วิธีการออกแบบ ESS สามเฟสสำหรับการชาร์จ EV และปั๊มความร้อน: ตัวอย่างที่ทำงาน

บ้านมีที่ชาร์จ EV ขนาด 22 kW แบตเตอรี่ไม่จำเป็นต้องมีขนาด 22 kW

Home ESS แบบสามเฟสควรมีขนาดจากโหลดที่ทับซ้อนกันจริง ๆ ไม่ใช่โดยการรวมการจัดอันดับชื่อplate ของอุปกรณ์ทุกชิ้น สำหรับบ้านที่มีที่ชาร์จ EV และปั๊มความร้อน การออกแบบควรกำหนดขีดจำกัดการนำเข้าจากกริด การกำหนดเฟส กำลังการชาร์จ EV ที่ควบคุมได้ ความต้องการปั๊มความร้อน กำลังแบตเตอรี่/อินเวอร์เตอร์ พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ การสนับสนุนจากพลังงานแสงอาทิตย์ และขอบเขตการสำรอง การชาร์จ EV มักจะเป็นโหลดขนาดใหญ่ที่ยืดหยุ่นที่สุด; การทำความร้อนและโหลดที่จำเป็นมักจะได้รับความสำคัญสูงกว่า

ตัวอย่างที่ทำงานนี้ใช้ตัวเลขที่เป็นภาพแทนแทนที่จะเป็นโครงการลูกค้า Ruibit/Dawnice ที่เฉพาะเจาะจง

วัตถุประสงค์คือการดูว่าการตัดสินใจในการออกแบบมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร

บ้าน

สมมติว่าบ้านแบบสามเฟสสไตล์ยุโรปมี:

การจ่ายไฟจากกริด:3 × 25 A
พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคา:12 kWp
ที่ชาร์จ EV:11 kW, สามเฟส
ปั๊มความร้อน:3.5 kW การใช้ไฟฟ้าปกติ
โหลดในครัวเรือนอื่น ๆ:1.5 kW โหลดในช่วงเย็นปกติ
แบตเตอรี่ที่เสนอ:20 kWh ชั้น
อินเวอร์เตอร์ Home ESS:สามเฟส

ความจุกริดสามเฟสทางทฤษฎีที่ 400 V ประมาณ:

√3 × 400 × 25 ≈ 17.3 kW

ตัวเลขนั้นมีความสำคัญทันที

หากที่ชาร์จ EV ใช้พลังงาน 11 kW ในขณะที่ปั๊มความร้อนและครัวเรือนต้องการอีก 5 kW บ้านก็ใกล้ถึงขีดจำกัดการเชื่อมต่อก่อนที่อุปกรณ์ขนาดใหญ่จะเริ่มทำงาน

แบตเตอรี่สามารถช่วยได้

แต่การควบคุมโหลดอาจถูกกว่าการออกแบบแบตเตอรี่เพื่อแก้ปัญหาทุกความบังเอิญที่เป็นไปได้

18:10 — รถเชื่อมต่อ

เจ้าของบ้านกลับถึงบ้าน

ในขณะนั้น:

คำขอชาร์จ EV: 11.0 kW

ปั๊มความร้อน: 3.5 kW

โหลดในบ้าน: 1.5 kW

รวม:

16.0 kW

แบตเตอรี่ไม่จำเป็นต้องจ่าย 16 kW.

กริดยังคงมีอยู่.

สมมติว่ากลยุทธ์การจัดการพลังงานจำกัดการนำเข้าจากกริดที่:

12 kW

การมีส่วนร่วมของแบตเตอรี่ที่จำเป็นกลายเป็น:

16 − 12 = 4 kW

Home ESS ที่เหมาะสมสามารถปล่อยประมาณ 4 kW เพื่อรักษากริดให้อยู่ใกล้ขีดจำกัดที่เลือก.

แต่ยังมีอีกทางเลือกหนึ่ง.

