„All-in-One“ saulės BESS įkrovimo stotelių efektyvumas

Greitas atsakymas

„Viskas viename“ saulės energija varoma BESS įkrovimo stotelė integruoja fotovoltinės energijos generavimą, akumuliatorių kaupimą ir elektromobilių įkrovimą į vieną suprojektuotą sistemą, o jos efektyvumą geriausiai galima suprasti nuo pradžios iki galo: nuo saulės šviesos iki ratų. Šiuolaikiniai integruoti projektai pasiekia 95–98 % nuolatinės srovės efektyvumą nuo saulės energijos iki akumuliatoriaus, 93–96 % akumuliatorių abipusio perdavimo efektyvumą su skysčiu aušinamomis LFP celėmis ir 96–98 % įkrovimo efektyvumą nuolatinės srovės magistralėje – bendras saulės energijos iki transporto priemonės efektyvumas yra maždaug 75–85 %, priklausomai nuo jungimo architektūros. Lemiamas integruoto formato privalumas yra ne vieno komponento įrašas, o konversijos nuostolių, pasikartojančių korpusų ir nesuderinamų valdiklių, kurie vargina atskirai tiekiamas fotovoltines sistemas, akumuliatorius ir įkroviklius, pašalinimas. Objektų savininkams, lyginantiems technologijas, svarbiausias rodiklis yra faktiškai transporto priemonėms tiekiamos atsinaujinančios energijos kWh vienam įrengtam kW – ir integruotos sistemos laimi pagal šį rodiklį.

Svarbiausios išvados

• „Viskas viename“ saulės baterijų BESS įkrovimo stotelės saulės šviesą paverčia transporto priemonės energija, kurios bendras efektyvumas yra 75–85 %, o svarbiausia – akumuliatoriaus įkrovimo nuostoliai pirmyn ir atgal bei keitiklio nuostoliai.
• Nuolatinės srovės architektūros, palyginti su kintamosios srovės alternatyvomis, sutaupo 3–7 procentinius punktus efektyvumo, nes pašalinama dviguba konversija.
• Integruotas šilumos valdymas (akumuliatoriaus ir galios elektronikos aušinimas skysčiu) padidina ilgalaikį efektyvumą ir pailgina komponentų tarnavimo laiką.
• Vienas tiekėjas, viena valdymo sistema, vienas sertifikavimo paketas: integracija sumažina inžinerijos, įrengimo ir paleidimo išlaidas maždaug 15–30 %, palyginti su sistemomis, kurias tiekia keli tiekėjai.
• Išmanus energijos valdymas teikia pirmenybę savarankiškam saulės energijos vartojimui, mažinant pirkimus iš tinklo ir derinant veiksmus su ES, JAV ir Azijos nulinio grynojo išmetamųjų teršalų kiekio įgaliojimais.

Kas yra universali saulės energija varoma BESS įkrovimo stotelė?

Įsivaizduokite poilsio aikštelę greitkelyje pietų Prancūzijoje. Aštuonios įkrovimo vietos yra po saulės baterijų stogeliu. Už vietų stovi kompaktiškas korpusas – maždaug dviejų jūrinių konteinerių dydžio – kuriame yra akumuliatorių blokai, energijos konvertavimo įranga ir skysčio aušinimo kilpos. Vienas gamintojas tiekė visą sistemą, vienas valdiklis koordinuoja kiekvieną energijos srautą, o viena paleidimo komanda ją paleido per savaitę.

Tai yra „viskas viename“ koncepcija: PV generavimas, akumuliatorių kaupimas ir nuolatinės srovės greitasis įkrovimas, tiekiami kaip vienas sertifikuotas produktas, o ne trys vietoje sujungtos posistemės. Rinka ryžtingai pasistūmėjo šia linkme. Skirstymo tinklų operatoriai vis dažniau riboja naujų įkrovimo stotelių prijungimo pajėgumus, o stotelių savininkai atrado, kad integruotos saulės energijos ir kaupimo konstrukcijos leidžia jiems aptarnauti daugiau transporto priemonių vienam elektros tinklo kilovatui. Tuo pačiu metu komponentų lygmens efektyvumo rodikliai yra mažiau svarbūs nei sistemos lygmens energijos ekonomija – būtent čia laimi integracija.

