כיצד להתאים סוללות לאחסון אנרגיה וממירים?

 

 

 

איך להתאים סוללות לאגירת אנרגיה וממירים? 11 עקרונות מפתח מוסברים|מדריך לבחירת מערכת אחסון אנרגיה של BLOO POWER למגורים

 

 

עם הפיתוח של פוטו-וולטאים למגורים (PV), אספקת חשמל מחוץ לרשת-, ואחסון אנרגיה תעשייתי ומסחרישווקים, סוללות אחסון אנרגיה וממירים הפכו לשני המרכיבים החשובים ביותר במערכת אחסון אנרגיה. סוללות אחראיות על אחסון ושחרור אנרגיה חשמלית, בעוד שהממירים מטפלים בהמרת DC-AC, ניהול אנרגיית PV, אינטראקציה עם רשת, אספקת כוח עומס ובקרת מערכת. לכן, "קיבולת סוללה מספקת" אינה הבעיה היחידה בבחירת מערכת אחסון אנרגיה. חשוב מכך, מתח הסוללה, קיבולת הזרם, הספק המהפך, פרוטוקול התקשורת, פרמטרי הטעינה והפריקה, יכולות ההרחבה המקבילות ואישורי הבטיחות חייבים להיות תואמים באמת. התאמה לא נכונה עלולה להוביל לבעיות כמו תקלות תקשורת, הפעלת הגנה תכופה של BMS, חוסר יכולת לפרוק בעוצמה מלאה, טעינה לא מלאה, אזעקות ממהפך, ואפילו קיצור תוחלת החיים של המערכת, גם אם הפרמטרים הבודדים של הסוללה והמהפך מצוינים.

 

עבור משתמשים למגורים, מתקינים סולאריים וסוחרי אחסון אנרגיה, אסטרטגיית הבחירה הנכונה צריכה להיות: "תחילה, קבע את צרכי החשמל שלך; לאחר מכן, קבע את הספק המהפך; לאחר מכן, התאם את קיבולת הסוללה ויכולת הפריקה המתמשכת; ולבסוף, ודא תאימות התקשורת וההסמכה." לוקח את הקיר 48V/51.2V LiFePO4 של BLOO POWER-מותקן, מתלה-מותקן, מוערם ואחסון אנרגיה משולבמוצרים כדוגמאות, ניתן לשלב אותם באופן מודולרי כדי להתאים לממירים היברידיים או לממירים-מחוץ לרשת ברמות הספק שונות בהתאם לדרישות הקיבולת של 5kWh, 10kWh, 15kWh, 16kWh, 20kWh, ויותר.

 

 

 

ראשית, בואו נבהיר: מהן האחריות המתאימות של סוללות וממירים לאחסון אנרגיה, ומדוע יש להתאים אותם כמכלול?

 

ההתאמה הנכונה של מערכת אחסון אנרגיה חייבת להתחיל בהבנת האחריות הבסיסית של שני המכשירים. סוללות הן בעצם מקורות מתח DC ויחידות אחסון אנרגיה, המתבטאות בדרך כלל ב-V (מתח), Ah (קיבולת) ו-kWh (אחסון אנרגיה). מהפכים, לעומת זאת, הם "מרכז בקרת הכוח" של המערכת כולה, האחראי על המרת הספק DC של הסוללה למתח AC עבור מכשירי חשמל ביתיים. הם גם מטפלים בטעינה פוטו-וולטאית, טעינת רשת, הפעלה-מחוברת לרשת,ספק כוח-מחוץ לרשת, והחלפת חשמל לגיבוי, בהתאם לסוג המערכת. לדוגמה, לסוללת LiFePO4 טיפוסית של 51.2V 100Ah יש אחסון אנרגיה נומינלי של כ-5.12kWh. עם זאת, תפוקת הכוח של המהפך שהוא יכול לספק תלויה לא רק בקיבולת של 5.12kWh אלא גם בזרם הפריקה הרציף שמאפשר ה-BMS (מערכת ניהול הסוללות) של הסוללה. לדוגמה, בפלטפורמת 51.2V, פריקה רציפה של 100A תואמת תיאורטית לכ-5.12kW של הספק DC. עם זאת, מערכות בפועל צריכות לשקול גם הפסדי המרה של מהפך, הפסדי כבלים, טמפרטורת סביבה ואסטרטגיות הגנה על הסוללה. לכן, בחירת מהפך לא יכולה להיות פשוטה-ל-שיפוט על סמך "סוללה של 10kWh עם מהפך של 10kW", אלא חייבת לחשב בו זמנית את הספק והזרם.

 

נקודות מפתח שיש לקחת בחשבון:

 

● הסוללה קובעת בעיקר את זמן אחסון האנרגיה ואת קיבולת אספקת החשמל בת-קיימא: היחידה היא בדרך כלל קוט"ש.

 

● המהפך קובע בעיקר כמה עומסים הוא יכול להניע בו זמנית: היחידה היא בדרך כלל קילוואט.

 

● זרם הטעינה/הפריקה המרבי המרבי של הסוללה קובע את הספק המהפך בפועל שהוא יכול לתמוך בו.

