Эфектыўнасць універсальных сонечных зарадных станцый BESS

Хуткі адказ

Універсальная сонечная зарадная станцыя BESS аб'ядноўвае генерацыю фотаэлектрычных батарэй, назапашванне батарэй і зарадку электрамабіляў у адзіную інжынерную сістэму, і яе эфектыўнасць лепш за ўсё разумець скразняком: ад сонечнага святла да колаў. Сучасныя інтэграваныя канструкцыі дасягаюць эфектыўнасці сонечнай энергіі ў батарэю пастаянным току 95–98%, эфектыўнасці перадачы батарэі ў абодва бакі 93–96% з вадкаснымі астуджанымі элементамі LFP і эфектыўнасці зарадкі 96–98% на шыне пастаяннага току — агульная эфектыўнасць сонечнай энергіі ў транспартны сродак складае прыкладна 75–85% у залежнасці ад архітэктуры падключэння. Вырашальнай перавагай інтэграванага фармату з'яўляецца не запіс аднаго кампанента, а ліквідацыя страт пры пераўтварэнні, дублікатаў корпусаў і несумяшчальных элементаў кіравання, якія перашкаджаюць асобна пастаўляць фотаэлектрычныя батарэі, назапашвальнікі і зарадныя прылады. Для ўладальнікаў пляцовак, якія параўноўваюць тэхналогіі, важным паказчыкам з'яўляецца колькасць кВт⋅г аднаўляльнай энергіі, фактычна пастаўленай транспартным сродкам, на кожны ўсталяваны кВт, і інтэграваныя сістэмы выйграюць па гэтым паказчыку.

Асноўныя высновы

• Сонечныя зарадныя станцыі BESS «усё ў адным» пераўтвараюць сонечнае святло ў энергію транспартных сродкаў з эфектыўнасцю 75–85%, прычым пераважна за кошт страт на акумулятар і інвертар.
• Архітэктуры са злучэннем па пастаянным токам эканомяць на 3–7 працэнтных пунктаў эфектыўнасці ў параўнанні з альтэрнатывамі са злучэннем па пераменным току, выключаючы падвойнае пераўтварэнне.
• Інтэграванае кіраванне тэмпературай (вадкаснае астуджэнне акумулятара і сілавой электронікі) павышае ўстойлівую эфектыўнасць і падаўжае тэрмін службы кампанентаў.
• Адзін пастаўшчык, адна сістэма кіравання, адзін пакет сертыфікацыі: інтэграцыя зніжае выдаткі на праектаванне, мантаж і ўвод у эксплуатацыю прыкладна на 15–30% у параўнанні з сістэмамі ад некалькіх пастаўшчыкоў.
• Разумнае кіраванне энергіяй аддае прыярытэт уласнаму спажыванню сонечнай энергіі, скарачаючы пакупкі электраэнергіі ў сетцы і адпавядаючы патрабаванням ЕС, ЗША і Азіі па нулявым выкідзе энергіі.

Што такое універсальная сонечная зарадная станцыя BESS?

Уявіце сабе прыпынак на шашы на поўдні Францыі. Восем зарадных месцаў размешчаны пад сонечным навесам. За месцамі стаіць кампактны корпус — памерам прыкладна з два грузавыя кантэйнеры — у якім размешчаны акумулятарныя батарэі, абсталяванне для пераўтварэння энергіі і контуры вадкаснага астуджэння. Адзін вытворца паставіў усю сістэму, адзін кантролер каардынуе кожны паток энергіі, а адна пусканаладачная каманда запусціла яе за тыдзень.

Гэта канцэпцыя «ўсё ў адным»: генерацыя фотаэлектрычных батарэй, назапашванне энергіі ў акумулятарах і хуткая зарадка пастаянным токам пастаўляюцца ў выглядзе адзінага сертыфікаванага прадукту, а не трох падсістэм, аб'яднаных на месцы. Рынак рашуча рухаецца ў гэтым кірунку. Аператары размеркавальных сетак усё часцей абмяжоўваюць магутнасць падключэння для новых зарадных станцый, а ўладальнікі пляцовак выявілі, што інтэграваныя канструкцыі сонечнай энергіі і назапашвання энергіі дазваляюць ім абслугоўваць больш транспартных сродкаў на кілават падключэння да сеткі. У той жа час паказчыкі эфектыўнасці на ўзроўні кампанентаў маюць меншае значэнне, чым энергетычная эканоміка на ўзроўні сістэмы — менавіта ў гэтым і перамагае інтэграцыя.

