, чтобы обеспечить достаточный запас энергии, когда батарея разряжена в пасмурные или дождливые дни.
III. Применимые сценарии для различных мощностей
Системы малой емкости от 5 до 10 кВт·ч подходят для удовлетворения основных потребностей среднестатистического домохозяйства. 5 кВт·ч достаточно для питания прибора мощностью 1 кВт в течение примерно 5 часов или нескольких маломощных приборов в течение ночи. Типичный сценарий использования: 1 кВт·ч для ночного освещения, 1,5 кВт·ч для непрерывной работы холодильника, 1 кВт·ч для питания телевизора и приборов в режиме ожидания и 1 кВт·ч для других приборов, что в сумме составляет примерно 5 кВт·ч. Такой уровень емкости подходит для домохозяйств, которые потребляют больше электроэнергии днем и меньше ночью, например, для работающих семей, которые большую часть дня проводят вне дома и потребляют мало электроэнергии после возвращения домой вечером. Если в домохозяйстве также есть мощные приборы, такие как электрические водонагреватели и кондиционеры, малоемкостной батареи может быть недостаточно.
Для домохозяйств с высоким потреблением электроэнергии подходит система средней мощности от 10 до 15 кВт·ч. Такой уровень мощности может обеспечить все потребности среднего домохозяйства в электроэнергии за ночь, включая холодильники, освещение, телевизоры и кондиционеры. Он также, как правило, может удовлетворить потребности в зарядке электровелосипедов или гибридных автомобилей. Для домохозяйств с солнечными панелями мощностью от 5 до 8 кВт экономически выгодным вариантом является батарея емкостью от 10 до 15 кВт·ч. Установка более крупной батареи может быть неэффективной, а меньшей может оказаться недостаточной в пиковые периоды потребления электроэнергии.
Для владельцев вилл или пользователей электромобилей подходит система большей емкости, от 15 до 20 кВт⋅ч. В виллах обычно установлены мощные электроприборы, такие как центральное кондиционирование, подогрев пола и системы горячего водоснабжения, что приводит к значительно большему потреблению электроэнергии, чем в обычных квартирах. В больших домах потребление электроэнергии за ночь может составлять от 15 до 20 кВт⋅ч и даже больше. Семьи с электромобилями, которые в основном используют домашние зарядные станции, также испытывают значительные потребности в ночной зарядке. В таких случаях для обеспечения бесперебойного электроснабжения в течение ночи требуется аккумулятор емкостью не менее 15 кВт⋅ч.
Системы большой емкости от 20 до 30 кВт·ч подходят для пользователей с особыми потребностями или тех, кто хочет достичь полной энергетической независимости. 30 кВт·ч достаточно для обеспечения электроэнергией среднего домохозяйства в течение двух-трех ночей или небольшого магазина в течение целого дня. Опытные пользователи обычно рассчитывают емкость батареи исходя из количества дождливых дней подряд в своем регионе; например, если среднее количество дождливых дней составляет два, они рассчитывают исходя из потребления электроэнергии за две ночи. Системы с емкостью более 30 кВт·ч стоят дороже, но обеспечивают соответствующую экономию на электроэнергии и большую энергетическую независимость.
Системы сверхбольшой емкости, насчитывающие 30 кВт·ч и более, обычно используются в коммерческих или промышленных целях, а также в качестве резервного источника питания в экстремальных ситуациях. Системы хранения энергии, превышающие 30 кВт·ч, значительно увеличивают затраты на установку и сложность обслуживания, что делает их более подходящими для сценариев с выделенными ремонтными бригадами. Обычным бытовым потребителям, как правило, такие большие емкости не требуются, если только у них нет особых потребностей в электроэнергии или они не хотят полностью отказаться от зависимости от электросети.
Также следует учитывать вопросы установки и совместимости. Аккумуляторы для хранения энергии необходимо использовать с инверторами, а разные марки и модели инверторов могут поддерживать только определенные марки аккумуляторов или протоколы связи. Перед покупкой аккумуляторов лучше всего убедиться в их полной совместимости с вашим существующим или планируемым инвертором. В идеале, выбирайте аккумуляторы той же марки, что и ваш инвертор, или продукты с явной маркировкой совместимости с целевым инвертором. Кроме того, необходимо учитывать способ установки аккумуляторов: настенный или напольный, а также соответствие их размера и веса размерам и весу вашего дома.
IV. Часто задаваемые вопросы
Первый распространенный вопрос: можно ли добавить батареи позже? Это волнует многих. Ответ: да, батареи для хранения энергии можно добавить позже. При первоначальной установке солнечной системы можно установить только фотоэлектрические панели и инвертор, а затем добавить батареи, когда станет ясна потребность в электроэнергии. Однако важно отметить, что приобретенный изначально инвертор должен иметь предустановленный интерфейс для батарей. Рекомендуется убедиться, что инвертор поддерживает расширение системы хранения энергии с момента первоначальной установки. Кроме того, при добавлении батарей позже необходимо убедиться, что новые батареи совместимы с напряжением и протоколами связи существующей системы; лучше всего выбрать батареи той же марки, что и в исходной системе.