 

● מערכת ESS מלאה (מערכת אחסון אנרגיה) חייבת לשקול בו זמנית את הסוללה, ה-BMS (מערכת ניהול הסוללות), המהפך, התקני ההגנה ובקרת התקשורת.

 

מנקודת מבט של בטיחות המערכת, תקני אחסון אנרגיה סמכותיים מדגישים גם הערכת המערכת כולה, לא רק בדיקת הסוללה והמהפך בנפרד. UL 9540 מעריך את הבטיחות הכוללת של מערכות אחסון אנרגיה, כולל טעינה ופריקה, הגנה, בקרה ותקשורת בין מכשירים.

 

 

בחר מהפך על סמך כוח עומס בפועל, לא רק קיבולת סוללה

 

תחילה יש לקבוע את הספק המהפך לפי העומס שהמשתמש צריך בפועל כדי לפעול בו זמנית. לדוגמה, למשק בית עשויים להיות מקרר, תאורה, טלוויזיה, Wi-Fi, מזגן, משאבת מים ומכשירי מטבח, אבל המכשירים האלה לא בהכרח פועלים בעוצמה מלאה בו-זמנית. לכן, מתכנני מערכות צריכים לחשב את "הספק ההפעלה המקסימלי בו-זמנית" ולשקול מרווח הספק מסוים. בהנחה שהעומס הביתי הקריטי פועל על כ-4kW בו-זמנית, בחירה במהפך של 5kW או 6kW היא בדרך כלל סבירה יותר מאשר בחירה ישירה במהפך 3kW; אם יש צורך לתמוך במספר מזגנים, כיריים אינדוקציה, משאבות מים או מכשירי חשמל- גבוהים בו זמנית, ייתכן שתידרש מערכת הספק של 8kW, 10kW או אפילו יותר. במקביל, יש לקחת בחשבון גם את כוח ההתחלה של עומסי מנוע-. לדוגמה, משאבות מים, מדחסים ומזגנים מסוימים עשויים ליצור דרישות נחשולים גבוהות משמעותית מההספק הנקוב שלהם בעת ההפעלה. לכן, בנוסף להספק המוצא המתמשך, יש להתייחס גם לשיא ההספק של המהפך או לקיבולת עומס יתר לטווח קצר.

 

אם ניקח לדוגמא את פתרון אחסון האנרגיה של BLOO POWER למגורים, ניתן לשלב סוללות LiFePO4 של 5kWh, 10kWh, 15kWh ו-16kWh עם ממירי רשת היברידיים-או מנותקים ברמות הספק שונות בהתבסס על העומס בפועל, במקום בחירה מכנית של ממירים עם אותו דירוג הספק בהתאם לקיבולת הסוללה.

 

תחומי מפתח להתמקד בהם:

 

● חשב את ההספק המרבי בו-זמנית של עומסים קריטיים ועומסים שלמים-בבית.

 

● שמור מרווח צריכת חשמל סביר עבור המהפך כדי להימנע מפעולת עומס מלא-לטווח ארוך.

 

● בדוק בזהירות את עוצמת ההתנעה של ציוד כגון מזגנים ומשאבות מים.

 

● אשר את ההספק המתמשך של המהפך, הספק שיא ומשך עומס יתר.

 

מודל עלות אחסון האנרגיה למגורים של NREL מנתח גם את קיבולת ההספק וקיבולת האנרגיה של מערכות מגורים בנפרד. לדוגמה, המודל שלו מציג יכולות הספק של 3-8kW ויחסי E/P שונים, מה שמצביע על כך ש"אחסון אנרגיית סוללה" ו"כוח מערכת" הם מטבעם שני פרמטרים עצמאיים שחייבים להיות מתוכננים בשיתוף פעולה.

 

 

מתח הסוללה חייב להיות מותאם בקפדנות לפלטפורמת מתח הסוללה של המהפך

 

התאמת מתח היא ההיבט הבסיסי ביותר ועלול להיות קטלני בהתאמה של סוללות אחסון אנרגיה עם ממירים. מערכות אחסון אנרגיה למגורים בשוק משתמשות בעיקר בפלטפורמות מתח נמוך- של 12V, 24V ו-48V/51.2V, כמו גם פלטפורמות מתח גבוהות יותר.- טווח מתח הכניסה של המהפך חייב להתאים לטווח הפעולה בפועל של מערכת הסוללה. לדוגמה, סוללת 48V LiFePO4 טיפוסית משתמשת בדרך כלל במתח נומינלי של 51.2V, ומשתמשים אינם יכולים לחבר באופן שרירותי כל סוללה של 48V או 51.2V פשוט כי שם המוצר כולל "48V". יש לבדוק גם את מתחי הפעולה המינימליים והמקסימליים המותרים של הסוללה, כמו גם ניתוק טעינה וטווחי הגנת מתח נמוך{{16}. אותו הדבר חל על מערכות אחסון סוללות במתח גבוה-, אשר בדרך כלל דורשות BMS או בקר ייעודי במתח גבוה- וחייבות להיות מחוברות בסדרה בהתאם למספר מודולי הסוללה שצוין על ידי היצרן. לא ניתן לחבר סוללות-במתח נמוך של 48V ישירות למהפך סוללה-במתח גבוה.