Kur efektyvumas laimimas ir praradimas

Kiekvieno energijos virsmo grandinėje metu prarandama šiek tiek šilumos. Suprasdami šiuos nuostolius, suprasite, kur reikia reikalauti geresnės inžinerijos:

Šioje lentelėje pateikiamos dvi įžvalgos. Pirma, pats FV modulis dominuoja nuostolių biudžete, tačiau šie nuostoliai yra fiziniai ir neišvengiami modulio lygmeniu. Antra, tarp valdomų nuostolių svarbiausi inžineriniai sprendimai yra akumuliatoriaus apytakos ir konversijos architektūra. Nuolatinės srovės sistema, kuri įkrauna akumuliatorių tiesiai iš FV masyvo ir iškrauna tiesiai į įkroviklio nuolatinės srovės šyną, leidžia išvengti dviejų pilnų konversijų, kurias atlieka kintamosios srovės sistema. Šios išvengtos konversijos yra vertos 3–7 procentinių punktų bendro efektyvumo – tūkstančiai kWh per metus judrioje vietoje.

Kelionės pirmyn ir atgal efektyvumas ir sujungimo architektūra

Svarbiausia saulės BESS įkrovimo stoties specifikacija yra akumuliatoriaus energijos vartojimo efektyvumas pirmyn ir atgal (RTE): į akumuliatorių patekusios energijos dalis, kuri grįžta. Šiuolaikinėse skysčiu aušinamose sistemose LFP chemija užtikrina 93–96 % RTE esant 0,5 °C įkrovimo ir iškrovimo greičiui. Aušinimo sistema yra tokia pat svarbi kaip ir chemija: kas 10 °C elemento temperatūros padidėjimas virš optimalios spartina vidinės varžos augimą ir mažina RTE.

Kintamosios srovės ir nuolatinės srovės bei hibridiniai režimai

Naujos statybos, kurioje saulės energijos ir kaupimo sistemos projektuojamos kartu, atveju nuolatinės srovės jungtis yra efektyvumo prioritetas. Ji taip pat sumažina keitiklių skaičių – mažiau galios elektronikos, mažiau šilumos, mažesnės pagalbinės apkrovos, didesnis patikimumas. Kintamosios srovės jungtis išlieka svarbi modernizuojant, kai reikia pakartotinai naudoti esamus kintamosios srovės įkroviklius, tačiau efektyvumo nuostolis yra realus ir turėtų būti kiekybiškai įvertintas verslo plane.

Savęs vartojimas: efektyvumas, kuris atsispindi sąskaitoje

Naudingiausias saulės energijos BESS įkrovimo stoties efektyvumo rodiklis yra ne laboratorinė RTE, o savo suvartojimo rodiklis: saulės energijos gamybos dalis, kuri sunaudojama vietoje, o ne eksportuojama. Stotis, kurios 85 % suvartojama savo suvartojimu, perka gerokai mažiau tinklo energijos nei ta, kuri eksportuoja vidurdienį ir importuoja naktį.

Šiuolaikinės energijos valdymo sistemos (EVS) pasiekia didelį savarankišką suvartojimą, naudodamos keturias suderintas funkcijas:

1. Tiesioginis PV į transporto priemonę prioritetas— pirmiausia saulės energija realiuoju laiku maitina įkroviklius. 2.Baterija kaip buferis— saulės energijos perteklius įkrauna akumuliatorių, o ne yra eksportuojamas. 3.Tinklelio importo išlyginimas– akumuliatorius padengia tarpą, kai saulės energija nukrenta žemiau įkrovimo poreikio, palaikydamas žemą, pastovų tinklo apkrovą. 4.Naudojimo laiko suvokimas— perteklinė akumuliatoriaus energija išsikrauna tarifų pikų metu, o ne tam, kad išsikrautų.

