Зголемување на ефикасноста преку BESS и спојување на сончева енергија

Брз одговор

Спарувањето на складирањето на енергија од батерии (BESS) со сончева енергија на лице место е најефикасната архитектура за модерно место за полнење електрични возила, бидејќи ги елиминира загубите во секој чекор од енергетскиот синџир. Сончевите панели ја претвораат сончевата светлина во еднонасочна енергија со ефикасност од 20–24% од модулот; системот за следење на максималната точка на моќност (MPPT) го обновува она што засенчувањето и несовпаѓањето инаку би го потрошиле; а батеријата го одвојува производството од побарувачката за полнење, така што ниту еден киловат-час не се извезува по големопродажни цени или не се намалува. Добро поврзан PV+BESS систем обично ја зголемува вредноста на производството од сончева енергија за 30–50% во споредба со само PV, ги намалува купувањата на енергија од мрежата за 40–70% и овозможува навистина нулта емисија во текот на дневните часови. Ова упатство објаснува како да се димензионира, поврзе и управува со сончевата енергија и складирањето за максимална ефикасност во двата правци.

Клучни заклучоци

• DC спојувањето на PV и BESS избегнува двојни загуби од конверзија, подобрувајќи ја ефикасноста на системот за 2–4 процентни поени.
• Батеријата го апсорбира пречекорувањето на сончевата енергија и го поместува временски кон врвовите на полнење, елиминирајќи го намалувањето и извозот со ниска вредност.
• MPPT модулите со широк опсег на напон надоместуваат 5–10% од фотоволтаичната енергија изгубена поради делумно засенчување и несовпаѓање на панелите.
• Правилното димензионирање на сончевата енергија во однос на батеријата овозможува складирањето да циклира 1–1,5 пати на ден, заштитувајќи го животниот век на батеријата и економичноста.
• Центрите BESS на сончева енергија можат да работат како острови со нулта емисија, заменувајќи ги дизел генераторите на оддалечени и ограничени со мрежа локации.

Зошто PV + BESS е најефикасното спарување

Производството на сончева енергија и побарувачката за полнење на електрични возила се природно неусогласени. Сонцето го достигнува својот врв напладне, но побарувачката за полнење го достигнува својот врв во утринските часови за патување до работа и во периодот од доцна попладне до вечер. Локацијата само за фотоволтаични системи се соочува со несреќен избор: да го извезува вишокот напладне по големопродажни цени или целосно да го намали. BESS го отстранува изборот - батеријата го апсорбира вишокот и го ослободува точно кога им е потребен на полначите.

Зголемувањето на ефикасноста има три компоненти:

1. Зголемување на искористеноста: секој соларен киловат-час се троши на лице место по малопродажна или тарифна вредност, наместо да се извезува по големопродажна вредност или да се скрати. Ова обично вреди 30-50% повеќе приходи по генериран kWh. 2.Добивка од конверзија: во архитектура со еднонасочна струја, сончевата еднонасочна струја тече директно во еднонасочната шина на батеријата или во еднонасочната шина на полначот, избегнувајќи кружен пат на наизменична струја. Елиминирањето на две конверзии на инвертер враќа 2–4 процентни поени од ефикасноста на системот. 3.Зголемување на побарувачката на мрежата: локацијата увезува помалку од мрежата, а преостанатиот увоз е порамнет, намалувајќи ги и трошоците за енергија и трошоците за побарувачка.

За оператор кој споредува PV+BESS центар со локација за брзо полнење само на мрежа, нивелираната цена на испорачаната енергија на поврзаниот систем често е 20-35% пониска во текот на десетгодишен хоризонт.

Протокот на енергија: од панел до батерија до возило

Разбирањето на архитектурата на спојување разјаснува каде се добива или губи ефикасноста. Постојат две мејнстрим топологии:

Спојка за наизменична струја— PV инверторите ја напојуваат AC шината; посебен инвертер на батерии ја полни батеријата. Едноставно и модуларно, но сончевата енергија трпи загуби од PV-инверторот, а потоа и од батерија-инвертор: ефикасност во двата правци од приближно 85–88%.

Спојување со еднонасочна струја— Фотоволтаичните низи се поврзуваат со DC магистралата на батеријата преку MPPT конвертор; еден централен PCS се справува со размена на електричната мрежа. Сончевата енергија влегува во батеријата со една конверзија, а ефикасноста во двата правци се подобрува на приближно 90–93%. Кога полначите можат да црпат DC директно од споделената магистрала, се елиминира уште една конверзија.

