ईवी चार्जिंग और हीट पंप के लिए तीन-चरणीय घरेलू ईएसएस को कैसे डिजाइन करें: एक कार्यान्वित उदाहरण

घर में 22 किलowatt ईवी चार्जर है। बैटरी को 22 किलowatt होने की आवश्यकता नहीं है।

एक तीन-चरणीय घरेलू ESS को उन लोड से आकारित किया जाना चाहिए जो वास्तव में ओवरलैप करते हैं, न कि हर उपकरण के नामप्लेट रेटिंग को जोड़कर। एक घर में ईवी चार्जर और हीट पंप के लिए, डिज़ाइन को ग्रिड-आयात सीमा, चरण कॉन्फ़िगरेशन, नियंत्रित ईवी चार्जिंग शक्ति, हीट-पंप मांग, बैटरी/इन्वर्टर शक्ति, उपयोगी बैटरी ऊर्जा, सौर योगदान, और बैकअप दायरा स्थापित करना चाहिए। ईवी चार्जिंग आमतौर पर सबसे लचीला बड़ा लोड होता है; हीटिंग और आवश्यक लोड आमतौर पर उच्च प्राथमिकता प्राप्त करते हैं।

यह कार्यान्वित उदाहरण चित्रात्मक संख्याओं का उपयोग करता है न कि किसी विशिष्ट Ruibit/Dawnice ग्राहक परियोजना का प्रतिनिधित्व करने के लिए।

उद्देश्य यह देखना है कि डिज़ाइन निर्णय कैसे इंटरैक्ट करते हैं।

घर

मान लें कि एक यूरोपीय-शैली का तीन-चरणीय घर है:

ग्रिड आपूर्ति:3 × 25 A
रूफटॉप पीवी:12 kWp
ईवी चार्जर:11 kW, तीन-चरणीय
हीट पंप:3.5 kW सामान्य विद्युत इनपुट
अन्य घरेलू लोड:1.5 kW सामान्य शाम का लोड
प्रस्तावित बैटरी:20 kWh वर्ग
घरेलू ESS इन्वर्टर:तीन-चरणीय

400 V पर सैद्धांतिक तीन-चरणीय ग्रिड क्षमता लगभग:

√3 × 400 × 25 ≈ 17.3 kW

यह संख्या तुरंत महत्वपूर्ण है।

यदि ईवी चार्जर 11 kW का उपभोग करता है जबकि हीट पंप और घरेलू लोड एक साथ 5 kW की आवश्यकता होती है, तो घर पहले से ही कनेक्शन सीमा के करीब है इससे पहले कि कोई अन्य बड़ा उपकरण चालू हो।

बैटरी मदद कर सकती है।

लेकिन लोड नियंत्रण बैटरी को हर संभव संयोग को हल करने के लिए डिज़ाइन करने की तुलना में सस्ता हो सकता है।

18:10 — कार प्लग इन करती है

घर का मालिक घर आता है।

उस क्षण में:

ईवी चार्जर अनुरोध: 11.0 किलowatt

हीट पंप: 3.5 किलowatt

घरेलू लोड: 1.5 किलowatt

कुल:

16.0 किलowatt

बैटरी को 16 किलowatt की आपूर्ति करने की आवश्यकता नहीं है।

ग्रिड अभी भी उपलब्ध है।

मान लीजिए कि ऊर्जा प्रबंधन रणनीति ग्रिड आयात को सीमित करती है:

12 किलowatt

आवश्यक बैटरी योगदान बनता है:

16 − 12 = 4 किलowatt

एक उपयुक्त घरेलू ईएसएस लगभग 4 किलowatt डिस्चार्ज कर सकता है ताकि ग्रिड को चयनित सीमा के करीब रखा जा सके।

लेकिन एक और विकल्प है।

ईवी चार्जिंग को 11 किलowatt से 7 किलowatt तक कम करें।

अब:

7 + 3.5 + 1.5 = 12 किलowatt

बैटरी डिस्चार्ज की आवश्यकता:

0 किलowatt

इसलिए मैं एक बड़े बैटरी इन्वर्टर खरीदने से पहले ईवी लोड प्रबंधन को एकीकृत करूंगा।

ईवी आठ घंटे तक कनेक्टेड रह सकता है।

यह आमतौर पर हर मिनट अधिकतम चार्जिंग पावर की आवश्यकता नहीं होती है।

19:30 — खाना पकाने से समीकरण बदलता है

अब जोड़ें:

इंडक्शन कुकिंग: 3 किलowatt

यदि ईवी अभी भी 7 किलowatt पर चार्ज हो रहा है:

ईवी: 7.0 किलowatt
हीट पंप: 3.5 किलowatt
खाना बनाना: 3.0 किलowatt
अन्य लोड: 1.5 किलowatt

कुल:

15 किलowatt

ईएमएस के पास विकल्प हैं।

यह बैटरी को 3 किलowatt द्वारा डिस्चार्ज कर सकता है।

या ईवी चार्जिंग को और 3 किलowatt कम कर सकता है।

या दोनों को मिलाएं।

इस घर के लिए, मैं शायद लोड प्राथमिकता को इस प्रकार दूंगा:

आवश्यक घरेलू लोड

→ हीट पंप

→ पकाने की प्रक्रिया

→ EV चार्जिंग

ईवी समायोज्य लोड बन जाता है।

यह होम ईएसएस को महंगे बैटरी चक्रों को बर्बाद करने से रोकता है केवल इसलिए कि कार पूर्ण चार्जिंग पावर पर बीस मिनट तक इंतजार नहीं कर सकी।

अब बैटरी इन्वर्टर का आकार निर्धारित करें

बैटरी को अभी भी महत्वपूर्ण पावर क्षमता की आवश्यकता है।

मान लीजिए कि डिज़ाइन के उद्देश्य हैं:

सामान्य ग्रिड आयात को सीमित करना

सौर आत्म-उपभोग को बढ़ाना

शाम की ऊर्जा को स्थानांतरित करना

चुनिंदा बैकअप प्रदान करना

लोड प्रोफ़ाइल का मॉडलिंग करने के बाद, मान लीजिए कि हम यह निर्धारित करते हैं कि8–10 किलowatt के तीन-चरण बैटरी-इनवर्टर पावरउपयोगी बैटरी कार्यों को संभालता है बिना हर जुड़े उपकरण को स्वतंत्र रूप से आपूर्ति करने की कोशिश किए।

इसका मतलब यह नहीं है कि कोई भी 10 किलowatt इनवर्टर उपयुक्त है।

मैं यह सत्यापित करूंगा:

तीन-चरण आउटपुट आर्किटेक्चर

प्रति-चरण सीमाएँ

बैटरी वोल्टेज विंडो

बैटरी चार्ज/डिस्चार्ज करंट

पीवी इनपुट सीमाएँ

ग्रिड आवश्यकताएँ

बैकअप/ईपीएस व्यवहार

बीएमएस संचार

और कैसे ईएमएस ईवी चार्जर का समन्वय करता है।

एक Ruibit/Dawnice होम ईएसएस उद्धरण के लिए, बैटरी, इनवर्टर, मीटर/सीटी और नियंत्रित लोड को इसलिए एक ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में माना जाना चाहिए।

कितनी बैटरी ऊर्जा?

अब किलowatt से किलowatt-घंटे में जाएं।

मान लीजिए कि बैटरी का मुख्य दैनिक कार्य शाम के घरेलू और हीटिंग मांग को कवर करना है जब सौर उत्पादन गिरता है।

17:00 से 23:00 तक, मान लीजिए कि घर उपभोग करता है:

हीट पंप: 9 किलowatt घंटे

अन्य घरेलू लोड: 6 किलowatt घंटे

बैटरी से आपूर्ति की गई EV ऊर्जा: 2 किलowatt घंटे

कुल बैटरी-समर्थित मांग:

17 किलowatt घंटे

A20 किलowatt घंटे-श्रेणी की बैटरीअब यह उचित लगता है।

लेकिन मैं यह नहीं मानूंगा कि सभी 20 किलowatt घंटे AC लोड तक पहुंचते हैं।

उपयोगी SoC रेंज, इन्वर्टर हानियाँ, बैटरी सीमाएँ और बैकअप रिजर्व हर दिन के डिस्पैच के लिए उपलब्ध ऊर्जा को कम करते हैं।

यदि गृहस्वामी आउटेज के लिए 20% रिजर्व रखता है, तो EMS को केवल इसलिए EV चार्जिंग पर वही ऊर्जा खर्च नहीं करनी चाहिए क्योंकि शाम का टैरिफ महंगा है।

दोपहर की सौर ऊर्जा कल की ईवी ऊर्जा को बदलती है

अगले दिन, 12 kWp PV एरे मजबूत मध्याह्न अधिशेष उत्पन्न करता है।

सब कुछ निर्यात करने के बजाय, बैटरी चार्ज होती है।

यदि EV घर पर पार्क किया गया है, तो एक और विकल्प प्रकट होता है:

PV → EV सीधे

यह अधिक कुशल हो सकता है:

PV → बैटरी → बाद में EV

जब वाहन का कार्यक्रम इसकी अनुमति देता है।

तो नियंत्रण पदानुक्रम को विचार करना चाहिए:

पहले घरेलू लोड

हीट-पंप मांग

बैटरी चार्जिंग / रिजर्व लक्ष्य

लचीली EV चार्जिंग

ग्रिड निर्यात

सटीक प्राथमिकता टैरिफ और गृहस्वामी के उद्देश्यों पर निर्भर करती है।

कोई सार्वभौमिक अनुक्रम नहीं है।

ग्रिड आउटेज के दौरान क्या होता है?