 

מגוון המוצרים של BLOO POWER מכסה סדרות-מתח נמוך כגון 12V, 24V, 48V ו-96V, ומציע גם פלטפורמות אחסון אנרגיה LiFePO4 במתח גבוה- כגון 220V, 360V, 400V ו-512V. לכן, עבור פרויקטים שונים, חיוני לאשר תחילה אם המהפך הוא ארכיטקטורת מתח-נמוך או גבוה- לפני בחירת המוצר המתאים.

 

נקודות מפתח שיש לקחת בחשבון:

 

● אשר את מתח הסוללה המדורג של המהפך וטווח מתח הכניסה המותר.

 

● ודא שמתח הטעינה המלא-ומתח הניתוק-של הסוללה נמצאים בטווח המותר של הממיר.

 

● מערכת מתח נמוך- של 48V/51.2V אינה יכולה להחליף ישירות מערכת סוללות אחסון אנרגיה במתח גבוה-.

 

● מערכת המתח הגבוה- חייבת להיות מוגדרת עם מודולי סוללה ויחידת בקרת מתח גבוה- בהתאם למפרטי היצרן.

 

עיון להתאמת ממירים עם פלטפורמות מתח שונות

 

 

 

לאחר קביעת הספק המהפך, חיוני לחשב את זרם הפריקה הנדרש מהסוללה.

 

זהו אחד משלבי החישוב החשובים ביותר בבחירה בפועל של מערכת אחסון אנרגיה. ניתן להעריך תחילה את זרם הסוללה באמצעות "מתח ÷", כלומר, I ≈ P ÷ V. לדוגמה, מהפך 5kW הפועל בהספק מלא בצד סוללה של 51.2V באופן תיאורטי יש לו זרם צד DC- של כ-97.7A; בהתחשב בהפסדים של המהפך עצמו, הזרם בפועל הנלקח מצד הסוללה הוא בדרך כלל אפילו גבוה יותר. אם נעשה שימוש במהפך 10kW, תחת אותה פלטפורמת 51.2V, הזרם התיאורטי קרוב ל-195A. לכן, אם ה-BMS של מודול סוללה בודד מאפשר רק פריקה רציפה של 100A, סוללה בודדת עשויה להתאים לתמיכה בעומס של כ-5kW, אבל היא לא יכולה לתמוך ביציבות בהספק מלא של 10kW- למשך תקופות ממושכות. במקרה זה, בדרך כלל יש לחבר מספר מודולי סוללה במקביל כדי לחלוק את הזרם.

 

לכן, בעת קביעת התצורה של ממירי-הספק גבוה עם מוצרי BLOO POWER המודולריים של 48V/51.2V LiFePO4, מעצבים לא יכולים רק לחשב את סך ה-kWh; הם גם צריכים לבדוק את זרם הטעינה/הפריקה המרבי המרבי של כל מודול סוללה ולקבוע את המספר הנדרש של סוללות לחיבור במקביל בהתבסס על ההספק המרבי של המהפך.

 

● חשב את הזרם התיאורטי באמצעות P ÷ V, המאפשר שולי אובדן המרה.

 

● בדוק את "זרם פריקה רציף מקסימלי" של הסוללה, לא רק את שיא הזרם.

 

● כאשר מספר סוללות מחוברות במקביל, יש לקחת בחשבון את חלוקת הזרם.

 

● כבלים, נתיכים, מפסקי זרם ופסים חייבים לעמוד גם בדרישות הזרם הרציף המרבי.

 

לְדוּגמָה:

 

5kW ÷ 51.2V ≈ 97.7A;

 

10kW ÷ 51.2V ≈ 195.3A;

 

12kW ÷ 51.2V ≈ 234.4A.

 

אלו הם רק ערכים תיאורטיים בסיסיים; יש לאמת את העיצובים בפועל בהתאם ליעילות הציוד ולמסמכים הטכניים של היצרן.

 

 

אל תסתכל רק על "קיבולת כוללת", עליך להתאים גם את קיבולת הסוללה (קוט"ש) לזמן השימוש.

 

כוח המהפך מתייחס ל"כמה עומס הוא יכול להפעיל בו זמנית", בעוד קיבולת הסוללה מתייחסת ל"כמה זמן הוא יכול לספק חשמל". לכן, תכנון נכון של המערכת מצריך חישוב של זמן אחסון כוח ואנרגיה כאחד. לדוגמה, אם משק בית צריך בממוצע 2kW של חשמל בלילה ורוצה חשמל רציף למשך 5 שעות, אז תיאורטית, יש צורך בכ-10kW של אנרגיה זמינה. עם זאת, בהתחשב בהפסדי מהפך, הגדרות DoD, טמפרטורה וירידה בקיבולת-לטווח ארוך, התצורה בפועל דורשת בדרך כלל קיבולת נומינלית גבוהה יותר. יתר על כן, מהפך 5kW לא בהכרח אומר שדרושה סוללה של 5kWh, מכיוון שסוללה של 5kWh יכולה רק באופן תיאורטי להחזיק מעמד למשך כשעה בפריקה מלאה של 5kW, וזמן השימוש בפועל מוגבל גם על ידי יעילות המערכת והקיבולת הזמינה. עבור משקי בית הזקוקים לגילוח שיא בלילה, גיבוי הפסקת חשמל או הפעלה-של רשת, מערכת של 10kWh, 15kWh, 20kWh או 30kWh המורכבת ממספר מודולים עשויה להיות סבירה יותר.