Дзе эфектыўнасць выйграецца і прайграецца

Пры кожным пераўтварэнні энергіі ў ланцугу губляецца некаторая колькасць цяпла. Разуменне страт падказвае, дзе патрабаваць паляпшэння інжынерных рашэнняў:

З гэтай табліцы вынікаюць два фактары. Па-першае, сама фотаэлектрычная панэль дамінуе ў бюджэце страт, але гэтыя страты з'яўляюцца фізічнымі і непазбежнымі на ўзроўні модуля. Па-другое, сярод кантраляваных страт найбольшае значэнне маюць інжынерныя рашэнні, звязаныя з архітэктурай цыклічнага пераходу і пераўтварэння акумулятара. Сістэма з падключэннем да пастаяннага току, якая зараджае акумулятар непасрэдна ад фотаэлектрычнага масіва і разраджае яго непасрэдна на шыну пастаяннага току зараднай прылады, дазваляе пазбегнуць двух поўных пераўтварэнняў, якія выконвае канструкцыя з падключэннем да пераменнага току. Гэтыя пазбегнутыя пераўтварэнні каштуюць 3–7 працэнтных пунктаў поўнай эфектыўнасці — тысячы кВт·г у год на загружаным аб'екце.

Эфектыўнасць туды і назад і архітэктура счаплення

Найважнейшай характарыстыкай сонечнай зараднай станцыі BESS з'яўляецца эфектыўнасць паўторнага зараду акумулятара (RTE): доля энергіі, якая ўводзіцца ў акумулятар і вяртаецца назад. Хімічны склад LFP у сучасных сістэмах вадкаснага астуджэння забяспечвае 93–96% RTE пры хуткасці зараду і разраду 0,5°C. Сістэма астуджэння мае гэтак жа значэнне, як і хімічны склад: кожныя 10°C павышэння тэмпературы элемента вышэй за аптымальную паскараюць рост унутранага супраціўлення і зніжаюць RTE.

Злучаныя па пераменным току супраць злучаных па пастаянным току супраць гібрыдных

Для новых будынкаў, дзе сонечная энергія і акумулятары энергіі праектуюцца разам, падключэнне пастаяннага току з'яўляецца выбарам, які ў першую чаргу арыентаваны на эфектыўнасць. Яно таксама памяншае колькасць інвертараў — менш сілавой электронікі, менш цяпла, меншыя дапаможныя нагрузкі, больш высокая надзейнасць. Падключэнне пераменнага току захоўвае сваю ролю ў мадэрнізацыі, калі існуючыя зарадныя прылады пераменнага току павінны быць выкарыстаны паўторна, але зніжэнне эфектыўнасці рэальнае і павінна быць колькасна вызначана ў бізнес-кейсе.

Уласнае спажыванне: эфектыўнасць, якая адлюстроўваецца ў рахунку

Найбольш карысным паказчыкам эфектыўнасці для сонечнай зараднай станцыі BESS з'яўляецца не лабараторны RTE, а ўзровень уласнага спажывання: доля сонечнай энергіі, якая выкарыстоўваецца на месцы, а не экспартуецца. Станцыя з 85% уласнага спажывання купляе значна менш энергіі з сеткі, чым тая, якая экспартуе ўдзень і імпартуе ўначы.

Сучасныя сістэмы кіравання энергіяй (СЭЭ) дасягаюць высокага ўласнага спажывання з дапамогай чатырох скаардынаваных функцый:

1. Прыярытэт прамога пераключэння паміж фотаэлектрычнымі сістэмамі і транспартнымі сродкамі— спачатку сонечная энергія зараджае зарадныя прылады ў рэжыме рэальнага часу. 2.Акумулятар як буфер— лішкі сонечнай энергіі зараджаюць акумулятар, а не экспартуюцца. 3.Згладжванне імпарту сеткі— акумулятар пакрывае прабел, калі сонечная энергія апускаецца ніжэй за попыт на зарадку, падтрымліваючы спажыванне ад сеткі на нізкім, пастаянным узроўні. 4.Інфармаванасць аб часе выкарыстання— лішняя энергія акумулятара разраджаецца падчас пікавых тарыфаў, а не дзеля разрадкі.

