ทำไมแบตเตอรี่ในบ้านจึงต้องการขีดจำกัดการชาร์จและการคายพลังงานที่แตกต่างกันในสภาพอากาศหนาวเย็น

เวลา 6:00 น. แบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟให้บ้านได้—แต่ไม่อาจพร้อมที่จะชาร์จ

แบตเตอรี่ LFP ในบ้านอาจมีขีดจำกัดการชาร์จและการจ่ายไฟที่แตกต่างกันในอุณหภูมิต่ำเดียวกัน เซลล์ที่เย็นอาจยังได้รับอนุญาตให้จ่ายไฟในขณะที่ BMS ลดหรือบล็อกการชาร์จเพราะการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำสร้างความเสี่ยงทางอิเล็กโทรเคมีที่แตกต่างกัน รวมถึงการสะสมลิเธียมในสภาพที่ไม่เหมาะสม สำหรับผู้ติดตั้ง คำถามที่สำคัญไม่ใช่แค่ “แบตเตอรี่ทำงานที่ต่ำกว่า 0°C หรือไม่?” แต่คือ “ผู้ผลิตอนุญาตให้มีพลังงานชาร์จและจ่ายไฟเท่าไหร่ที่อุณหภูมิเซลล์จริง?”

ความแตกต่างนั้นมีความสำคัญสำหรับบ้านที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์จากหลังคาหรืออัตราค่าไฟฟ้าต่ำในช่วงเวลาที่ไม่ใช้งาน แบตเตอรี่ที่สามารถจ่ายไฟให้กับโหลดในบ้านในเช้าหนาวอาจยังไม่สามารถดูดซับพลังงาน PV ส่วนเกินทั้งหมดหรือชาร์จได้เร็วพอในช่วงเวลาที่ไฟฟ้าถูก

06:00 — โรงรถเย็น

สมมติว่าแบตเตอรี่ LFP ในบ้านถูกติดตั้งในโรงรถที่ไม่มีความร้อน

ในช่วงคืน เซลล์แบตเตอรี่ได้เย็นลง เจ้าของบ้านตื่นขึ้นมาและเห็นสิ่งที่ดูเหมือนจะไม่สอดคล้องกันในตอนแรก:

การจ่ายไฟของแบตเตอรี่: พร้อมใช้งาน

การชาร์จแบตเตอรี่: จำกัด

ไม่มีความขัดแย้ง

การชาร์จและการจ่ายไฟเคลื่อนลิเธียมไอออนในทิศทางตรงกันข้าม และอุณหภูมิต่ำมีผลต่อกระบวนการแตกต่างกัน ในระหว่างการชาร์จ สภาพเย็นสามารถชะลอการขนส่งลิเธียมไอออนและเพิ่มความเสี่ยงที่ลิเธียมจะสะสมบนแอโนดกราไฟต์แทนที่จะถูกแทรกซึมอย่างถูกต้อง

นั่นคือเหตุผลที่ขีดจำกัดการชาร์จอาจกลายเป็นข้อจำกัดก่อนที่การจ่ายไฟจะถูกปิดใช้งานอย่างสมบูรณ์

อุณหภูมิและเกณฑ์กระแสที่แน่นอนคือเฉพาะผลิตภัณฑ์. ควรมาจากเอกสารของผู้ผลิตแบตเตอรี่และกลยุทธ์การควบคุม BMS—ไม่ใช่จากกฎทั่วไปในอินเทอร์เน็ต

08:30 — พลังงานแสงอาทิตย์มีอยู่ แต่แบตเตอรี่บอกว่าไม่

ระบบ PV บนหลังคาในขณะนี้ผลิต:

4.5 kW

บ้านใช้:

1.2 kW

ส่วนเกินที่เป็นไปได้:

4.5 − 1.2 = 3.3 kW

ในวันที่อากาศดี แบตเตอรี่อาจดูดซับส่วนเกินนั้นส่วนใหญ่หรือทั้งหมดถ้าตัวแปลงสัญญาณและขีดจำกัดของแบตเตอรี่อนุญาต

แต่สมมติว่าแบตเตอรี่ที่เย็นในขณะนี้อนุญาตเพียง1.5 kW ของการชาร์จ.

