По мере того как солнечные фотоэлектрические системы (ФЭ) становятся все более доступными, все больше домовладельцев и предприятий инвестируют в чистую возобновляемую энергию. Однако без аккумуляторов избыточная генерация может оставаться неиспользованной, а в ночное время или в пасмурные дни все равно приходится полагаться на коммунальные сети. Добавление аккумуляторов к вашей солнечной установке превращает прерывистый солнечный свет в непрерывную энергию, повышает устойчивость и максимизирует отдачу от инвестиций. В этом руководстве подробно рассматриваются новейшие технологии, практические методы определения размеров, особенности установки и лучшие практики, что позволит вам принять обоснованное решение, соответствующее вашим уникальным целям в области энергетики.

Зачем добавлять аккумуляторы в солнечную систему?

1. Энергетическая независимость и устойчивость

Перебои в работе электросети, вызванные суровой погодой или техническим обслуживанием, могут оставить вас в темноте. Солнечная система с аккумуляторами обеспечивает плавный переход на резервное питание для критически важных нагрузок - холодильников, освещения, медицинского оборудования и устройств связи - обеспечивая комфорт и безопасность.

2. Экономия за счет времени использования (TOU)

Многие коммунальные службы теперь предлагают тарификацию по тарифу TOU, взимая более высокие тарифы в пиковые вечерние часы. Накопив излишки полуденной солнечной энергии и разрядив их при повышении тарифов, вы сможете значительно сократить свои счета за электричество и избежать штрафов за пиковые часы.

3. Увеличение самопотребления

Без накопителей фотоэлектрические системы часто отдают избыточную энергию обратно в сеть с низкими показателями экспорта. Аккумуляторы повышают самопотребление, улавливая излишки и используя их при снижении солнечной мощности, что улучшает общую экономичность системы.

4. Услуги сети и перераспределение нагрузки

Передовые системы хранения данных могут участвовать в программах реагирования на спрос, регулирования частоты и других услугах энергосистемы, что в перспективе позволит получить льготы или кредиты от вашей компании.

Выбор правильного химического состава аккумулятора

Хотя существует множество типов аккумуляторов, литий-ионные, в частности литий-железо-фосфатные (LiFePO₄), стали промышленным стандартом для хранение солнечной энергии. Ключевые преимущества включают:

• Высокий срок службы: 3000-5000 циклов при глубине разряда 80-100%, что соответствует сроку службы от 10 до 15 лет.

• Возможность глубокого разряда: Полезная емкость до 95% без повреждения элементов, максимальное использование энергии.

• Компактный форм-фактор и легкий вес: На 70% легче, чем аналогичные свинцово-кислотные банки, что позволяет экономить полезное пространство.

• Быстрая зарядка: Высокие показатели C позволяют быстро пополнять запасы от солнечных батарей.

• Повышенная безопасность: Химический состав LiFePO₄ отличается высокой термической стабильностью, что снижает риск возгорания по сравнению с другими литиевыми составами.

Свинцово-кислотные батареи (AGM и гелевые) остаются более дешевыми вариантами, но их ограниченный DoD (50%) и более короткий срок службы (500-1000 циклов) со временем делают их менее экономически эффективными. Проточные батареи и химические элементы на основе никеля имеют нишевое применение, но редко используются для хранения солнечной энергии в жилых и небольших коммерческих помещениях.

Определение размера системы "солнце плюс накопитель

Определение оптимальной емкости батареи предполагает баланс между потребностями в энергии, бюджетом и целями системы:

1. Проведите аудит своего потребления

   • Просмотрите свои счета за коммунальные услуги за прошлые периоды, чтобы рассчитать среднесуточное потребление (в кВт/ч).

   • Определите критически важные нагрузки, которые необходимо резервировать на время отключения.

2. Оценка производства солнечной энергии

   • Используйте выходной переменный ток вашей фотоэлектрической системы и данные о местной освещенности, чтобы определить среднесуточную выработку.

   • Учитывайте сезонные колебания.

3. Установите цели резервного копирования

   • Резервное копирование всего дома: При определении размеров для всех нагрузок требуются батареи, равные суточному потреблению.

   • Частичное резервное копирование: Определите приоритет основных цепей - освещения, холодильника, коммуникаций.

4. Учет глубины разряда (DoD)

   • Для LiFePO₄ - до 90% полезной емкости; для свинцово-кислотных - до 50%.

5. Включите резервные маржи

   • Добавьте 10-20% дополнительной мощности для покрытия пасмурных дней, будущего роста нагрузки или неожиданных событий.

Пример
Если ваш дом потребляет 30 кВт/ч в день и вы хотите покрыть 60% это количество во время отключения сети, вам понадобится примерно 18 кВт/ч полезной батареи. С LiFePO₄ аккумуляторы (90% DoD), укажите банк емкостью не менее 20 кВт-ч.

Интеграция аккумуляторов: Инверторы и архитектура системы

1. Гибридные инверторы в сравнении с системами с переменной связью

• Гибридные инверторы (с постоянным током)
  Прямое подключение солнечных панелей и батарей к одному инвертору. Преимущества включают в себя более высокую эффективность (единое преобразование), упрощенную проводку и единый мониторинг системы. Многие гибридные инверторы также предлагают встроенную функцию резервного копирования, плавно переключаясь на питание от батарей во время перебоев.