Дизајнот поврзан со еднонасочна струја е причината зошто интегрираните соларни-BESS производи добиваат комерцијални можности за имплементација. Разликата во ефикасноста се зголемува секојдневно: при дневна соларна енергија од 1 MWh, 3–5 процентни поени од заштедената загуба на конверзија е 30–50 kWh дневно - приближно 11–18 MWh годишно обновлива енергија.

Модерна [станица за полнење електрични возила BESS од 200 kWh] (https://www.midapower.com/news/200kwh-solar-bess-ev-charging-station-for-zero-emission-sites/) го илустрира целиот синџир: фотоволтаичен низ → MPPT модул → батерија DC шина → DC брз полнач → батерија на возилото. Секоја фаза е проектирана за минимални загуби, а EMS го координира протокот така што сончевата енергија секогаш го опслужува товарот прво, вишокот го полни BESS, а увозот од мрежата е минимизиран.

Димензионирање на сончевите низи во однос на капацитетот на BESS

Грешките при димензионирање - преголеми фотоволтаични системи или преголеми складишта - тивко ја уништуваат економијата на поврзаните системи. Водечкиот сооднос е дневната продуктивност на сончевата енергија во однос на пропусноста на батериите и побарувачката на локацијата:

Три правила за димензионирање ја одржуваат спојката ефикасна:

1. Големина на PV до 40–80% од годишната енергија на локацијата, а не 100%. Целосната покриеност предизвикува преголема големина на батеријата и долги периоди на мирување; делумната покриеност ја максимизира сончевата вредност по инсталиран ват. 2.Одредете го BESS на еден целосен циклус дневнона очекуван сончев вишок. Батерија што се циклира еднаш дневно на 80% длабочина на празнење ја достигнува својата спецификација за целосен циклус; помалите батерии имаат прекумерен циклус, а преголемите го намалуваат календарскиот век на траење без да се користат. 3.Усогласете го влезниот опсег на MPPT со реалниот работен прозорец на низата.MPPT модул со широк напон ја обновува енергијата под делумно засенчување, утринска магла и стареење на панелот, која единица со тесен опсег ја одвојува.

Зголемувања на ефикасноста: MPPT, конверзија и загуби во режим на подготвеност

Ефикасноста се добива во деталите, а во поврзаните системи доминираат три категории на загуби:

Загуби на MPPT.Делумното засенчување на еден панелен жик може да ја намали излезната моќност на целиот низ за 10-20% без оптимизација по жик. Високо-перформансните MPPT модули за напојување - како MIDA MPPT модулите од 30-60 kW што се користат во системите за полнење со соларна енергија - ја следат максималната точка на моќност на секој жик независно, враќајќи 5-10% од годишниот принос во реални локации со засенчување или несовпаѓање на модулите.

Загуби во конверзија и во режим на подготвеност.Секој инвертер работи најлошо при ниско оптоварување. BESS локација која го држи својот PCS во мирување на 2–5% оптоварување преку ноќ троши киловат-часови деноноќно. Современите системи користат ултраниски режими на подготвеност (

Термичко управување.Ладењето на батериите троши енергија; батериите ладени со течност одржуваат оптимални температури на ќелиите со многу помала потрошувачка на енергија од вентилаторот кај дизајните ладени со воздух. На места со топла клима, течното ладење може да заштеди 3–5% од енергијата на батерискиот систем во споредба со ладењето со принуден воздух, а воедно го продолжува и животниот век на ќелиите.

Земени заедно, овие мерки го подигнуваат поврзаниот систем од „ефикасност од 90% на оперативна ефикасност од 93–96%“ - разликата помеѓу [станица за полнење BESS на сончева енергија од 2 MWh] (https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) која ја испорачува својата номинална енергија и една која тивко губи енергија за една сесија на секои две недели.

Локации со нулта емисија и дизел-зафатнина

Стратешката предност на спојката е оперативната независност. На оддалечени локации, локации со ограничена мрежа или локации каде што се реагира при катастрофи, соларен + BESS центар го заменува дизел генераторот - наследниот одговор на „тука нема мрежа“.

Споредбата е очигледна. Дизел генератор на сервисна точка на автопат согорува 3–4 литри на час при делумно оптоварување, испушта 2,5–3 кг CO2 на литар и бара логистика за гориво. Соларен + BESS центар со 150–400 kWp фотоволтаични и 500 kWh–2 MWh складирање ја испорачува истата услуга за полнење со нула емисии на лице место, тивка работа и маргинален трошок близу нула откако ќе се инсталира.