Аператары паведамляюць, што інтэграванае кіраванне EMS павялічвае ўласнае спажыванне на 15-25 працэнтных пунктаў у параўнанні з сістэмамі з асобнымі кампанентамі, паколькі кантролер адначасова кантралюе выхад фотаэлектрычных элементаў, узровень зараду акумулятара і попыт на зарадную прыладу.

Капітальныя і аперацыйныя выдаткі: што на самой справе эканоміць інтэграцыя

Эканомія ад інтэграцыі часта недаацэньваецца, бо яна размеркавана па закупках, мантажы і эксплуатацыі — менавіта таму аператары, якія ацэньваюць [інтэграваныя праекты сонечных зарадных станцый BESS] (https://www.midapower.com/), павінны мадэляваць агульны кошт усталёўкі, а не цэны на кампаненты:

Заканамернасць паслядоўная: інтэграцыя выключае дубліраванне інжынерных распрацовак, лішняе абсталяванне для пераўтварэння і інтэрфейсы, праектаванне, усталёўка і абслугоўванне якіх каштуюць грошай. На аб'екце магутнасцю 1 МВт дакументальна пацверджаная эканомія першапачатковых выдаткаў у памеры 15–30% з'яўляецца звычайнай з'явай, а штогадовая эканомія на эксплуатацыі і абслугоўванні назапашваецца на працягу 15–20 гадоў тэрміну службы сістэмы.

Рэальны аперацыйны профіль

Разгледзім сонечную зарадную станцыю BESS, якая абслугоўвае 6 зарадных прылад пастаяннага току магутнасцю 180 кВт на пляцоўцы абслугоўвання аўтамагістралей у Іспаніі:

• Сонечны навес: 400 кВт, вытворчасць ~600 МВт·г/год.
• БЭСС600 кВтг з вадкасным астуджэннем, разліковы тэрмін службы 10 000 цыклаў.
• Падключэнне да сеткі250 кВА — каля 40% ад таго, што спатрэбіцца шасці зарадным прыладам магутнасцю 180 кВт без акумулятара.
• Штодзённы профільПік сонечнай энергіі дасягае 300 кВт а 14:00; пік попыту на зарадку складае 500 кВт а 19:00. Акумулятар зараджаецца ад лішку сонечнай энергіі ў другой палове дня і падтрымлівае пік вечарам, у той час як спажыванне ад сеткі ніколі не перавышае 180 кВт.

За год гэты профіль забяспечвае прыблізна 1100 МВт·г энергіі для зарадкі, з якіх прыкладна 45% паступае з сонечнай сістэмы акумулявання энергіі, а астатняя частка — з сеткі па тарыфах у непікавыя гадзіны. Эфектыўныя выдаткі аператара на кВт·г пастаўленай энергіі на 30–50% ніжэйшыя за эталонны аб'ект, які працуе толькі з сеткай, без уліку эканоміі на плаце за спажыванне.

Стандарты, бяспека і даўгавечнасць

Універсальная сістэма аб'ядноўвае тры рэгуляваныя тэхналогіі ў адным корпусе, таму аб'ём сертыфікацыі мае значэнне:

• Бяспека захоўванняВыпрабаванні на пажар і цеплавую стойкасць у адпаведнасці з UL 9540A / IEC 62933 з вадкасным астуджэннем у якасці асноўнага цеплавога бар'ера.
• Інтэрфейс зарадкіIEC 61851, ISO 15118 (Plug & Charge) і OCPP 2.0.1 для інтэграцыі ў сетку.
• Сонечная і электрычная энергіяIEC 61215 для модуляў, IEC 62109 для бяспекі інвертараў.
• Код сеткіпатрабаванні да лакальнага падключэння як для рэжымаў працы з абмежаваным экспартам, так і для рэжымаў без экспарту.

Вадкасныя астуджаныя акумулятарныя блокі падтрымліваюць аднастайнасць тэмпературы паміж элементамі ў межах ±2 °C, што з'яўляецца ключом да разліковага тэрміну службы ў 10 000 цыклаў і стабільнага RTE год за годам. Акумулятарныя блокі з паветраным астуджаннем, наадварот, звычайна маюць градыенты тэмпературы 5–8 °C па ўсёй паверхні блока, што паскарае старэнне самых гарачых элементаў і з цягам часу зніжае эфектыўнасць сістэмы.

