Батареи низкого и высокого напряжения для дома: руководство по выбору на уровне системы

Напряжение батареи не является первым, что я бы выбрал

Для большинства жилых проектов ESS лучший выбор между низковольтными и высоковольтными батареями зависит от полной архитектуры батарея-инвертор, необходимой мощности, тока кабеля, метода расширения, среды установки, стратегии обслуживания и проверенной совместимости. Низковольтные системы — обычно построенные на платформе батареи номиналом 48 В или 51,2 В — могут быть практичными для меньших и ориентированных на обслуживание систем. Высоковольтные батареи становятся все более привлекательными по мере роста потребления электроэнергии в домах, поскольку ту же мощность кВт можно передавать при гораздо меньшем токе.

Это не означает:

НВ = маленький и дешевый

или:

ВВ = большой и премиум.

Эти сокращения удобны. Они также являются тем, как дистрибьюторы в конечном итоге сравнивают батареи, которые никогда не были предназначены для выполнения одной и той же работы.

Когда я рассматриваю пакет домашнего ESS, первое число, которое я обычно хочу, это не напряжение батареи.

Какую непрерывную переменную мощность на самом деле нуждается дом?

Затем я работаю назад.

10 кВт выглядит совершенно иначе при 51.2 В

На мгновение игнорируйте потери при преобразовании и используйте основное соотношение:

Мощность = Напряжение × Ток

Для требования 10 кВт на стороне постоянного тока при 51,2 В:

Ток = 10,000 ÷ 51,2 ≈ 195 А

Теперь рассмотрим гипотетическую высоковольтную батарею, работающую при 400 В:

Ток = 10,000 ÷ 400 = 25 А

Та же мощность 10 кВт.

Совершенно другой ток.

Это упрощенные расчеты постоянного тока до учета эффективности, изменения напряжения, пределов инвертора и других условий системы.

Но они объясняют, почему архитектура напряжения имеет значение.

Более высокий ток влияет насечение кабеля, разъемы, шины, предохранители, клеммы, падение напряжения, генерацию тепла и качество установки.

При скромной мощности в домах эти проблемы управляемы.

При 15 или 20 кВт я начинаю уделять гораздо больше внимания.

51.2 В — это метка. Инвертору нужен диапазон напряжения.

Это одна из ошибок, которых я бы старался избежать перед оптовым заказом.

Батарея, рекламируемая как51,2 Вне остается точно на 51,2 В во время зарядки и разрядки.

Аналогично, у батарейной системы HV нет одного фиксированного рабочего напряжения.

Инвертор имеет:

диапазон рабочего напряжения батареи

требования к запуску

максимальный ток батареи

ограничения по зарядке/разрядке

в то время как у батареи есть свои рабочие ограничения.

Поэтому я никогда не одобряю пакет, потому что:

Батарея = 51,2 В

мощность

Инвертор = совместим с батареей 48 В

появляются на двух брошюрах.

Я хочу, чтобы фактические диапазоны перекрывались правильно.

Затем я проверяю связь.

Совпадение напряжения без совместимости BMS и инвертора все еще является незавершенной системой.

Расширение HV изменяет напряжение; расширение LV часто изменяет емкость тока

Здесь две архитектуры начинают вести себя по-разному.

Типичная система LV может расширяться, добавляя совместимые батарейные блоки параллельно. Номинальное напряжение остается схожим, в то время как доступные Ач и энергия увеличиваются.

Модульная система HV обычно добавляет батарейные модули последовательно в рамках одобренной архитектуры стека, увеличивая напряжение стека и энергию до достижения разрешенного количества модулей производителем.

Ни один из подходов автоматически не проще.

При параллельном расширении LV я хочу знать:

максимальное количество параллельных блоков

распределение тока

симметрия кабелей

защита на каждую батарею

адресация связи

При укладке HV я спрашиваю:

минимальное количество модулей

максимальное количество модулей

диапазон напряжения стека

требования к главному BMS

межсоединения

совместимость генерации модулей

Это различие особенно важно для B2B покупателей. Дистрибьютор может продавать домовладельцу "расширяемое хранилище", но расширение реально только в том случае, если совместимые модули все еще будут существовать, когда клиент вернется через три года.

Вопрос о 20 кВт обычно задается в обратном порядке

Предположим, клиент хочет20 кВтч.

Одного этого числа недостаточно, чтобы склонить меня к LV или HV.

Теперь добавим:

требование резервного питания 3 кВт

Текущая нагрузка достаточно скромна, чтобы хорошо спроектированная система LV могла быть вполне разумной.

Изменим дом:

гибридный инвертор 12 кВт

тепловой насос

индукционная плита

зарядка электромобиля

высокая одновременная резервная нагрузка

Теперь я становлюсь более заинтересованным в архитектуре HV.

Не потому, что в доме 20 кВтч.

Потому что он хочет перемещать многокВт.

Это системное различие, которое я хотел бы, чтобы дистрибьютор Ruibit/Dawnice сохранял при создании продуктовых пакетов:

Энергетическая емкость говорит нам, как долго. Мощность говорит нам, насколько сильно интерфейс батареи и инвертора должен работать.

HV не означает автоматически большую эффективность

Это утверждение требует сдержанности.

Большее напряжение постоянного тока может снизить ток для той же мощности, что может уменьшить потери на сопротивление, поскольку потери проводника следуют примерно по формуле:

P потеря = I²R

Если ток падает с 200 А до 50 А через одно и то же сопротивление, теоретическая потеря на сопротивление, связанная с этим проводником, падает резко.

Но полная система ESS для дома имеет больше, чем просто потери на кабелях.

