家用储能设备就是把电能储存起来,待需要时使用——也称为电力储能产品或者“电池储能系统”(BESS),以下简称家储。家储的核心组成是可充电电池,一般为锂离子电池或者铅酸电池。其他组成部分为逆变器,可智能控制充放电的控制系统。
随着储能走进普通家庭,我们可以实现分布式发电理念,缓和电网输电压力,减少使用化石燃料,是实现碳中和或者零中和的必要的去中心化举措。
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如何配置一套家用储能
在户用储能系统当中,主要的组成部分就是组件、储能机、电池;上图这种形式就是将储能设置在车库,给我们的电动汽车使用。
推荐系统配置
单相储能系统:5kW+10kWh
三相储能系统:10kW+10~20kWh
储能系统分为单相、三相;下面图片为简单的储能系统图,除了三大件其中还包括电表、家庭负载等,无论是单相还是三相都有相对应的解决方案。
但是ES和ET之间也是有区别的,ES是单相双向储能逆变器、ET则针对三相电网的;并且它支持不平衡三相输出,支持单相负载;
另外ES是接的低压电池,ET电压范围更高,是接的高压电池 ;那它们充放电电流也是不同。这个在逆变器的接口上也会反应出来。
由于ES充放电电流可以达到100A,所以对应的电池接口也更大,要用到25方线缆,ET的充放电流只有25A,6方的电缆就够了。
所以这两台机器最大的特点就是它们是离并网一体的,另外还有UPS的功能,电网突然断电逆变器会自动切换到电池供电,并离网切换时间小于10ms,UPS级别响应时间,属于不间断电源;而很多逆变器厂家的储能逆变器为EPS,属于应急电源,切换时间只是小于5s。
储能电池介绍
电池是建议大家用锂电池,目前已经兼容很多电池品牌,像BYD、沃太、派能;另外目前还有一些电池还在做匹配,在客户购买机器之前一定先确认是否使用的是兼容电池品牌。
锂电池由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池,能量高、使用寿命长、重量轻等多种优点,广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统。
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磷酸铁锂(LFP)电池
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三元锂电池(NCM/NCA)电池
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钴酸锂(LCO)电池
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其他锂电池,例如锰酸锂,钛酸锂电池等
电池主要性能参数
工作模式一
负载消耗优先级:
PV--电池--电网
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光伏发的电优先供负载使用,多余的电储存在电池中,再多余的电卖给电网;PV不足的时候,电池放电给负载使用
2. 电网停电的时候,并网输出端的负载不能工作;但是离网输出端的负载可以正常工作,由PV和电池进行供电
光储存模式
1.电动汽车夜间利用电池的电进行充电,不足的部分由电网补充
2. 光伏发的电供给电动车车棚插座、照明、电动汽车充电桩以及储能电池
这个应用模式除了光储充应用比较多的还是会别墅项目,目前这种模式的案例主要还是以别墅以及示范为主。
储能示范项目
• 经济模式设置
说明:通用模式电网不会对电池进行充电,设置成经济模式,可以设置电池充放电的时段。
经济模式的主要作用就是削峰填谷,可以在晚上谷时利用电网的电给电池充电,在白天峰时给负载使用;这种模式可以减少峰谷差,从而节省电费。
离网端UPS功能
说明:电网断电时离网负载可以由光伏和电池供电不间断工作;离网端由电网切换到电池供电为UPS供电。
当电网断开时,on grid端就没电了,设备以10毫秒的速度切换模式,确保back-up端重要负载的正常使用。这个负载的位置是要注意的,重要的负债需要接到离网端。
例如5G通信基站,一般建设位置一般比较偏僻,电网的电能质量不高,这时为满足不间断的用电需求,可以将负载接到back up端,储能机设置为back-up备用模式,平时由光伏供电电网补充,紧急断电情况下切换电池供电。
已经装好的项目如何改造成储能?
接下来我们再看一下另一种形式。储能改造项目需要用改造机 SBP和BT,不用改变原有的光伏系统布局,在有光伏的基础上加装的储能,这个是接在我们的交流侧的。正常情况下用电优先级也是一样从光伏到电池到电网,电网停电后,就只能依靠电池的电给离网负载供电。
电池选型要考虑负载,是每天都用还是备份;电池容量选的过大存在浪费,如果存的电都用掉的话电池会存在充不满的现象。
优能电气产品图
这种场景的主要目的是,当电价较高或者光伏并网补贴较低(无补贴)时,安装光伏储能系统以降低电费支出,所以光伏系统电力除日间使用外剩余能够存储并在夜间使用。
我们把家庭的用电情况分为日间用电(光伏高功率发电时段)和夜间用电(光伏低功率或无功率时间段)。按照上述目的,最理想的状态应该是光伏发的电满足日间用电外,进行存储后刚好能够满足夜间用电。
也就是,电池有效容量应该约等于光伏发电量减掉日间用电。不过这只是理想状态。为避免电池容量的冗余(避免夜间无法消耗完),我们还需要保证电池的有效电量不高出夜间用电量。
这需要我们比较准确地把握家庭用电的规律,并能够熟悉储能系统对供电优先等级的设置规则。
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一个家庭装了5kW的光伏系统,日发电量约17.5kWh。而家庭每日平均用电量约20kWh,其中日间平均用电量5kWh,夜间15kWh。那么,电池有效电量应该约等于17.5-5=12.5kWh,同时这也符合不高出夜间用电量的条件(12.5kWh≤15kWh)。所以,此家庭适配电池有效电量最佳可选配12.5kWh。
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一个家庭装装了5kW的光伏系统,每日平均用电量约20kWh,夜间(假设电价峰谷期为17:00 - 22:00共5小时)用电量15kWh。假设根据测算,电池有效容量覆盖家庭夜间用电量2/3为最佳投资收益点。 那么,电池有效电量应该约等于15*2/3=10kWh,此时电池约为10kWh/5kW=2h,小于等于夜间用电5h。所以,此家庭适配电池有效电量最佳可选配10kWh。
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以某个重要商业场所为例,重要负载为数据机房的10台机柜,每个机柜功耗为3kW。预计最长停电时间约4小时。根据测算,该项目电池有效容量应该为10*3kW*4h=120kWh。所以此工商业项目电池有效电量最佳可选配120kWh。
参考资料:古瑞瓦特、优能电气
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原文始发于微信公众号(艾邦储能与充电):如何配置一套家用储能?电池容量如何配选?