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家用储能系统中的电池如何配置?

2023-04-18

随着电池技术的发展和成本的快速降低,锂电池因其高效率、长循环寿命、准确的电池数据和高一致性等优点成为家庭储能项目的主流选择。

 

电池容量选择的四个常见误区

误解1:仅根据负载功率和耗电量选择电池容量

在电池容量设计中,负载情况确实是最重要的参考因素。但是,电池充放电容量、储能机最大功率、负载的用电周期也不能忽视。所以电池容量的选择不能单纯基于负载功率和用电量,需要综合考虑。

误解2:将电池的理论容量视为其实际容量

通常情况下,电池说明书上注明的是电池的理论设计容量,即电池在理想情况下,从SOC 100%到SOC 0%所能释放的最大电量。 然而,在实际应用中,由于温度和使用寿命等因素,电池的实际容量可能与设计容量不同。并且在实际应用中,为了延长电池寿命,一般不允许放电到SOC0%,设置了保护功率,降低了实际可用功率。因此,在选择电池容量时,需要排除这些因素,以确保有足够的电池容量可供使用。

误区三:选择更大的电池容量更好

很多用户可能认为电池容量越大越好,但我们在设计时也需要考虑电池利用率。如果光伏系统容量小或者负载耗电少,对电池容量的需求就没有那么大,也会造成电池成本的浪费。

误区4:电池容量正好等于负载的用电量

有时,出于节约成本的原因,选择的电池容量几乎等于负载的用电量。 但由于工艺损耗,电池放电容量会低于电池储能容量,负载消耗也会低于电池放电容量。忽略效率损失可能会导致供电不足。

 

不同应用场景下的电池容量设计

本文主要介绍自发自用(电费高或无补贴)、峰谷电价、备用电源(电网不稳定或重要负荷)三种常见应用场景下的电池容量设计思路。

①自发自用

由于电价高或光伏并网补贴低(无补贴),安装光伏储能系统减少电费支出。 假设电网稳定,不考虑离网运行,光伏只是用来降低电网用电量,一般白天阳光充足。 最理想的状态是光伏+储能系统能够全覆盖家庭用电。但这种情况很难实现。所以考虑到投资成本和用电量,我们可以选择根据家庭日均用电量(kWh)来选择电池容量(默认光伏系统能量充足)。设计逻辑如下:图像 如果用电模式能够被准确地收集并与能量存储机器管理设置相结合,则系统利用率能够被最大化。

②峰谷电价

峰谷电价结构大致为17:00-22:00,为用电高峰期: 白天用电量低(光伏系统基本可以覆盖),用电高峰时需要保证至少一半的电量由电池提供,以减少电费。 假设高峰时段日平均用电量:20kWh 根据高峰时段的总耗电量计算电池容量的最大需求值。然后根据光伏系统的容量和投资的收益,在这个范围内找到最优的电池容量。

③电网不稳定地区——备用电源

Mainly used in unstable areas of the power grid or scenarios with significant loads.

For example: Application site: Approximately 5-8KW components can be installed

重要负荷:4 *换气扇,单扇功率550W 电网情况:电网不稳定,无规律停电,最长持续时间3-4小时 应用要求:正常电网条件下,应先给电池充电;当电网断电时,电池和光伏系统保证重要负载(风机)的正常运行。 在选择电池容量时,需要考虑离网时电池单独供电所需的电量(假设夜间停电无光伏)。 总功耗和估计离开电网的时间是最关键的参数。基于估计最长停电时间为4小时。

 

电池容量设计中的两个重要因素

①光伏系统容量

假设所有电池都用光伏充电,储能机能给电池充电的最大功率为5000W,每天日照时间为4小时。 所以:在电池作为备用电源的模式下,有效容量为800Ah的电池在理想状态下充满电的平均要求是: 800AH/100AH/4H=2天

②电池冗余设计

由于光伏发电中的不稳定性、线损、无效放电、电池老化等,造成效率损失。所以电池容量设计需要留有一定的余量。 电池余量的设计相对自由,可以根据系统设计的实际情况综合判断。