دستگاههای ذخیرهسازی انرژی خانگی، دستگاههایی هستند که انرژی الکتریکی را ذخیره میکنند و در صورت نیاز از آن استفاده میکنند - همچنین به عنوان محصولات ذخیرهسازی انرژی الکتریکی یا «سیستمهای ذخیره انرژی باتری» (BESS) شناخته میشوند، که از این پس به عنوان ذخیره انرژی خانگی شناخته میشوند. جزء اصلی ذخیره سازی خانگی، باتری های قابل شارژ هستند، معمولا باتری های لیتیوم یون یا باتری های سرب اسید. اجزای دیگر اینورتر هستند که می توانند به طور هوشمند سیستم کنترل شارژ و دشارژ را کنترل کنند.
با ورود ذخیرهسازی انرژی به خانوارهای معمولی، میتوانیم مفهوم تولید برق پراکنده را اجرا کنیم، فشار انتقال شبکه برق را کاهش دهیم، استفاده از سوختهای فسیلی را کاهش دهیم، که یک اقدام غیرمتمرکز ضروری برای دستیابی به بیطرفی کربن یا بیطرفی صفر است.
1. نحوه پیکربندی یک سیستم ذخیره انرژی خانگی
در سیستمهای ذخیرهسازی انرژی خانگی، اجزای اصلی قطعات، ماشینهای ذخیرهسازی انرژی و باتریها هستند. فرم نشان داده شده در تصویر برای راه اندازی ذخیره انرژی در گاراژ برای وسایل نقلیه الکتریکی ما است.
سیستم های ذخیره انرژی به تک فاز و سه فاز تقسیم می شوند. تصویر زیر یک نمودار ساده سیستم ذخیره انرژی است که نه تنها شامل سه جزء اصلی بلکه کنتور برق، بار خانگی و غیره می باشد. چه تک فاز باشد چه سه فاز، راه حل های مربوطه وجود دارد.
2. مقدمه ای بر اینورترهای ذخیره انرژی
ماشینهای ذخیرهسازی انرژی ES/ET هم ذخیرهسازی انرژی دو طرفه هستند، هم از یکپارچهسازی خارج از شبکه، عملکرد UPS، کنترل APP موبایل پشتیبانی میکنند و میتوانند به ضد جریان برگشتی و محدودیت انرژی دست یابند. با این حال، بین ES و ET نیز تفاوت وجود دارد. ES یک اینورتر ذخیره انرژی دو طرفه تک فاز است، در حالی که ET برای شبکه های برق سه فاز طراحی شده است. و از خروجی سه فاز نامتعادل و بار تک فاز پشتیبانی می کند.
علاوه بر این، ES به یک باتری ولتاژ پایین متصل است، در حالی که ET دارای محدوده ولتاژ بالاتری است و به یک باتری ولتاژ بالا متصل است. بنابراین جریان شارژ و تخلیه آنها نیز متفاوت است. این همچنین در رابط اینورتر منعکس خواهد شد.
با توجه به اینکه جریان شارژ و دشارژ ES می تواند به 100 آمپر برسد، رابط باتری مربوطه نیز بزرگتر است و به یک کابل 25 مربعی نیاز دارد. جریان شارژ و دشارژ ET فقط 25 آمپر است و یک کابل مربع 6- کافی است.
بنابراین بزرگترین ویژگی این دو دستگاه این است که با شبکه یکپارچه هستند و عملکرد یو پی اس را نیز دارند. اگر برق شبکه به طور ناگهانی قطع شود، اینورتر به طور خودکار به منبع تغذیه باتری سوئیچ می کند و زمان سوئیچینگ شبکه خاموش کمتر از 10 میلی ثانیه است. زمان پاسخگویی سطح UPS متعلق به منبع تغذیه اضطراری است. و بسیاری از تولیدکنندگان اینورتر از اینورترهای ذخیره انرژی EPS استفاده می کنند که منابع برق اضطراری با زمان سوئیچینگ کمتر از 5 ثانیه هستند.