यहां मैं जानबूझकर नियम बदलना चाहूंगा।

गृहस्वामी चाह सकता है:

रेफ्रिजरेशन

रोशनी

इंटरनेट

हीट पंप

चयनित सॉकेट

लेकिन नहीं:

11 kW ईवी चार्जिंग

इलेक्ट्रिक ओवन

अन्य विवेकाधीन उच्च-शक्ति लोड

इसका मतलब है कि बैकअप लोड केवल हो सकता है:

4–6 kW

15–20 kW के बजाय जो घर सामान्य संचालन के दौरान कभी-कभी मांग सकता है।

यह भेद inverter और बैटरी की क्षमता को उपयोगी लचीलापन के लिए आवश्यक रूप से कम कर सकता है।

यदि आउटेज के दौरान ईवी चार्जिंग वास्तव में आवश्यक है, तो इसे स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट किया जाना चाहिए और प्रणाली को उसके अनुसार आकार दिया जाना चाहिए।

"पूर्ण-घर बैकअप" को "हर लोड सामान्य रूप से हमेशा काम करता है" में गलती से बदलने न दें।

अंतिम डिज़ाइन एक नियंत्रण रणनीति है

इसलिए हमारी प्रारंभिक प्रणाली इस तरह दिख सकती है:

ये कार्य किए गए अनुमान हैं, कोई सार्वभौमिक उत्पाद सिफारिश नहीं।

एक अलग घर को 15 kWh की आवश्यकता हो सकती है।

एक और को 30 kWh की आवश्यकता हो सकती है।

एक बड़ा हीट पंप, 22 kW चार्जर, तीन ईवी, इलेक्ट्रिक प्रतिरोध हीटिंग, विभिन्न ग्रिड कनेक्शन, या विभिन्न टैरिफ डिजाइन को पूरी तरह से बदल सकते हैं।

महत्वपूर्ण पाठ आकार देने की अनुक्रम है:

ग्रिड बाधा → लोड सं coincidence → लचीले लोड → इन्वर्टर kW → बैटरी kWh → बैकअप सीमा → नियंत्रण रणनीति

नहीं:

11 kW ईवी चार्जर + 8 kW हीट पंप = 19 kW बैटरी इन्वर्टर खरीदें।

एक तीन-चरणीय घर में, सबसे अच्छा बैटरी डिज़ाइन अक्सर यह तय करने से आता है कि कौन से लोडएक ही समय में पूर्ण शक्ति पर चलाने की आवश्यकता नहीं है.

यह विशेष रूप से ईवी चार्जिंग के लिए सच है।

समय के माध्यम से स्थानांतरित करने की आवश्यकता वाली ऊर्जा के लिए होम ईएसएस का उपयोग करें। उस शक्ति के लिए लोड प्रबंधन का उपयोग करें जो बस इंतजार कर सकती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. क्या 11kW ईवी चार्जर को 11kW घरेलू बैटरी इन्वर्टर की आवश्यकता होती है?

ज़रूरी नहीं। ईवी चार्जिंग आमतौर पर एक लचीला लोड है। डायनामिक लोड प्रबंधन हीट पंप, खाना पकाने के उपकरण, या अन्य घरेलू लोड के संचालन के दौरान चार्जिंग शक्ति को कम कर सकता है, जिससे आवश्यक बैटरी शक्ति कम हो जाती है।

2. ईवी चार्जर और हीट पंप के लिए तीन-चरणीय घरेलू ईएसएस का आकार कैसे निर्धारित किया जाना चाहिए?

शुरुआत करेंग्रिड कनेक्शन सीमा और समानांतर घरेलू लोड से, फिर पहचानें कि कौन से लोड नियंत्रित किए जा सकते हैं। उपयोगी पीक बैटरी योगदान के लिए इन्वर्टर kW का आकार और आवश्यक ऊर्जा स्थानांतरण और बैकअप अवधि के लिए बैटरी kWh का आकार दें।

3. क्या ईवी चार्जर ग्रिड आउटेज के दौरान घरेलू बैटरी से संचालित होना चाहिए?

आमतौर पर यह अधिक व्यावहारिक होता है कि प्राथमिकता दी जाएआवश्यक घरेलू लोड और हीटिंग कोजब ईवी चार्जिंग को निष्क्रिय या सीमित किया जा रहा हो। यदि आउटेज के दौरान ईवी चार्जिंग की आवश्यकता है, तो बैटरी और इन्वर्टर को उस अतिरिक्त लोड के लिए विशेष रूप से आकार दिया जाना चाहिए।

4. घरेलू ईएसएस के साथ गतिशील ईवी चार्जिंग क्यों उपयोगी है?

गतिशील चार्जिंग घरेलू मांग बढ़ने पर ईवी पावर को कम कर सकती है और क्षमता उपलब्ध होने पर इसे बढ़ा सकती है। यह ग्रिड-सीमा उल्लंघनों को रोक सकता है और अनावश्यक बैटरी डिस्चार्ज या इन्वर्टर के ओवरसाइजिंग से बचा सकता है।