พลังงาน PV ที่เหลือต้องการปลายทางอื่น

ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของระบบ อาจเป็น:

ใช้โดยโหลดในบ้านอื่น

ส่งออกไปยังกริด

หรือ

ลดลง

นี่คือเหตุผลที่คำแถลงในแผ่นข้อมูลเช่น:

อุณหภูมิในการทำงาน: −20°C ถึง 55°C

ไม่ได้บอกฉันเพียงพอเกี่ยวกับการชาร์จในฤดูหนาว

ฉันต้องการข้อมูลแยกต่างหากสำหรับ:

อุณหภูมิการชาร์จ

อุณหภูมิการปล่อย

กระแสชาร์จที่อนุญาตที่อุณหภูมิต่ำ

กระแสปล่อยที่อนุญาต

ว่ามีการทำความร้อนแบตเตอรี่หรือไม่

วิธีที่ BMS เปลี่ยนขีดจำกัดเหล่านั้นเมื่ออุณหภูมิเซลล์เปลี่ยนแปลง

ช่วงอุณหภูมิการทำงานโดยรวมไม่ควรตีความว่าเป็นพลังงานชาร์จและปล่อยเต็มที่ตลอดช่วงนั้น เว้นแต่ผู้ผลิตจะสนับสนุนการตีความนั้นอย่างชัดเจน

10:30 — อุณหภูมิของเซลล์ ไม่ใช่อุณหภูมิจากแอปพยากรณ์อากาศ

อีกข้อผิดพลาดคือการใช้อุณหภูมิอากาศภายนอกเหมือนกับว่าเป็นอุณหภูมิของแบตเตอรี่

สมมุติว่าแอปพยากรณ์อากาศบอกว่า:

−3°C

นั่นไม่ได้พิสูจน์ว่าเซลล์แบตเตอรี่มีอุณหภูมิที่ −3°C

แบตเตอรี่อาจจะ:

อยู่ในโรงรถที่มีฉนวน

อยู่ในกรงกลางแจ้ง

อุ่นจากการทำงานก่อนหน้า

ติดตั้งระบบทำความร้อนภายใน

หรือสัมผัสกับสภาพท้องถิ่นที่แตกต่างจากสถานีอากาศที่ใกล้ที่สุด

BMS ตอบสนองต่อการวัดอุณหภูมิของตัวเองและขีดจำกัดที่ตั้งโปรแกรมไว้

สำหรับการออกแบบระบบ ฉันจึงสนใจเกี่ยวกับสภาพอุณหภูมิที่แบตเตอรี่, ไม่ใช่แค่ค่าอุณหภูมิการออกแบบในฤดูหนาวสำหรับเมือง

12:00 — แบตเตอรี่เริ่มอุ่นและขีดจำกัดการชาร์จเปลี่ยน

โดยเที่ยงวัน อุณหภูมิแวดล้อมได้เพิ่มขึ้นและแบตเตอรี่ได้อุ่นขึ้น

สมมุติว่า BMS อนุญาต:

กระแสชาร์จ 60 A

สำหรับการคำนวณที่ง่ายขึ้นโดยใช้ค่า51.2 Vแบตเตอรี่:

51.2 V × 60 A = 3.07 kW

นั้น3.07 kW เป็นค่าทางคณิตศาสตร์ที่ได้มา, ไม่ใช่ผลลัพธ์การชาร์จที่วัดได้ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จริงจะแตกต่างกันไปตาม SoC และการทำงาน ในขณะที่ข้อจำกัดของอินเวอร์เตอร์, ลอจิก BMS, อุณหภูมิ และข้อจำกัดของระบบอื่น ๆ อาจลดพลังงานการชาร์จที่มีอยู่

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ

หากสเปคแบตเตอรี่ที่เผยแพร่โดยผู้ผลิตกล่าวว่า:

51.2 V ชื่อ nominal

ความจุพลังงาน

60 A กระแสการชาร์จที่อนุญาตภายใต้เงื่อนไขที่เกี่ยวข้อง

เราสามารถคำนวณพลังงานโดยประมาณจากค่าดังกล่าว

เราไม่ควรเปลี่ยนชื่อผลลัพธ์นั้น:

พลังงานการชาร์จที่วัดได้: 3.07 kW

เว้นแต่จะมีคนวัดมันจริง ๆ

การแยกนี้ระหว่างที่เผยแพร่, ที่ได้มา, และที่วัดได้ทำให้การคำนวณขนาดแบตเตอรี่ตรวจสอบได้ง่ายขึ้นในภายหลัง

สภาพอากาศหนาวเย็นสามารถทำลายกลยุทธ์การตั้งราคาโดยไม่ทำให้แบตเตอรี่หมด

ตอนนี้ลองพิจารณาครัวเรือนที่แตกต่างออกไป

มันใช้อัตราค่าไฟฟ้าตามเวลาที่ใช้ซึ่งมีไฟฟ้าราคาถูกจาก:

02:00–04:00

แบตเตอรี่ต้องการกู้คืน8 kWhก่อนที่ช่วงราคาถูกจะสิ้นสุด

ไม่คำนึงถึงการสูญเสียสำหรับการตรวจสอบครั้งแรก:

8 kWh ÷ 2 h = 4 kW

ดังนั้นแบตเตอรี่ต้องการพลังงานการชาร์จเฉลี่ยประมาณ 4 kW ก่อนที่จะคำนึงถึงการสูญเสียการชาร์จ

แต่ลองนึกภาพว่าการควบคุม BMS ในอุณหภูมิที่เย็นจำกัดแบตเตอรี่ไว้ที่:

2 kW

ในช่วงเวลาส่วนใหญ่ของช่วงนั้น

แม้จะมีประสิทธิภาพที่สมบูรณ์แบบ:

2 kW × 2 h = 4 kWh

สามารถเพิ่มได้เพียงครึ่งหนึ่งของ 8 kWh ที่ตั้งใจไว้ในช่วงราคาถูก

แบตเตอรี่ไม่จำเป็นต้องมีปัญหาเสมอไป

กลยุทธ์การตั้งราคาและความสามารถในการชาร์จในอากาศหนาวไม่ตรงกัน

นี่คือเหตุผลที่บทความคุณต้องการกี่กิโลวัตต์ในการชาร์จแบตเตอรี่บ้านในช่วงเวลาที่ไม่ใช่พีค?และการออกแบบแบตเตอรี่ในอากาศหนาวเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด: อัตราค่าบริการกำหนดกิโลวัตต์ที่ต้องการในการชาร์จ ขณะที่อุณหภูมิของแบตเตอรี่สามารถกำหนดได้ว่ามีกิโลวัตต์นั้นจริงๆ หรือไม่

เครื่องทำความร้อนเปลี่ยนคำถาม

ระบบแบตเตอรี่บางระบบใช้กลยุทธ์การทำความร้อนหรือการควบคุมความร้อนเพื่อทำให้เซลล์อยู่ในช่วงการชาร์จที่ยอมรับได้

หากมีการทำความร้อนอยู่ ฉันจะไม่หยุดที่:

การทำความร้อนด้วยตัวเอง: ใช่

ฉันจะถามว่า:

เมื่อไหร่ที่การทำความร้อนเริ่มต้น?

อะไรเป็นแหล่งพลังงาน—แบตเตอรี่, PV หรือกริด?

มันใช้พลังงานเท่าไหร่?

ใช้เวลานานแค่ไหนในการอุ่นภายใต้สภาวะที่คาดหวัง?

กระแสชาร์จเต็มจะพร้อมใช้งานทันทีหลังจากที่ถึงเกณฑ์หรือไม่?

คำถามเหล่านี้สำคัญเพราะการทำความร้อนใช้พลังงานและเวลา

สำหรับเจ้าของบ้านที่มีช่วงเวลาค่าบริการต่ำในตอนกลางคืนที่ยาว อาจจะง่ายที่จะรองรับ

สำหรับคนที่มีช่วงเวลาค่าบริการต่ำสองชั่วโมง การใช้เวลาส่วนหนึ่งในการอุ่นแบตเตอรี่สามารถลดพลังงานที่มีอยู่สำหรับการชาร์จได้อย่างมีนัยสำคัญ

ขีดจำกัดการคายพลังงานยังคงมีความสำคัญ

ความจริงที่ว่าการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำต้องการความสนใจมากขึ้นไม่ได้หมายความว่าการปล่อยพลังงานไม่มีขีดจำกัด