Operatoriai praneša, kad integruotas EMS valdymas padidina savarankišką suvartojimą 15–25 procentiniais punktais, palyginti su atskirų komponentų sistemomis, nes valdiklis vienu metu mato PV išvestį, akumuliatoriaus įkrovos lygį ir įkroviklio poreikį.

Kapitalo ir veiklos išlaidos: kiek iš tikrųjų sutaupo integracija

Integracijos sutaupymai dažnai neįvertinami, nes jie paskirstomi pirkimo, įrengimo ir eksploatavimo laikotarpiui – todėl operatoriai, vertinantys [integruotų saulės energijos BESS įkrovimo stočių projektus](https://www.midapower.com/), turėtų modeliuoti bendras įrengimo išlaidas, o ne komponentų kainas:

Modelis yra nuoseklus: integracija panaikina dubliuotą inžinerinę veiklą, nereikalingą konvertavimo įrangą ir sąsajas, kurių projektavimas, diegimas ir priežiūra kainuoja pinigus. 1 MW klasės objekte dokumentuotos 15–30 % pirminių išlaidų santaupos yra įprastas reiškinys, o metinės eksploatavimo ir priežiūros sąnaudos sumuojasi per 15–20 sistemos gyvavimo metų.

Realaus pasaulio veikimo profilis

Įsivaizduokite saulės baterijų BESS įkrovimo stotelę, aptarnaujančią 6 × 180 kW nuolatinės srovės įkroviklius greitkelių aptarnavimo aikštėje Ispanijoje:

• Saulės stogelis400 kWp, pagaminama ~600 MWh per metus.
• BESS600 kWh skysčiu aušinamas žemos temperatūros modulis (LFP), 10 000 ciklų tarnavimo laikas.
• Tinklo jungtis250 kVA – apie 40 % to, ko reikėtų šešiems 180 kW įkrovikliams be kaupimo.
• Dienos profilisSaulės energijos pikas siekia 300 kW 14:00 val.; įkrovimo poreikis pasiekia 500 kW piką 19:00 val. Akumuliatorius įkraunamas iš saulės energijos pertekliaus po pietų ir palaiko vakaro piką, o tinklo apkrova niekada neviršija 180 kW.

Per metus šis profilis tiekia maždaug 1 100 MWh įkrovimo energijos, iš kurios maždaug 45 % gaunama iš saulės energijos kaupimo sistemos, o likusi dalis – iš tinklo ne piko metu. Operatoriaus efektyvioji energijos kaina už kWh yra 30–50 % mažesnė nei atskaitos taškas, kuriame naudojama tik elektros energija, prieš įtraukiant sutaupytas energijos sąnaudas.

Standartai, saugumas ir ilgaamžiškumas

„Viskas viename“ sistemoje viename korpuse sutelkiamos trys reglamentuojamos technologijos, todėl sertifikavimo apimtis yra svarbi:

• Saugus sandėliavimasUL 9540A / IEC 62933 priešgaisriniai ir šiluminio išbėgimo bandymai, kai pagrindinis šiluminis barjeras yra aušinimas skysčiu.
• Įkrovimo sąsajaIEC 61851, ISO 15118 („Plug & Charge“) ir OCPP 2.0.1, skirti tinklo integracijai.
• Saulės ir elektros: IEC 61215 moduliams, IEC 62109 keitiklių saugai.
• Tinklelio kodas: vietinio ryšio reikalavimai tiek eksporto ribojimo, tiek nulinio eksporto režimams.

Skysčiu aušinami akumuliatorių blokai palaiko vienodą temperatūrą tarp elementų ±2 °C tikslumu, o tai yra pagrindinis 10 000 ciklų projektinio tarnavimo laiko ir nuoseklaus RTE rodiklio rodiklis ištisus metus. Tuo tarpu oru aušinami blokai paprastai patiria 5–8 °C temperatūros gradientus visame bloke, todėl karščiausi elementai sensta greičiau ir laikui bėgant sumažėja sistemos efektyvumas.