Выснова

Эфектыўнасць універсальнай сонечнай зараднай станцыі BESS з'яўляецца ўласцівасцю сістэмы, а не характарыстыкай кампанента. Пастаяннае падключэнне, вадкаснае астуджальнае назапашванне LFP і ўніфікаванае кіраванне EMS разам забяспечваюць эфектыўнасць сонечнага святла для транспартнага сродку 75–85%, узровень уласнага спажывання вышэй за 80% і эканомію першапачатковых выдаткаў на 15–30% у параўнанні з сістэмамі ад розных пастаўшчыкоў. Для аператараў дарог, аўтапаркаў і камерцыйных арэндадаўцаў, якія ацэньваюць сонечную зарадку на месцы, інтэграваны фармат з'яўляецца абгрунтаваным інжынерным рашэннем: менш канверсій, менш інтэрфейсаў, менш рэжымаў збояў і лепшае бізнес-кейс. Азнаёмцеся з [канфігурацыямі сонечнай сістэмы зарадкі BESS](https://www.midapower.com/) і [інтэграванымі сістэмамі кіравання энергіяй](https://www.midapower.com/) для мадэлявання прадукцыйнасці ў залежнасці ад аб'екта.

Часта задаваныя пытанні

1. Якая эфектыўнасць сонечнай зараднай станцыі BESS?ККД ад сонечнага святла да транспартнага сродку звычайна складае 75–85%. Найбуйнейшыя непазбежныя страты прыпадаюць на пераўтварэнне фотаэлектрычных модуляў; кантраляваныя страты мінімізуюцца з дапамогай падключэння пастаяннага току і вадкаснага астуджэння LFP-назапашвальніка.

2. Што такое эфектыўнасць перадачы дадзеных у BESS?Каэфіцыент паўторнага выкарыстання (КАП) — гэта працэнт энергіі, якая захоўваецца ў акумулятары і вяртаецца пры разрадцы. Сучасныя сістэмы LFP з вадкасным астуджэннем дасягаюць 93–96% ККД пры тыповых хуткасцях разраду 0,5°C.

3. Пастаяннае ці пераменнае злучэнне: што больш эфектыўна?Злучэнне пастаяннага току на 3–7 працэнтных пунктаў больш эфектыўнае ад пачатку да канца, бо энергія пераўтвараецца адзін раз замест двух ці трох разоў. Злучэнне пераменнага току застаецца карысным толькі для мадэрнізацыі існуючых зарадных прылад пераменнага току.

4. Колькі сонечнай энергіі мне патрэбна для універсальнай станцыі?Агульнае правіла складае 0,5–0,8 кВт фотаэлектрычнай энергіі на кВт зараднай магутнасці, пры гэтым памер акумулятара складае 1–1,5 кВтг на кВт зараднай магутнасці — з улікам лакальнай апрамененасці, профіляў сеансаў і абмежаванняў сеткі.

5. Ці патрэбна падключэнне да сеткі для універсальнай станцыі?Так, амаль ва ўсіх выпадках. Сонечная энергія і назапашванне энергіі могуць пакрыць значную долю попыту, але сетка забяспечвае базавую пастаўку, зімовае і начное пакрыццё, а таксама адпаведнасць заканадаўчым патрабаванням (напрыклад, праца з нулявым экспартам энергіі).

6. Як доўга працуюць сонечныя панэлі і акумулятары ў гэтым прымяненні?Гарантыя на прадукцыйнасць фотаэлектрычных модуляў складае 25–30 гадоў; акумулятары LFP з вадкасным астуджэннем разлічаны на 8000–10 000 цыклаў (12–20 гадоў пры зарадцы) у параўнанні з 4000–6000 цыкламі для тыповых акумулятараў з паветраным астуджэннем.

7. Якія сертыфікаты павінна мець універсальная сістэма?UL 9540A/IEC 62933 (бяспека захоўвання), IEC 61851 і ISO 15118 (зарадка), IEC 61215/IEC 62109 (фотаэлектрычныя батарэі і інвертары), а таксама адпаведнасць мясцовым сеткавым нормам — найлепш за ўсё ў выглядзе аднаго пакета сертыфікацыі ад аднаго пастаўшчыка.