3. مقدمه ای بر باتری های ذخیره انرژی
توصیه می شود همه از باتری های لیتیومی استفاده کنند که در حال حاضر با بسیاری از مارک های باتری مانند BYD، Wotai و Paineng سازگار هستند. علاوه بر این، هنوز تعدادی باتری در حال تطبیق هستند. مشتریان قبل از خرید دستگاه، ابتدا باید تأیید کنند که آیا از مارک های باتری سازگار استفاده می کنند یا خیر.
باتری های لیتیومی باتری هایی هستند که از فلز لیتیوم یا آلیاژ لیتیوم به عنوان مواد الکترود منفی ساخته می شوند و از محلول های الکترولیت غیرآبی استفاده می کنند. آنها مزایای متعددی مانند انرژی بالا، عمر طولانی و وزن سبک دارند و به طور گسترده در سیستم های ذخیره انرژی مانند نیروگاه های هیدرولیک، حرارتی، بادی و خورشیدی استفاده می شوند.
لیتیوم فسفات آهن (LFP)
باتری لیتیومی سه عنصری (NCM/NCA)
باتری اکسید کبالت لیتیوم (LCO).
سایر باتریهای لیتیومی مانند اکسید منگنز لیتیوم، باتریهای لیتیوم تیتانات و غیره
4. هزینه های اجزای مختلف در سیستم ذخیره انرژی
5. حالت کار یک
اولویت مصرف بار:
PV - باتری - شبکه
الکتریسیته تولید شده توسط فتوولتائیک برای استفاده توسط بارها اولویت بندی می شود، با برق اضافی که در باتری ها ذخیره می شود و به شبکه فروخته می شود. هنگامی که PV کافی نیست، باتری برای استفاده توسط بار تخلیه می شود
هنگامی که برق در شبکه قطع می شود، بار در انتهای خروجی متصل به شبکه نمی تواند کار کند. اما بار در انتهای خروجی شبکه خاموش می تواند به طور معمول کار کند و با PV و باتری ها تغذیه می شود
خودروهای برقی از برق باتری برای شارژ در شب استفاده میکنند و این کمبود توسط شبکه برق تکمیل میشود.
برق تولید شده توسط فتوولتائیک ها به سوکت های سوله وسایل نقلیه الکتریکی، روشنایی، ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی و باتری های ذخیره انرژی عرضه می شود.
این حالت برنامه عمدتاً در پروژه های ویلایی علاوه بر برنامه های ذخیره سازی سبک و شارژ استفاده می شود. در حال حاضر موارد این حالت عمدتا بر روی ویلا و تظاهرات متمرکز شده است.
6. حالت کار دو
توضیح: شبکه برق حالت عمومی باتری را شارژ نمی کند. تنظیم آن در حالت اقتصادی امکان تنظیم دوره های شارژ و دشارژ باتری را فراهم می کند.
عملکرد اصلی مدل اقتصادی تراشیدن قله و پرکردن دره است. می تواند از برق شبکه برق برای شارژ باتری در دره در شب و برای تامین بار در ساعات اوج مصرف در روز استفاده کند. این حالت می تواند اختلاف دره اوج را کاهش دهد و در نتیجه در هزینه برق صرفه جویی کند.
توضیح: بارهای خارج از شبکه را می توان با فتوولتائیک و باتری ها بدون وقفه در هنگام قطع برق تغذیه کرد. انتهای شبکه خاموش از شبکه برق به منبع تغذیه باتری برای منبع تغذیه UPS تغییر می کند.
وقتی شبکه برق قطع میشود، برق انتهای شبکه تمام میشود و دستگاه با سرعت 10 میلیثانیه حالتها را تغییر میدهد تا از استفاده عادی بارهای مهم در قسمت پشتیبان اطمینان حاصل شود. محل این بار باید توجه شود، زیرا بدهی های مهم باید به انتهای شبکه متصل شوند.
به عنوان مثال، ایستگاه های پایه ارتباطی 5G عموماً در مکان های دور ساخته می شوند که کیفیت برق شبکه بالا نیست. به منظور پاسخگویی به تقاضای برق بدون وقفه، بار را می توان به انتهای پشتیبان متصل کرد و دستگاه ذخیره انرژی را می توان در حالت پشتیبان گیری تنظیم کرد. معمولاً توسط شبکه منبع تغذیه فتوولتائیک تکمیل می شود و در صورت قطع برق اضطراری به منبع تغذیه باتری سوئیچ می شود.