 

לפי הנתונים הרשמיים של BLOO POWER, מוצרי אחסון האנרגיה הביתיים שלה מציעים קיבולות סטנדרטיות של 5kWh, 10kWh, 14.34kWh, 15kWh, ו-20kWh, וניתן להרחיב אותם בהתאם לצרכי המערכת. לכן, ניתן לבצע תצורות מודולריות על סמך צריכת החשמל היומית של המשתמש, עומס הלילה וזמן הגיבוי.

 

● חשב את דרישות האחסון היומיות בפועל בקוט"ש.

 

● הבדיל בין קיבולת נומינלית לקיבולת מערכת שמיש בפועל.

 

● שקול את ההשפעות של DoD, יעילות המהפך וטמפרטורת הסביבה.

 

● אפשרו גידול עומס עתידי וירידה טבעית בקיבולת הסוללה.

 

דוגמה להתאמת כוח מהפך וקיבולת סוללה

 

הערה: האמור לעיל הוא התייחסות כללית לבחירה ולא יחס קבוע. יש לחשב את הקיבולת הסופית על סמך עקומת העומס בפועל, זרם רציף הסוללה, מחיר החשמל המקומי וזמן הספק לגיבוי.

 

 

תאימות פרוטוקול תקשורת חשובה יותר מסתם "להיות מסוגל להתחבר"

 

מערכות מודרניות לאחסון אנרגיה LiFePO4 מחברות בדרך כלל את הסוללה והמהפך לא רק באמצעות כבלים חיוביים ושליליים, אלא גם דורשות ממשקי תקשורת כגון CAN או RS485 כדי לאפשר ל-BMS (מערכת ניהול סוללות) להחליף נתונים קריטיים עם המהפך. מערכת התקשורת יכולה להעביר מידע למהפך כגון סוללה SOC (State of Charge), זרם טעינה מרבי מותר, זרם פריקה מרבי מותר, טמפרטורה, מצב תקלה ומגבלות מתח טעינה/פריקה. זה מאפשר למהפך להתאים באופן דינמי את אסטרטגיית הפעולה שלו בהתבסס על נתוני-זמן אמת מה-BMS, במקום להסתמך רק על מתח קבוע כדי לקבוע את מצב הסוללה. אם פרוטוקולי התקשורת אינם תואמים, אפילו עם מתחים זהים, עלולות להיווצר בעיות כגון כשל בזיהוי הסוללה, תצוגת SOC חריגה, חוסר יכולת של המהפך לשלוט בטעינה בצורה נכונה, ואפילו אזעקות תכופות בין ה-BMS לבין המהפך.

 

לכן, בעת בחירת סוללות BLOO POWER להתאמה עם ממירי צד שלישי-, חיוני לאשר את דגם המהפך הספציפי, גרסת התוכנה ופרוטוקול התקשורת התואם CAN/RS485 עם היצרן מראש. מידע על מוצרי אחסון האנרגיה הביתי של BLOO POWER מצביע על כך שחלק מהמוצרים מציעים ממשקי תקשורת כגון RS232, RS485 ו-CAN, והם נועדו לתאימות עם-מיינסטרים מחוץ לרשת וממירים היברידיים.

 

● אשר ששני המכשירים תומכים ב-CAN, RS485, או בשיטת תקשורת שצוינה.

 

● אשר שפרוטוקול התקשורת והמותג/דגם נמצאים ברשימת התאימות.

 

● בדוק את כתובת ה-DIP, סוללת מאסטר/עבד והגדרות נגד סיום.

 

● לפני ההתקנה, ודא שגרסאות הקושחה של המהפך וה-BMS תואמות.

 

חשוב במיוחד לציין ש"אותו ממשק" אינו אומר "אותו פרוטוקול". שני מכשירים המשתמשים בממשקי RJ45 או שניהם עם התווית CAN לא בהכרח אומר שהם יכולים לתקשר ישירות.