Išvada

„Viskas viename“ saulės energijos BESS įkrovimo stotelės efektyvumas yra sistemos savybė, o ne komponento specifikacija. Nuolatinės srovės jungtis, skysčiu aušinamas žemos temperatūros srauto kaupiklis ir vieningas EMS valdymas kartu užtikrina 75–85 % saulės šviesos iki transporto priemonės efektyvumą, daugiau nei 80 % savarankiško suvartojimo rodiklį ir 15–30 % pirminių išlaidų santaupas, palyginti su kelių tiekėjų statiniais. Greitkelių operatoriams, automobilių parkams ir komercinių patalpų savininkams, vertinantiems saulės energijos įkrovimą vietoje, integruotas formatas yra pagrįstas inžinerinis sprendimas: mažiau konversijų, mažiau sąsajų, mažiau gedimų režimų ir geresnis verslo planas. Norėdami susipažinti su [saulės energijos BESS įkrovimo sistemos konfigūracijomis](https://www.midapower.com/) ir [integruotais energijos valdymo valdikliais](https://www.midapower.com/), kad galėtumėte atlikti konkrečiai vietai skirtą našumo modeliavimą.

DUK

1. Koks yra saulės BESS įkrovimo stotelės efektyvumas?Nuo saulės šviesos iki transporto priemonės energijos tiekimo efektyvumas paprastai siekia 75–85 %. Didžiausi neišvengiami nuostoliai atsiranda konvertuojant FV modulius; valdomi nuostoliai sumažinami naudojant nuolatinės srovės jungtį ir skysčiu aušinamą mažos spartos energijos kaupimą.

2. Kas yra BESS sistemos pirmyn ir atgal efektyvumas?Abiejų akumuliatorių akumuliatorių energijos vartojimo efektyvumas yra akumuliatoriuje sukauptos energijos procentas, kuris grąžinamas išsikrovus. Šiuolaikinės skysčiu aušinamos LFP sistemos pasiekia 93–96 % RTE esant įprastam 0,5 °C greičiui.

3. Nuolatinės ar kintamosios srovės: kuris variantas efektyvesnis?Nuolatinės srovės jungtis yra 3–7 procentiniais punktais efektyvesnė nuo pradžios iki pabaigos, nes energija konvertuojama vieną, o ne du ar tris kartus. Kintamosios srovės jungtis naudinga tik modifikuojant esamus kintamosios srovės įkroviklius.

4. Kiek saulės energijos man reikia universaliai stotelei?Įprasta taisyklė yra 0,5–0,8 kWp FV vienam kW įkrovimo pajėgumo, o akumuliatoriaus dydis – 1–1,5 kWh vienam kW įkrovimo pajėgumo, atsižvelgiant į vietinę apšvitą, sesijos profilius ir tinklo ribas.

5. Ar universaliai stočiai vis tiek reikia elektros tinklo jungties?Taip, beveik visais atvejais. Saulės energija ir kaupimas gali patenkinti didelę paklausos dalį, tačiau tinklas užtikrina bazinį tiekimą, žiemos ir nakties aprėptį bei atitiktį norminiams dokumentams (pvz., veikimą be eksporto).

6. Kiek laiko šioje srityje veikia saulės baterijos ir baterijos?Fotovoltiniams moduliams suteikiama 25–30 metų veikimo garantija; skysčiu aušinami LFP akumuliatoriai skirti 8 000–10 000 ciklų (12–20 metų įkrovimo režimu), palyginti su 4 000–6 000 ciklų, kaip ir įprastiems oru aušinamiems akumuliatoriams.

7. Kokius sertifikatus turi turėti visa apimanti sistema?UL 9540A/IEC 62933 (saugojimo sauga), IEC 61851 ir ISO 15118 (įkrovimas), IEC 61215/IEC 62109 (fotovoltinės sistemos ir keitikliai), taip pat atitikimas vietiniams tinklo kodeksams – geriausia teikti kaip vieną sertifikavimo paketą iš vieno tiekėjo.