7. چگونه یک پروژه از قبل نصب شده را به ذخیره انرژی تبدیل کنیم
در مرحله بعد، بیایید نگاهی به فرم دیگری بیندازیم. پروژه نوسازی ذخیره انرژی مستلزم استفاده از ماشین آلات نوسازی SBP و BT بدون تغییر طرح اولیه سیستم فتوولتائیک است. ذخیره انرژی نصب شده در بالای سیستم فتوولتائیک به قسمت ارتباطی ما متصل است. در شرایط عادی اولویت مصرف برق از فتوولتائیک گرفته تا باتری تا شبکه یکسان است. پس از قطع برق، شبکه فقط می تواند به برق باتری برای تامین برق بارهای خارج از شبکه تکیه کند.
8. چگونه ظرفیت باتری را پیکربندی کنیم
انتخاب باتری باید بار را در نظر بگیرد، چه به صورت روزانه استفاده شود یا پشتیبان. انتخاب ظرفیت بیش از حد باتری می تواند منجر به هدر رفتن شود و اگر تمام برق ذخیره شده مصرف شود، ممکن است باتری به طور کامل شارژ نشود.
سازندگان تجهیزات ذخیرهسازی انرژی نیز از طریق اشکال مختلف گزینههای ظرفیت باتری متفاوتی را در اختیار مشتریان قرار میدهند. اشکال مختلف راهحلهای انتخاب انرژی انعطافپذیر، مانند نصب انباشته، ماشینهای یکپارچه مدولار، و تطبیق چند توان/انرژی محصولات یکپارچه.
بنابراین، چگونه می توان سریع و مستقیم بهترین راه حل ظرفیت باتری را در سناریوی ذخیره انرژی خانه انتخاب کرد؟
در حال حاضر، اکثر خانوارها از ذخیره انرژی به عنوان راهی برای تنظیم منبع تغذیه و استفاده از شبکه استفاده می کنند، که ما معمولاً آن را ذخیره انرژی متصل به شبکه می نامیم. برای ذخیره انرژی متصل به شبکه، اهداف اصلی را می توان به طور کلی به سه دسته تقسیم کرد: استفاده از خود فتوولتائیک (با هزینه های برق بالا یا بدون یارانه)، قیمت های برق اوج و دره، و منابع برق پشتیبان (با شبکه های برق ناپایدار یا بارهای مهم).
1. بهبود نرخ استفاده خود از فتوولتائیک
هدف اصلی این سناریو نصب سیستمهای ذخیرهسازی انرژی فتوولتائیک برای کاهش هزینههای برق در مواقعی است که قیمت برق بالا است یا یارانههای شبکه فتوولتائیک کم (بدون یارانه) است، به طوری که برق باقیمانده در سیستم فتوولتائیک را میتوان در شب ذخیره و استفاده کرد به جز برای استفاده در روز
ما مصرف برق خانگی را به مصرف برق در روز (دوره تولید فتوولتائیک با توان بالا) و مصرف برق شبانه (دوره فتوولتائیک کم مصرف یا بدون توان) تقسیم میکنیم. با توجه به هدف فوق، ایده آل ترین حالت باید این باشد که برق تولید شده توسط فتوولتائیک بتواند نیاز برق روزانه را تامین کند و پس از ذخیره سازی، فقط بتواند نیاز برق شبانه را تامین کند.
یعنی ظرفیت موثر باتری باید تقریباً برابر با تولید برق فتوولتائیک منهای مصرف برق در روز باشد. اما این فقط یک حالت ایده آل است. برای جلوگیری از اضافه شدن ظرفیت باتری (برای جلوگیری از مصرف نشدن کامل آن در شب)، همچنین باید اطمینان حاصل کنیم که توان موثر باتری از مصرف برق شبانه بیشتر نشود.