 

 

הגדר נכון את פרמטרי הטעינה והפריקה כדי להימנע ממהפך ו-BMS "הגנה הדדית"

 

גם אם הסוללה וחומרת המהפך מחוברים כהלכה, הגדרות פרמטרים לא נכונות של טעינה ופריקה עדיין עלולות להשפיע על יציבות המערכת. לדוגמה, אם זרם הטעינה המרבי של המהפך חורג מהערך המותר של ה-BMS של הסוללה, ה-BMS עשוי להפעיל הגנת זרם יתר; אם מתח הפסקת הטעינה מוגדר גבוה מדי, ה-BMS עשוי להפעיל לעתים קרובות הגנת מתח יתר; אם מתח הכיבוי במתח-הנמוך של הממיר מוגדר בצורה לא נכונה, זה עלול לגרום לסוללה להפסיק לספק חשמל בטרם עת או לגרום לשיקול דעת חריג של SOC. במערכות עם יכולות תקשורת BMS, בדרך כלל יש להשתמש תחילה במצב התקשורת המומלץ על -היצרן של סוללת ליתיום, מה שמאפשר ל-BMS לספק מגבלות זרם ומתח דינמיות למהפך. אם פונקציונליות התקשורת אינה זמינה, יש להקפיד על הגדרות ידניות בהתאם לעקומת הטעינה, הזרם המקסימלי ופרמטרי הניתוק שסופקו על ידי יצרן הסוללה.

 

מוצרי אחסון האנרגיה LiFePO4 של BLOO POWER משתמשים ב-BMS כדי להגן מפני טעינת יתר,-פריקת יתר, זרם יתר, קצר חשמלי וטמפרטורה. בעת הגדרת המערכת, יש להרחיק את פרמטרי המהפך מתקופות ממושכות המתקרבות או מפעילות שוב ושוב את ספי ההגנה הללו.

 

● זרם הטעינה המרבי לא יעלה על הערך המותר של הסוללה.

 

● זרם הפריקה המרבי חייב להיות נמוך מיכולת הפריקה הרציפה של הסוללה BMS.

 

● ניתוק טעינה ופרמטרים להגנת מתח נמוך-יש להגדיר בהתאם לנתונים הטכניים של יצרן הסוללה.

 

● תעדוף בקרת תקשורת BMS, במקום להחיל באופן שרירותי פרמטרים של סוללת עופרת-חומצה.

 

העיקרון של הגדרות סבירות הוא לא להגדיר את המתח והזרם גבוהים ככל האפשר, אלא להבטיח שהסוללה, ה-BMS והמהפך יפעלו תמיד בטווח מותר יציב תוך עמידה בדרישות מהירות הטעינה והעומס.

 

 

בחירת AC-Coupled או DC-Coupled: קביעת ארכיטקטורת המערכת של הסוללה והמהפך

 

עבור מערכות אחסון אנרגיה סולארית שהותקנו לאחרונה, מערכות צמודות DC- מציעות בדרך כלל אינטגרציה גבוהה יותר של מערכת: ניתן לנהל את כוח ה-DC שנוצר על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים ישירות על ידי הממיר ההיברידי ולאחסן בסוללה, ולאחר מכן להמיר אותו בחזרה לאספקת AC עבור עומסים ביתיים בעת הצורך. למשתמשים עם מערכות פוטו-וולטאיות מקושרות מסורתיות-קיימות, מערכות מצמודות AC- עשויות להיות קלות יותר ליישום מכיוון שאינה דורשת בהכרח החלפת המהפך הפוטו-וולטאי הקיים; ניתן להוסיף התקן נפרד לאחסון אנרגיה. עם זאת, נתיבי ההמרה, שיטות ההתקנה ויעילות המערכת של שתי הארכיטקטורות שונות. מערכות-צמודות DC יכולות להפחית כמה המרות AC-DC מיותרות, בעוד שמערכות AC-מצמודות מציעות גמישות רבה יותר בהתאמה לאחור של מערכות ישנות יותר.

 

לכן, בעת הגדרת סוללות BLOO POWER עבור פרויקט, יש צורך לקבוע תחילה אם המשתמש בונה פרויקט חדש לאחסון אנרגיה פוטו וולטאי או מתקן מחדש מערכת פוטו-וולטאית קיימת בתוספת סוללות. לאחר מכן, יש לקבל החלטה האם לבחור במהפך היברידי התומך במערכות-צמודות DC או בפתרון המתאים לחידוש אחסון אנרגיה צדדי של AC-. נתוני התעשייה מצביעים גם על כך שלמערכות-צמודות DC יש בדרך כלל יעילות אנרגטית גבוהה יותר עקב הפחתה של המרות חוזרות ונשנות, בעוד שפתרונות AC-מצמודים מתאימים לרוב לחידוש פרויקטים המשמרים ציוד פוטו-וולטאי (PV) קיים.

 

● פרויקטים חדשים: תעדוף השוואת ממירים היברידיים ופתרונות-צמודים DC.

 

● התקנה מחדש של מערכות PV קיימות: התמקדו בהערכה האם צימוד AC חסכוני ונוח יותר.

 

● השווה בין מחזורי המרה בפועל, לא רק את היעילות של ציוד בודד.

 

● קחו בחשבון את עלויות ההתקנה, את הערך של שמירת הציוד המקורי ותחזוקה עתידית.

 

 

ממירי חד-פאזי, מפוצל-פאזי ותלת-פאזי חייבים להיות תואמים לרשת החשמל המקומית ולסוג העומס.