Второй распространенный вопрос: что происходит после износа батареи? Все батареи для хранения энергии постепенно изнашиваются в процессе эксплуатации. Литий-железо-фосфатные батареи изнашиваются медленнее, обычно сохраняя более 80% своей емкости после 10 лет. Если емкость снижается слишком быстро в течение гарантийного периода, вы можете подать заявку на ремонт или замену в соответствии с условиями гарантии. После окончания гарантийного периода, если емкость батареи падает до такой степени, что она больше не может удовлетворять основные потребности, вы можете рассмотреть возможность замены элементов или всего аккумуляторного блока . При ежедневном использовании избегание длительных периодов полной зарядки или полной разрядки может замедлить скорость износа.
Третий часто задаваемый вопрос: как долго проработает батарея во время отключения электроэнергии? Это зависит от емкости батареи и энергопотребления используемых электроприборов. Продолжая предыдущий пример, если батарея имеет полезную емкость 8 кВт·ч, а общее энергопотребление приборов, используемых в течение ночи, составляет около 1 кВт, то она может обеспечить электропитание примерно на 8 часов. Если одновременно включены мощные приборы, такие как кондиционеры, энергопотребление значительно увеличится, и, соответственно, время работы батареи сократится. Чтобы батарея проработала дольше во время отключения электроэнергии, необходимо увеличить ее емкость или уменьшить количество одновременно используемых мощных электроприборов.
Четвертый распространенный вопрос: можно ли модернизировать аккумуляторы от списанных электромобилей? Теоретически, аккумуляторы от списанных электромобилей все еще обладают значительной емкостью и могут использоваться в качестве бытовых накопителей энергии. Однако на практике существует множество проблем: характеристики аккумуляторов электромобилей отличаются от характеристик бытовых накопителей энергии, что требует сложных модификаций для обеспечения совместимости; оставшийся срок службы и состояние списанных аккумуляторов трудно точно оценить; отсутствуют комплексные системы защиты и управления; а установка и техническое обслуживание требуют профессиональных знаний. Рекомендуется, чтобы обычные пользователи не пытались решить эту проблему самостоятельно, а вместо этого приобрели качественные бытовые накопители энергии для большей безопасности и надежности.
Пятый распространенный вопрос: что выгоднее — аренда или покупка аккумулятора? В последние годы некоторые поставщики услуг запустили сервисы аренды аккумуляторов, позволяющие пользователям использовать батареи, оплачивая ежемесячную арендную плату, без необходимости вносить высокие первоначальные затраты на покупку. Эта модель снижает порог входа, но в долгосрочной перспективе накопленные арендные платежи могут превысить стоимость покупки. Например, покупка аккумулятора емкостью 10 кВт⋅ч стоит приблизительно 15 000 юаней, в то время как аренда может стоить от 200 до 300 юаней в месяц или от 2400 до 3600 юаней в год. Через пять лет арендная плата превысит стоимость покупки. Если вы планируете использовать аккумулятор в течение длительного времени, покупка будет более экономически выгодной; если же он нужен только для краткосрочного использования или вы хотите сохранить гибкость, можно рассмотреть вариант аренды.
Заключение
Не существует единого, универсального ответа на вопрос о выборе емкости аккумуляторной батареи; главное — рассчитать ее с учетом ваших конкретных условий. В этой статье представлен трехэтапный метод расчета — расчет потребления электроэнергии в ночное время, учет условий солнечного света и выработки электроэнергии, а также добавление резервной емкости — который поможет вам на начальном этапе определить необходимый диапазон емкости батареи.
После определения емкости крайне важно также тщательно рассмотреть марку и качество батареи. Аккумуляторы для хранения энергии используются в течение длительного времени, поэтому выбор надежных продуктов с полной гарантией может предотвратить многие проблемы в будущем. Литий-железо-фосфатные батареи являются предпочтительным выбором для домашнего хранения энергии, обеспечивая превосходную безопасность, срок службы и экономичность по сравнению с другими типами. Хотя выбор оригинальных батарей от ведущих или второстепенных производителей может быть немного дороже, долгосрочная эксплуатация и спокойствие будут намного лучше.
Наконец, важно отметить, что выбор аккумуляторных батарей для хранения энергии в идеале следует рассматривать на этапе проектирования солнечной системы. Необходимо согласовать емкость батарей, мощность инвертора и конфигурацию солнечных панелей; оптимизация любого отдельного параметра может привести к снижению общей эффективности. Если вы не уверены, проконсультируйтесь с профессиональным интегратором солнечных систем; он сможет дать более точные рекомендации с учетом ваших конкретных обстоятельств.
Надеемся, эта статья поможет вам избежать ошибок при выборе аккумуляторных батарей и установить достаточную солнечную систему без чрезмерных инвестиций.
Пожалуйста, свяжитесь с Саймоном как можно скорее, чтобы обсудить ваш проект:
• WeChat: TY530643572
• Телефон: +86 137 1166 0041