ลดการชาร์จ EV จาก 11 kW เป็น 7 kW.

ตอนนี้:

7 + 3.5 + 1.5 = 12 kW

การปล่อยแบตเตอรี่ที่จำเป็น:

0 kW

นี่คือเหตุผลที่ฉันจะรวมการจัดการโหลด EV ก่อนที่จะซื้ออินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่ขนาดใหญ่.

EV อาจเชื่อมต่ออยู่เป็นเวลาแปดชั่วโมง.

โดยปกติไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานชาร์จสูงสุดทุกนาที.

19:30 — การทำอาหารเปลี่ยนสมการ

ตอนนี้เพิ่ม:

การทำอาหารแบบเหนี่ยวนำ: 3 kW

ถ้า EV ยังชาร์จอยู่ที่ 7 kW:

EV: 7.0 kW
ปั๊มความร้อน: 3.5 kW
การทำอาหาร: 3.0 kW
โหลดอื่นๆ: 1.5 kW

รวม:

15 kW

EMS มีทางเลือก.

มันสามารถปล่อยแบตเตอรี่ได้ 3 kW.

หรือจะลดการชาร์จ EV ลงอีก 3 kW.

หรือรวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน

สำหรับบ้านหลังนี้ ฉันคงให้ลำดับความสำคัญของโหลดประมาณว่า:

โหลดที่จำเป็นในครัวเรือน

→ เครื่องทำความร้อน

→ การทำอาหาร

→ การชาร์จ EV

รถยนต์ไฟฟ้าจะกลายเป็นโหลดที่ปรับได้

ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ระบบ ESS ของบ้านสูญเสียรอบการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีค่าเพียงเพราะรถไม่สามารถรอได้ยี่สิบนาทีที่กำลังชาร์จเต็ม

ขนาดอินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่ตอนนี้

แบตเตอรี่ยังคงต้องการความสามารถในการจ่ายไฟที่มีความหมาย

สมมติว่าเป้าหมายการออกแบบคือ:

จำกัดการนำเข้าจากกริดปกติ

เพิ่มการใช้พลังงานจากโซลาร์เซลล์ด้วยตนเอง

เปลี่ยนพลังงานในตอนเย็น

จัดเตรียมการสำรองที่เลือก

หลังจากการจำลองโปรไฟล์โหลด สมมติว่าเรากำหนดว่า8–10 kW ของพลังงานอินเวอร์เตอร์สามเฟสจัดการหน้าที่ของแบตเตอรี่ที่มีประโยชน์โดยไม่พยายามจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทั้งหมดอย่างอิสระ

นั่นไม่ได้หมายความว่าอินเวอร์เตอร์ 10 kW ใด ๆ จะเหมาะสม

ฉันจะตรวจสอบ:

สถาปัตยกรรมเอาต์พุตสามเฟส

ข้อจำกัดต่อเฟส

ช่วงแรงดันแบตเตอรี่

กระแสชาร์จ/ปล่อยแบตเตอรี่

ข้อจำกัดการนำเข้าพลังงานแสงอาทิตย์

ข้อกำหนดของกริด

พฤติกรรมการสำรอง/ EPS

การสื่อสาร BMS

และวิธีที่ EMS ประสานงานกับที่ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า

สำหรับการเสนอราคาสำหรับระบบ ESS ของบ้าน Ruibit/Dawnice แบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ มิเตอร์/CT และโหลดที่ควบคุมได้จึงควรถือเป็นระบบปฏิบัติการเดียว

พลังงานแบตเตอรี่เท่าไหร่?