 

בעוד שסוללות אחסון אנרגיה מספקות מתח DC, פלט ה-AC הסופי של המהפך חייב לעמוד בדרישות של רשת החשמל של משק הבית או אתר הפרויקט המקומי. מדינות ואזורים שונים עשויים להשתמש במערכות מתח שונות כגון 110V, 120V, 220V, 230V ו-240V, וייתכן שיש להם מבני אספקת חשמל חד-, מפוצל-פאזי ותלת-פאזי. לדוגמה, חלק מבתי מגורים בצפון אמריקה דורשים מערכת מפוצלת- של 120/240V, בעוד שפרויקטים למגורים באירופה ובשווקים רבים אחרים עשויים להשתמש בעיקר במערכת -חד-פאזית של 230V או 400V תלת-פאזית. אם תצורת הפלט של המהפך שגויה, גם אם קיבולת הסוללה והמתח מתאימים באופן מושלם, היא לא תענה על צרכי מערכת חלוקת החשמל הביתית בפועל.

 

לכן, לפני בחירת סוללות אחסון אנרגיה BLOO POWER, יש לאשר את מתח ה-AC, התדירות, מספר השלבים והאם נדרשת אישור חיבור לרשת עבור שוק היעד. מוצרי BLOO POWER מכסים פלטפורמות אחסון אנרגיה של LiFePO4 במתח-נמוך ו-גבוה, הניתנות להגדרה על פי ארכיטקטורות מהפך שונות וקנה מידה של פרויקט. עם זאת, הפרמטרים הסופיים בצד AC עדיין חייבים להיקבע על ידי המהפך ומפרטי הרשת המקומית.

 

● אשר אם הרשת המקומית היא חד-פאזי, מפוצל-פאזי או תלת-פאזי.

 

● אשר את המתח המדורג, כגון 120/240V, 220V, 230V, או 400V.

 

● אשר אם תדר הרשת הוא 50Hz או 60Hz.

 

● אשר את קוד החיבור לרשת המקומית ואת דרישות הסמכת המהפך.

 

 

כאשר מרחיבים את הקיבולת באמצעות חיבורים מקבילים, יש לשקול גם "הרחבת קיבולת" וגם "הרחבת כוח" בו זמנית.

 

היתרון הגדול ביותר של סוללות מודולריות הוא שניתן להגדיל את קיבולת המערכת על ידי חיבור מספר סוללות זהות במקביל. עם זאת, המשתמשים צריכים להבין שחיבור מקביל לא רק מגדיל קוט"ש אלא עשוי גם להגדיל את זרם הטעינה והפריקה הכולל המותרים של המערכת. לדוגמה, חיבור שתי סוללות 51.2V 100Ah זהות במקביל מגדיל את קיבולת המערכת הנומינלית לכ-10.24kWh. במקביל, אם כל סוללה מאפשרת פריקה רציפה של 100A, יכולת הזרם הרציף התיאורטית של המערכת כולה עשויה לגדול לכ-200A. עם זאת, הדבר מותנה בכך שהמוצר תומך בשיטת חיבור מקבילי זו ומערכות התקשורת, הפסים, הכבלים וההגנה יוגדרו בהתאם לדרישות היצרן. לא ניתן להניח שכל הזרם יתחלק באופן אוטומטי ואחיד רק בגלל שנרכשו שתיים או שלוש סוללות.

 

עבור פתרונות אחסון האנרגיה המודולריים של BLOO POWER למגורים, ניתן להרחיב סוללות של 5kWh, 10kWh ו-15kWh בהתאם לדרישות הפרויקט. תיעוד המוצר הרשמי שלהם מציג גם את יכולת החיבור המקבילי מרובה-יחידות של חלק ממוצרי-מתח נמוך, אך כמות החיבור המקבילית המרבית בפועל חייבת להתבסס על המפרט הטכני של הדגם הספציפי ודרישות התכנון של הפרויקט.

 

● לפני חיבור מקביל, ודא שדגם הסוללה, האצווה והקושחה עומדים בדרישות היצרן.

 

● חשב את יכולת הטעינה/הפריקה הרציפה הכוללת לאחר הרחבת הקיבולת.

 

● השתמש בפסים, נתיכים, מפסקים וכבלים עם המפרט הנכון.

 

● ודא שהגדרות התקשורת הראשית-העבד וכתובת הסוללה נכונות.

 

 

יש להעריך את יעילות המהפך והסוללה כ"יעילות המערכת הכוללת"

 

בעת רכישת ציוד לאחסון אנרגיה, משתמשים לרוב משווים רק את היעילות המקסימלית המפורסמת של ממירים או מתמקדים אך ורק בחיי מחזור הסוללה. עם זאת, מה שבאמת משפיע על כמות החשמל שמשתמש יכול בסופו של דבר לנצל הוא יעילות המערכת הכוללת. לאחר כניסת חשמל למערכת מהמודולים הפוטו-וולטאיים, היא עשויה לעבור שלבים מרובים, כולל המרת MPPT, טעינת סוללה, אחסון סוללה, פריקת סוללה, המרת מהפך וחלוקת AC. כל שלב גורר הפסדים. לכן, אפילו מהפך עם יעילות נומינלית גבוהה עלול לחוות ירידה ביעילות המערכת הכוללת אם ארכיטקטורת המערכת גורמת לחשמל לעבור המרות AC/DC מרובות.