2. تراشیدن قله و پرکردن دره برای کاهش هزینه های برق
هدف اصلی این سناریو شارژ باتری در هنگام قیمت پایین برق در طول روز و تخلیه آن در هنگام قیمت بالای برق در شب است تا هزینه های کلی برق کاهش یابد.
ما مصرف برق خانگی را به مصرف برق در روز (دوره قیمت پایین برق) و مصرف برق شبانه (دوره قیمت بالای برق) تقسیم می کنیم. در این سناریو، ایده آل ترین حالت استفاده از برق فتوولتائیک برای تامین برق مازاد به بار در طول روز و شارژ باتری با شبکه است و توان باتری به اندازه ای است که تقاضا را در شب (در زمان اوج قیمت برق) برآورده کند. .
یعنی ظرفیت موثر باتری تقریباً برابر با مصرف برق شبانه خانوار است. با این حال، محاسبه ظرفیت باتری بر اساس مصرف برق شبانه تنها یک مقدار حداکثر تقاضا است.
هنگام در نظر گرفتن هزینه های باتری، به طور کلی لازم است که سه جنبه را به طور جامع در نظر بگیرید: ظرفیت سیستم فتوولتائیک، سرمایه گذاری باتری و صرفه جویی در قیمت برق و تعیین نسبت بهینه. در عین حال، لازم است اطمینان حاصل شود که زمان تخلیه باتری از زمان مصرف برق در شب بیشتر نباشد.
3. به عنوان منبع تغذیه پشتیبان در مناطق با شبکه های برق ناپایدار
سیستمهای نور خالص موجود در بازار فقط میتوانند در طول روز برق تولید کنند، اما نمیتوانند نیروی پشتیبان تولید کنند. در صورت قطع ناگهانی برق، سیستم ذخیرهسازی نور یکپارچه میتواند به پشتیبانی از عملکرد لوازم خانگی مانند مخازن ماهی، آبپاشها، یخچالها، مانیتورینگ، روشنایی و سایر منابع تغذیه مهم ادامه دهد و ایمنی اموال خانگی را تضمین کند.
هنگام طراحی ظرفیت باتری با توان پشتیبان به عنوان هدف اصلی، توجه اصلی مقدار برق مورد نیاز باتری برای تامین بارهای مهم به طور جداگانه در طول طولانیترین زمان خاموشی شبکه (طولانیترین زمان قطع برق مورد انتظار)، از جمله نیاز به در نظر گرفتن وضعیت است. بدون PV در شب
در این سناریو، محاسبه ظرفیت باتری نسبتا آسان است. به سادگی تمام بارهای مهم را فهرست کنید و کل مصرف برق همه بارها را در طولانی ترین زمان قطع برق محاسبه کنید تا ظرفیت باتری را به طور اولیه مشخص کنید.
سه حالت فوق متداول ترین الزامات برای نصب سیستم های ذخیره انرژی متصل به شبکه هستند و همچنین قوانینی وجود دارد که باید هنگام انتخاب ظرفیت باتری از آنها پیروی کرد. با این حال، در کاربردهای عملی، ممکن است شرایطی وجود داشته باشد که دو یا چند نیاز با هم تداخل داشته باشند، که ما را ملزم می کند آنها را به طور خاص بر اساس الزامات تجزیه و تحلیل کنیم و در نهایت ظرفیت انتخاب بهینه باتری را روشن کنیم.
علاوه بر این، در تجزیه و تحلیل فوق، قدرت موثر باتری را ذکر کردیم و در انتخاب واقعی باتری، عوامل مختلفی مانند بار ضربه ای بار، عمق تخلیه (DOD) باتری، افت راندمان سیستم، انرژی مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد تجهیزات ذخیره سازی و بازده سرمایه گذاری مورد انتظار باید در نظر گرفته شود.
بنابراین هنگام انتخاب ظرفیت باتری، لازم است که الکتریسیته کل خانه یا سناریوی استفاده را به عنوان یک کل سیستم در نظر بگیرید، و انتخاب بهترین تامین کننده تجهیزات و سیستم یکپارچه سازی بسیار مهم است.