• Системы с переменным током
  Добавьте батареи к существующей фотоэлектрической установке с помощью специального инвертора для батарей. Несмотря на меньшую эффективность из-за двойного преобразования (PV→AC→батарея и обратно), AC-соединение идеально подходит для модернизации, сводя к минимуму нарушения первоначальной системы.

2. Формирование сети в сравнении с режимом привязки к сети

Для резервных возможностей выберите инвертор, формирующий сеть, который может создать стабильный остров микросети во время перебоев. Инверторы, работающие от сети, отключаются сами по соображениям безопасности при сбоях в сети.

3. Коммуникация и мониторинг

Современные системы хранения данных взаимодействуют через шину CAN, Modbus или Wi-Fi, предоставляя в режиме реального времени данные о состоянии заряда, потоках энергии и здоровье системы. Интуитивно понятные мобильные приложения и веб-панели позволяют проводить удаленную диагностику и обновлять прошивку.

Представляем RICHYE: решения премиум-класса для хранения солнечной энергии

РИЧЬЕ является профессиональным производителем литий-ионных батарей, чья продукция отличается качеством, производительностью, безопасностью и стоимостью. Специализируясь на технологии LiFePO₄, батареи RICHYE обеспечивают надежное и долговечное хранение энергии, предназначенное для использования в солнечных батареях. Благодаря интегрированным интеллектуальным системам управления батареями (BMS), модульным конструкциям и глобальной поддержке, RICHYE обеспечивает надежное питание, давая вам уверенность в каждом закате и шторме.

Лучшие практики установки

1. Выбор места

   • Выберите прохладное, хорошо проветриваемое место вдали от прямых солнечных лучей.

   • Обеспечьте ровную, негорючую монтажную поверхность.

2. Прокладка кабелей и защита

   • Используйте медные луженые кабели соответствующего размера с профессиональными обжимными наконечниками.

   • Установите предохранители или автоматические выключатели, рассчитанные на постоянный ток, на расстоянии 6 дюймов от положительной клеммы аккумулятора.

3. Заземление и соединение

   • Подключите стойки для батарей, инверторы и шкафы к общей шине заземления.

   • Проверьте соответствие требованиям NFPA 70 (NEC) и местным электротехническим нормам.

4. Управление температурным режимом

   • Хотя батареи LiFePO₄ выдерживают широкий диапазон температур, избегайте экстремальных значений.

   • При установке на открытом воздухе или в некондиционируемых помещениях следует рассмотреть возможность использования изолированных корпусов или активного охлаждения.

5. Ввод в эксплуатацию и тестирование

   • Обновите прошивку инвертора и BMS до последних версий.

   • Выполните первые циклы заряда/разряда под нагрузкой для подтверждения работоспособности.

   • Документируйте базовые показатели производительности для дальнейшего использования.

Мониторинг и обслуживание

• Ежемесячные чеки: Осмотрите клеммы, кабели и корпуса на предмет коррозии или повреждений.

• Ежеквартальные обзоры: Проанализируйте журналы BMS на предмет тенденций изменения мощности, температурных аномалий и активности балансировки.

• Ежегодные испытания мощности: Проведите испытания на контролируемый разряд для проверки оставшейся полезной емкости.

• Обновления прошивки: Установите обновления, предоставленные производителем, для инверторов и BMS, чтобы обеспечить оптимальную производительность и безопасность.

Регулярный мониторинг позволяет максимально увеличить время работы системы, продлить срок службы батареи и выявить потенциальные проблемы до того, как они станут серьезными.

Максимизация инвестиций: Финансовые стимулы и окупаемость инвестиций

• Федеральные и государственные налоговые льготы: Инвестиционный налоговый кредит США (ITC) в настоящее время покрывает 30% затрат на аккумуляторные батареи в паре с солнечными батареями.

• Льготы и программы для коммунальных служб: Многие коммунальные службы предлагают льготы, нетто-измерения или тарифные планы TOU, которые благоприятствуют потребителям солнечных батарей и накопителей.

• Гарантии эффективности: Ищите гарантии производителя на срок службы, сохранение емкости и качество изготовления - обычно 10 лет для систем LiFePO₄.

Комбинируя стимулы с экономией на оплате электроэнергии, вы можете добиться окупаемости в течение 5-7 лет, в зависимости от вашего местоположения и профиля потребления.

Заключение

Модернизация солнечной фотоэлектрической системы с помощью батарей позволяет добиться настоящей энергетической независимости, повышает устойчивость и улучшает финансовую отдачу. Правильный выбор химического состава, разумное определение размера, интеграция с гибридными инверторами и соблюдение передовых методов установки позволят вам использовать каждый киловатт-час, производимый вашими панелями, и защититься от перебоев в работе сети. Современные LiFePO₄ батареи RICHYE - это долговечное, эффективное и безопасное хранилище, гарантирующее, что ваши инвестиции в солнечную энергию будут светить днем и ночью, в дождь или солнце.