 

בעת בחירת מערכת, יש להשוות את נתיב האנרגיה בפועל של המערכת, ולבחור ארכיטקטורת צימוד ומצב פעולה סבירים במידת האפשר. NREL, במודלים של אחסון אנרגיה למגורים, מנתחת גם ממירים מסוג הספק, קיבולת וסוללה-כרכיבים עצמאיים של עלות וביצועי המערכת. זה מוכיח שאי אפשר לשפוט את האיכות של מערכת אחסון אנרגיה שלמה רק לפי נתון אחד של "יעילות מרבית".

 

● השווה את יעילות לולאת המערכת, לא רק יעילות שיא המהפך.

 

● הבן את מספר ההמרות שאנרגיה חשמלית עוברת במצבים שונים.

 

● בחר ארכיטקטורת צימוד מתאימה המבוססת על פרויקטים חדשים או שיפוץ.

 

● יש לחשב כלכלה לטווח ארוך-על סמך ייצור חשמל בפועל והספק זמין.

 

 

הסמכת בטיחות ואימות תאימות מלאה הם קו ההגנה המרכזי האחרון להתאמת סוללות וממירים.

 

ההתאמה של סוללות אחסון אנרגיה וממירים לא יכולה בסופו של דבר להפסיק ברמה של "אותו מתח, ניתן לחבר את החוטים ולהפעיל את המכונה". בפרט, למערכות אחסון אנרגיה של סוללות ליתיום יש צפיפות אנרגיה גבוהה ויכולת זרם תקלה גדולה. תכנון המערכת חייב להעריך הגנה מפני קצר חשמלי, הגנה מפני זרם יתר, בקרת BMS, יכולת הגנת מהפך והסמכת מערכת מלאה. UL Solutions מציינת בבירור כי השילוב של רכיבים מאושרים בנפרד אינו אומר באופן אוטומטי שנוצרת מערכת אחסון העומדת בדרישות ה-ESS המלאות; המהפך גם צריך להיות מוערך כראוי עבור כוח הסוללה ותנאי התקלה שלו. UL 9540 מעריך באופן מקיף סוללות, המרת חשמל, בקרה, תקשורת והגנה מנקודת מבט של מערכת אחסון אנרגיה מלאה.

 

לכן, עבור פרויקטים של BLOO POWER המכוונים לצפון אמריקה, אירופה ושווקים שונים אחרים, מומלץ להבהיר את מדינת היעד, מפרטי ההתקנה המקומיים, הסמכת מהפך, אישור סוללה והאם נדרשת אישור ברמת המערכת המלאה במהלך שלב אישור התכנית. האתר הרשמי של BLOO POWER מפרט אישורי מוצר כגון CE, FCC, MSDS, UN38.3, UL1973 ו-IEC62619, ומידע הסמכה קשור. עם זאת, היקף ההסמכה הספציפי צריך להתבסס על הדגם, התעודה ודרישות המיקום בפועל של הפרויקט.

 

● אשר את האישורים הרלוונטיים ואת טווחי הדגמים הספציפיים עבור הסוללה והמהפך.

 

● אשר אם נדרשת הסמכה ברמת המערכת- עבור המערכת השלמה.

 

● ודא חיבור רשת מקומית ודרישות התקנת הגנה מפני אש.

 

● בקש ממתקין מוסמך להשלים את התקני ההגנה, הכבלים ועבודות ההפעלה.

 

רשימת התאמה סופית עבור סוללות וממירים לאחסון אנרגיה

 

פריטי בדיקה	תוכן שיש לאשר	בעיות שעלולות לנבוע מאי התאמה
פלטפורמת מתח	לחץ נמוך או גבוה, טווח פעולה מותר	אי התנעה, הגנה מפני מתח יתר או תת-מתח
כוח אינוורטר	הספק מתמשך, שיא הספק ויכולת עומס יתר	לא ניתן להניע עומסי הספק- גבוהים
זרם רציף של הסוללה	BMS זרם טעינה ופריקה מרביים	הגנת BMS במלוא העוצמה
קיבולת סוללה	קוט"ש ודרישות זמן הספק לגיבוי	זמן אספקת חשמל לא מספיק במהלך הפסקות חשמל
תִקשׁוֹרֶת	פרוטוקול CAN/RS485 ותאימות דגם	שגיאת SOC, אין אפשרות לתקשר
פרמטרים של טעינה ופריקה	מתח, זרם, ערך חיתוך	אזעקות תכופות, טעינה לא מספקת או הגנת- יתר
יכולת מקבילה	כמות מרבית ודרישות שיתוף נוכחיות	התפלגות זרם לא תקינה
פרמטרים של AC	חד-פאזי/תלת-פאזי, 50/60 הרץ, מתח	אין אפשרות להסתגל לרשת החשמל המקומית
שיטת צימוד	צימוד AC או צימוד DC	עלויות שיפוץ מוגזמות או שיטות עבודה לא יעילות
אישור אבטחה	דרישות סוללה, מהפך ו-מערכת	אישור התקנה וסיכוני בטיחות