Фактическая эффективность системы зависит от:

внутреннего сопротивления батареи

архитектуры преобразования постоянного тока

топологии инвертора

рабочая мощность

потребление в режиме ожидания

температура

и описывает ли опубликованная цифра эффективность инвертора, эффективность батареи или общую эффективность системы.

Итак, если Поставщик A говорит:

HV более эффективен

Я спрашиваю:

"Измерено где?"

Пиковая эффективность в техническом паспорте недостаточна для принятия решения о десятигодичной жилой системе.

Установщик может предпочесть архитектуру по совершенно другой причине

Инженеры говорят о токе.

Установщики также думают овесе, лестницах, прокладке кабелей, пусконаладке и замене.

Система HV, состоящая из нескольких управляемых модулей, может быть легче переместить в подвал, чем одна очень тяжелая настенная батарея.

Но HV вводит другую реальность: модули, соединенные последовательно, могут создавать значительное постоянное напряжение.

Это меняет защиту от прикосновений, изоляцию, разъемы, процедуры пусконаладки и границы обслуживания.

Для домашних установок батарей электрическая безопасность, следовательно, не является тем, что я бы свел к "HV опасно, LV безопасно." Оба требуют правильного продукта, защиты, установки и применимых рыночных требований.

IEC 63056специфически рассматривает требования безопасности для вторичных литиевых ячеек и батарей, используемых в системах хранения электрической энергии, в то время какIEC 62619охватывает промышленные вторичные литиевые ячейки и батареи, включая стационарные приложения.

Точный путь соответствия все еще зависит от конфигурации продукта и целевого рынка.

Проекты модернизации могут изменить мои предпочтения

Представьте, что у владельца дома уже есть совместимый 48 В гибридный инвертор.

Клиент хочет еще 10 кВтч хранения.

Замена инвертора только для перехода на архитектуру HV может иметь мало коммерческого смысла.

Теперь рассмотрим новый дом с:

трехфазным питанием

большим тепловым насосом

значительной солнечной энергией на крыше

высокими ожиданиями резервного питания

и без устаревшего оборудования.

Это другой разговор о дизайне.

Вот почему мне не нравятся такие утверждения, как:

"HV — это будущее."

Может быть, для одного портфолио продуктов.

Не автоматически для дома одного клиента.

Существующий инвертор может быть более ценным для решения, чем элегантная новая архитектура батареи.

Для оптовых покупателей совместимость важнее химии

Перед утверждением пакета домашних батарей LV или HV я бы заморозил эти отношения:

Вот где Home ESS V3.0 отличается от руководства по покупке для потребителей.

Я не пытаюсь сказать домовладельцу, какая батарея выглядит лучше.

Я пытаюсь предотвратить ситуацию, когда импортер или установщик создаст пакет продукта, который вызовет вопросы совместимости через шесть месяцев после прибытия контейнера.

Для Ruibit/Dawnice я бы поэтому рассматривал каждую рекламируемую пару батарея-инвертор как контролируемую комбинацию: точная семья батарей, модель инвертора, разрешенное количество модулей, прошивка/протокол, электрические ограничения и региональный вариант.

"Совместимый с CAN" недостаточно.

"Совместимый с 48 V" недостаточно.

Я бы выбрал инвертор и батарею вместе

Если проект небольшой, требуемая мощность умеренная, важна простота обслуживания, и уже существует устойчивая экосистема инверторов LV, у меня нет проблем с выбором архитектуры низковольтной батареи.

Если дому требуется более высокая постоянная мощность, большая масштабируемая емкость, меньший постоянный ток и соответствующая современная платформа батарея-инвертор, HV становится все более привлекательным.

Но я бы не принимал ни одно из этих решений, основываясь только на напряжении.

Я бы положил шесть цифр на стол:

Требуемая постоянная мощность

Требуемая пиковая мощность

Полезная энергия

Диапазон рабочей напряженности батареи

Максимальный ток батареи

Ожидаемое будущее расширение

Затем я бы добавил два элемента, которые на самом деле не являются цифрами:

подтвержденная совместимость инвертора

мощность

возможности местного обслуживания

Только тогда я бы выбрал LV или HV.

Дом не использует напряжение батареи. Он использует бытовую технику, солнечную энергию, резервное питание и электричество. Правильное напряжение батареи — это архитектура, которая обеспечивает эти функции, не создавая ненужных проблем с током, совместимостью, установкой или обслуживанием.

Часто задаваемые вопросы

1. Является ли домашняя батарея высокого напряжения лучше, чем батарея низкого напряжения?

Не автоматически. HV-системы уменьшают постоянный ток при той же мощности и могут подойти для домов с высокой мощностью, в то время как LV-системы могут быть практичными для умеренных нагрузок, модернизаций и устоявшихся экосистем инверторов 48 V/51.2 V.

2. Почему напряжение батареи имеет значение для домашней ESS?

Для одной и той же мощности более низкое напряжение требует более высокого тока. Упрощенная нагрузка в 10 кВт требует примерно195 A при 51.2 В, по сравнению только с25 A при 400 В. Более высокий ток влияет на кабели, разъемы, шины, защиту, падение напряжения и тепло.

3. Может ли любая 48 В батарея работать с 48 В гибридным инвертором?

Нет. Номинальное напряжение само по себе не доказывает совместимость. Покупатели должны проверитьдиапазон рабочего напряжения батареи, диапазон напряжения инвертора, ток зарядки/разрядки, протокол CAN или RS485, прошивку, связь BMS и одобренные модели для совместного использования.

4. Когда B2B покупатели должны рассмотреть систему домашней батареи HV?

Высокое напряжение становится более привлекательным, когда дом требуетбольшей непрерывной мощности, большей масштабируемой емкости, меньшего постоянного тока или совместимой платформы инвертора высокой мощности. Существующее оборудование, условия установки, планы расширения и местная поддержка сервиса также должны быть проверены перед