Оперативните центри известуваат за три мерливи резултати:

• Заштеда на гориво и логистика од 15.000 до 60.000 долари годишнонаспроти еквивалентна работа со дизел мотор;
• Намалување на јаглеродот од 40–120 тони CO2 годишнопо локација, што исто така се квалификува за програми за јаглеродни кредити на некои пазари;
• Време на работа над 95%за распореди за полнење доминирани на дневна светлина, со мрежа или резервен генератор што ги покрива длабоките вечерни врвови.

Архитектурата [контејнеризирана BESS станица за полнење од 500 kWh] (https://www.midapower.com/news/500kwh-containerized-bess-charging-station-for-grid-constrained-areas/) - контејнеризирана батерија со интегриран соларен влез - е стандардниот градежен блок за вакви локации, бидејќи се испорачува како една единица и се пушта во употреба без градежни работи.

Заклучок

Соларната енергија и складирањето не се адитивни подобрувања на местото за полнење; тие се поврзан систем чија комбинирана ефикасност го надминува збирот на неговите делови. Спојувањето со еднонасочна струја ги отстранува загубите од конверзија, MPPT ги надоместува загубите од засенчување, а батеријата го претвора вишокот сончева енергија напладне во приходи од полнење навечер. Правилно димензионирано - фотоволтаични на 40-80% од енергијата на локацијата, BESS циклус еднаш дневно, MPPT модули со широк опсег - BESS центар на сончева енергија ги намалува набавките на мрежата за 40-70%, го заменува дизелот на оддалечени локации и испорачува полнење со нулта емисија таму каде што е најважно. За операторите, прашањето за ефикасноста повеќе не е „дали сончевата енергија работи со складирање?“, туку „која архитектура на спојување го троши максимумот од секој киловат-час?“.

Најчесто поставувани прашања

1. Која е разликата помеѓу AC и DC спојката за соларна енергија + BESS?При спојување со наизменична струја, фотоволтаичната енергија и батеријата имаат свој инвертер на AC шината, губејќи 2–4 поени од ефикасноста при повратен пренос. При спојување со еднонасочна струја, сончевата енергија ја напојува DC шината на батеријата преку MPPT конвертор, избегнувајќи двојна конверзија и подобрувајќи ја ефикасноста на 90–93%.

2. Колку соларна енергија треба да спарам со BESS место за полнење?Големина на фотоволтаичните панели на 40–80% од годишната потрошувачка на енергија на локацијата. Целосната покриеност наметнува преголемо димензионирање на скапи батерии; делумната покриеност ја максимизира сончевата вредност по инсталиран ват, а воедно го одржува ефикасното циклирање на батеријата.

3. Колку циклуси дневно треба да се насочат кон поврзаниот BESS?Околу еден целосен циклус дневно при 80% длабочина на празнење. Таа брзина го постигнува номиналниот век на траење на батеријата и ја одржува економичноста здрава; прекумерното циклирање го деградира пакетот, а недоволното циклирање троши капитал.

4. Може ли BESS локација на сончева енергија да работи целосно надвор од електричната мрежа?Да, со доволно фотоволтаични системи, складирање и побарувачка пондерирана според дневната потрошувачка. Хибридните локации ја задржуваат мрежната врска за отпорност и длабоки вечерни врвови; чистите острови обично додаваат резервен генератор за екстремни случаи.

5. Колку е навистина важен MPPT во поврзан систем?Кај засенчени или несовпаѓачки низи, независното MPPT по низа надоместува 5–10% од годишниот принос на фотоволтаичните панели - енергија што инаку би се изгубила. Кај чисти, незасенчени низи, користа се намалува, поради што се важни истражувањата на локацијата.

6. Каква ефикасност треба да очекувам од модерна станица за полнење со соларна енергија BESS?Оперативна ефикасност при кружен тек од 93–96% е постигната со еднонасочна спојка, течно ладени батериски пакети и PCS со низок режим на подготвеност - во споредба со 85–88% за основни стекови поврзани со наизменична струја.

7. Дали спојувањето со сончева енергија ги намалува трошоците за побарувачка на локацијата?Да. Сончевата енергија го намалува увозот на електричната мрежа за време на периодите на врвни цени, а BESS го израмнува преостанатиот 15-минутен врв - истовремено напаѓајќи ги и енергетските и побарувачките компоненти на сметката.