 

 

המלצות התאמה אופייניות לסוללה ולמהפך של BLOO POWER לאחסון אנרגיה

 

עבור משתמשים שונים, עיצוב פתרונות ראשוני יכול להתבסס על הגישות הבאות:

 

פתרון 1: כוח גיבוי ביתי קטן

 

מתאים לתאורה בסיסית, מקררים, אינטרנט ומכשירים קטנים. שקול מהפך 3–5kW + סוללת BLOO POWER 5–10kWh LiFePO4. המפתח הוא להבטיח שזרם הפריקה המתמשך של הסוללה מספיק כדי לתמוך במהפך בעומס מלא או בעומסים קריטיים צפויים, וכדי לאשר את זמן הספק הגיבוי בפועל במהלך הפסקות חשמל.

 

פתרון 2: אחסון אנרגיה סולארית ביתי סטנדרטי

 

מתאים למשתמשים בעלי ביקוש לחשמל ביתי יציב יחסית המעוניינים לאגור חשמל ביום ולהשתמש בו בלילה. שקול מהפך היברידי של 5–6kW + 10–15kWh BLOO POWER 48V/51.2V מערכת סוללות LiFePO4. פתרון מסוג זה דורש התאמה קפדנית של תקשורת BMS, טווח קלט סולארי ועומס לילה ממוצע.

 

אפשרות 3: יישומי-הספק גבוה למגורים או וילות

 

אם משק בית משתמש במספר מזגנים, משאבות מים, מכשירי חימום חשמליים וכו', ניתן לשקול מהפך הספק של 8-12kW ומעלה + 15-30kWh או יותר סוללות מודולריות. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לזרם הפריקה הכולל, שכן מערכות -מתח נמוך- גבוהות דורשות בדרך כלל מספר מודולי סוללה כדי לחלוק את הזרם.

 

אפשרות 4: קיבולת- גבוהה ויישומים מסחריים/תעשייתיים

 

עבור פרויקטים גדולים של צריכת חשמל למגורים, מסחריים קטנים או יותר-, ניתן לשקול את מערכת אחסון האנרגיה במתח גבוה- של BLOO POWER LiFePO4, בהתאם לארכיטקטורת המהפך. עבור פתרונות-מתח גבוה, יש לאשר בקפידה את מספר מודולי הסוללה, בקר מתח גבוה-, תכנון בידוד והגנה ותאימות מלאה למהפך PCS/היברידי.

 

 

לסיכום, המפתח לשיוך סוללות אחסון אנרגיה עם ממירים אינו "ככל שהקיבולת גדולה יותר, כך טוב יותר", אלא "התאמה בו-זמנית של הספק, מתח, זרם ותקשורת".

 

ניתן לסכם את העיקרון החשוב ביותר להתאמה נכונה של סוללות אחסון אנרגיה וממירים כדלקמן:

 

ראשית, חשב את כוח העומס כדי לבחור את המהפך; לאחר מכן, חשב את זמן אספקת החשמל כדי לבחור את קיבולת הסוללה; לאחר מכן, ודא את מתח הסוללה, זרם רציף מרבי ופרוטוקול תקשורת; לבסוף, אשר את אישורי המערכת ודרישות ההתקנה המקומיות.

 

עבור מוצרי אחסון אנרגיה למגורים של BLOO POWER, המשתמשים יכולים לבחור מתוך מערכות LiFePO4 מודולריות עם הספקים של 5kWh, 10kWh, 15kWh, 20kWh, ומעלה, בהתאם לצרכי הפרויקט. ניתן לשלב את אלה עם פלטפורמת מתח נמוך- או גבוה יותר של 48V/51.2V כדי להתאים לממירים היברידיים מתאימים, ממירי רשת מחוץ לרשת או ממירי אחסון אנרגיה אחרים. נתוני מוצרים רשמיים מראים שמוצרי אחסון אנרגיה למגורים שלהם מכסים סוגים-תמוכים על הקיר, מתלים-מותקנים, מוערמים ומשולבים, ומציעים פלטפורמות מתח שונות ופתרונות הרחבה.

 

חשוב במיוחד להדגיש כי אין לרכוש ציוד רק על סמך תיאורים שיווקיים כגון "48V", "10kWh" או "תואם לממירי מיינסטרים". עבור פרויקטים בפועל, עליך לאשר את דגם הסוללה הספציפי, דגם המהפך, פרוטוקול BMS, זרם טעינה/פריקה מרבי, גרסת קושחה ודרישות הסמכה. במיוחד עבור פרויקטים של רשתות-מחוברות,-מתח גבוה, או קיבולת- גדולה, מומלץ שהתכנון וההפעלה יסתיימו על ידימערכת אחסון אנרגיה מקצועיתמהנדס או מתקין מוסמך.