ตอนนี้เปลี่ยนจาก kW เป็น kWh

สมมติว่าหน้าที่หลักประจำวันของแบตเตอรี่คือการรองรับความต้องการพลังงานในครัวเรือนและการทำความร้อนในตอนเย็นหลังจากการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ลดลง

ตั้งแต่ 17:00 ถึง 23:00 สมมติว่าบ้านใช้พลังงาน:

ปั๊มความร้อน: 9 kWh

ภาระในบ้านอื่น ๆ: 6 kWh

พลังงาน EV ที่จัดหาโดยแบตเตอรี่: 2 kWh

ความต้องการที่รองรับโดยแบตเตอรี่รวม:

17 kWh

Aแบตเตอรี่ขนาด 20 kWhตอนนี้ดูสมเหตุสมผล.

แต่ฉันจะไม่สมมติว่าทั้งหมด 20 kWh จะถึงภาระ AC.

ช่วง SoC ที่ใช้งานได้, การสูญเสียของอินเวอร์เตอร์, ขีดจำกัดของแบตเตอรี่และการสำรองข้อมูลจะลดพลังงานที่มีอยู่สำหรับการจัดส่งในแต่ละวัน.

หากเจ้าของบ้านสำรอง 20% สำหรับการขัดข้อง, EMS ไม่ควรใช้พลังงานนั้นในการชาร์จ EV เพียงเพราะอัตราค่าบริการในช่วงเย็นแพง.

พลังงานแสงอาทิตย์ตอนกลางวันเปลี่ยนพลังงาน EV ของวันพรุ่งนี้

ในวันถัดไป, แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 12 kWp จะผลิตพลังงานส่วนเกินในช่วงกลางวัน.

แทนที่จะส่งออกทุกอย่าง, แบตเตอรี่จะชาร์จ.

หาก EV จอดอยู่ที่บ้าน, ตัวเลือกอีกอย่างหนึ่งจะปรากฏ:

PV → EV โดยตรง

นี่อาจมีประสิทธิภาพมากกว่าการ:

PV → แบตเตอรี่ → EV ทีหลัง

เมื่อกำหนดการของรถอนุญาต.

ดังนั้นลำดับการควบคุมควรพิจารณา:

ภาระในบ้านก่อน

ความต้องการปั๊มความร้อน

การชาร์จแบตเตอรี่ / เป้าหมายการสำรอง

การชาร์จ EV ที่ยืดหยุ่น

การส่งออกไปยังกริด

ลำดับความสำคัญที่แน่นอนขึ้นอยู่กับอัตราค่าบริการและวัตถุประสงค์ของเจ้าของบ้าน.

ไม่มีลำดับที่เป็นสากล.

เกิดอะไรขึ้นในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ?

นี่คือจุดที่ฉันจะเปลี่ยนกฎอย่างตั้งใจ.

เจ้าของบ้านอาจต้องการ:

การทำความเย็น

แสงสว่าง

อินเทอร์เน็ต

ปั๊มความร้อน

ช่องเสียบที่เลือก

แต่ไม่รวม:

การชาร์จ EV 11 kW

เตาอบไฟฟ้า

โหลดไฟฟ้าขนาดสูงอื่น ๆ ที่ไม่จำเป็น

นั่นหมายความว่าภาระสำรองอาจมีเพียง:

4–6 kW

แทนที่จะเป็น 15–20 kW ที่บ้านอาจต้องการในระหว่างการทำงานปกติ

ความแตกต่างนี้สามารถลดความจุของอินเวอร์เตอร์และแบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับความยืดหยุ่นที่มีประโยชน์ได้อย่างมาก

หากการชาร์จ EV ในช่วงที่ไฟดับเป็นสิ่งที่จำเป็นจริง ๆ ควรกำหนดให้ชัดเจนและขนาดของระบบตามนั้น

อย่าให้ "การสำรองไฟทั้งบ้าน" กลายเป็น "โหลดทุกอย่างทำงานปกติตลอดไป" โดยไม่ได้ตั้งใจ

การออกแบบสุดท้ายคือกลยุทธ์การควบคุม

ระบบเบื้องต้นของเราอาจดูเหมือน:

นี่คือสมมติฐานที่ทำงาน ไม่ใช่คำแนะนำผลิตภัณฑ์ทั่วไป

ครัวเรือนที่แตกต่างกันอาจต้องการ 15 kWh

อีกครัวเรือนอาจต้องการ 30 kWh

ปั๊มความร้อนขนาดใหญ่กว่า, ชาร์จ 22 kW, รถ EV สามคัน, การทำความร้อนด้วยไฟฟ้า, การเชื่อมต่อกริดที่แตกต่างกัน หรืออัตราค่าบริการที่แตกต่างกันสามารถเปลี่ยนการออกแบบได้อย่างสิ้นเชิง

บทเรียนที่สำคัญคือลำดับการขนาด:

ข้อจำกัดของกริด → ความบังเอิญของโหลด → โหลดที่ยืดหยุ่น → อินเวอร์เตอร์ kW → แบตเตอรี่ kWh → ขอบเขตสำรอง → กลยุทธ์การควบคุม

ไม่รวม:

ชาร์จ EV 11 kW + ปั๊มความร้อน 8 kW = ซื้ออินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่ 19 kW

ในบ้านสามเฟส การออกแบบแบตเตอรี่ที่ดีที่สุดมักมาจากการตัดสินใจว่าโหลดใดไม่จำเป็นต้องทำงานที่กำลังเต็มที่ในเวลาเดียวกัน.

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการชาร์จ EV

ใช้ Home ESS สำหรับพลังงานที่ต้องเคลื่อนที่ตามเวลา ใช้การจัดการโหลดสำหรับพลังงานที่สามารถรอได้

คำถามที่พบบ่อย

1. ที่ชาร์จ EV ขนาด 11kW ต้องการอินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่ขนาด 11kW หรือไม่?

ไม่จำเป็นเสมอไป การชาร์จ EV มักเป็นโหลดที่ยืดหยุ่น การจัดการโหลดแบบไดนามิกสามารถลดกำลังการชาร์จเมื่อปั๊มความร้อน, อุปกรณ์ทำอาหาร, หรือโหลดในบ้านอื่น ๆ กำลังทำงาน ลดกำลังแบตเตอรี่ที่จำเป็น

2. ควรขนาด ESS สามเฟสสำหรับที่ชาร์จ EV และปั๊มความร้อนอย่างไร?

เริ่มต้นด้วยข้อจำกัดการเชื่อมต่อกริดและโหลดในบ้านที่ทำงานพร้อมกัน, จากนั้นระบุว่าโหลดใดสามารถควบคุมได้ ขนาดอินเวอร์เตอร์ kW สำหรับการมีส่วนร่วมของแบตเตอรี่ที่มีประโยชน์และแบตเตอรี่ kWh สำหรับการเปลี่ยนพลังงานที่จำเป็นและระยะเวลาสำรอง

3. ควรให้ที่ชาร์จ EV ทำงานจากแบตเตอรี่ในบ้านในระหว่างที่ไฟฟ้าดับหรือไม่?

โดยปกติแล้วจะมีความเหมาะสมมากกว่าที่จะให้ความสำคัญโหลดภายในบ้านที่จำเป็นและการทำความร้อนในขณะที่ปิดหรือจำกัดการชาร์จ EV หากต้องการการชาร์จ EV ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ แบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์จะต้องมีขนาดที่เหมาะสมสำหรับโหลดเพิ่มเติมนั้น

4. ทำไมการชาร์จ EV แบบไดนามิกจึงมีประโยชน์กับ ESS ในบ้าน?

การชาร์จแบบไดนามิกสามารถลดพลังงาน EV เมื่อความต้องการในบ้านเพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นเมื่อมีความจุให้ใช้ นี่สามารถป้องกันการละเมิดขีดจำกัดของกริดและหลีกเลี่ยงการปล่อยแบตเตอรี่ที่ไม่จำเป็นหรือการขยายขนาดอินเวอร์เตอร์เกินความจำเป็น