อุณหภูมิต่ำยังสามารถลดพลังงานที่มีอยู่ เพิ่มความต้านทานภายใน ส่งผลต่อพฤติกรรมแรงดันไฟฟ้า และกระตุ้นการลดระดับ BMS

ดังนั้นฉันจะไม่เคยอ้างว่า:

การปล่อยพลังงานทำงานได้ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง

เหมือนกับว่ามันหมายถึง:

พลังงานปล่อยเต็มที่มีอยู่ที่อุณหภูมิทุกระดับที่สูงกว่าข้อกำหนดขั้นต่ำ

สำหรับการออกแบบสำรอง ผู้ติดตั้งควรตรวจสอบว่าความสามารถในการปล่อยพลังงานในอากาศหนาวสามารถรองรับความต้องการได้หรือไม่:

ปั๊มความร้อน

ปั๊มน้ำบาดาล

การทำความเย็น

แสงสว่าง

และโหลดที่จำเป็นอื่นๆ

แบตเตอรี่ที่มี kWh เพียงพออาจยังมีขีดจำกัด kW ที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

สิ่งที่ฉันจะตรวจสอบก่อนที่จะเสนอราคาสำหรับแบตเตอรี่ในสถานที่เย็น

สำหรับ Ruibit/Dawnice Home ESS ที่ติดตั้งในโรงรถที่ไม่มีการทำความร้อน ห้องเครื่อง หรือสถานที่กลางแจ้ง ฉันต้องการเอกสารรุ่นที่แน่นอนสำหรับ:

จากนั้นเปรียบเทียบขีดจำกัดเหล่านั้นกับงานจริงที่แบตเตอรี่ต้องทำ

สำหรับการใช้พลังงานจากโซลาร์:

มันสามารถดูดซับพลังงานส่วนเกินจาก PV ในฤดูหนาวที่คาดหวังได้หรือไม่?

สำหรับการชาร์จตามเวลาการใช้งาน:

สามารถเติมได้ภายในช่วงราคาถูกหรือไม่?

สำหรับการสำรอง:

สามารถจ่ายโหลดที่ต้องการได้ที่อุณหภูมิแบตเตอรี่ในฤดูหนาวที่คาดหวังหรือไม่?

นี่คือคำถามที่แตกต่างกันสามข้อ.

ความต้องการขนาดในสภาพอากาศหนาวต้องใช้ทั้ง kWh และ kW ที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

แบตเตอรี่สามารถมีพลังงานที่เก็บไว้เพียงพอสำหรับคืนหนึ่งและยังชาร์จช้าเกินไปในเช้าวันถัดไป.

มันอาจมีพลังงานอินเวอร์เตอร์ที่มีชื่อเสียงเพียงพอและยังถูกจำกัดโดย BMS เพราะเซลล์เย็น.

และมันอาจยังคายพลังงานในขณะที่การชาร์จยังถูกจำกัด.

ดังนั้นฉันจะไม่อนุมัติ Home ESS ในสภาพอากาศหนาวเย็นจากสายหนึ่งที่เรียกว่าอุณหภูมิในการทำงาน.

ตรวจสอบขีดจำกัดการชาร์จและการคายพลังงานแยกกัน ระบุว่าค่าที่เผยแพร่เป็นสเปคที่เผยแพร่และค่าที่ได้จากการคำนวณ จากนั้นทดสอบขีดจำกัดเหล่านั้นกับโปรไฟล์พลังงานแสงอาทิตย์ของไซต์ ช่วงราคาถูก และโหลดสำรอง ในสภาพอากาศหนาวเย็น พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้อาจมีความสำคัญไม่แพ้พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้.

คำถามที่พบบ่อย

1. ทำไมแบตเตอรี่ LFP ในบ้านจึงสามารถปล่อยพลังงานในสภาพอากาศหนาว แต่ไม่สามารถชาร์จได้ตามปกติ?

อุณหภูมิต่ำมีผลต่อการชาร์จและการคายพลังงานแตกต่างกัน.การชาร์จอาจถูกลดหรือบล็อกโดย BMS เพื่อจัดการความเสี่ยงเช่นการเคลือบลิเธียม, ขณะที่บางความสามารถในการคายพลังงานอาจยังคงมีอยู่.

2. ช่วงอุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่หมายความว่ามีพลังงานชาร์จเต็มที่สามารถใช้ได้ตลอดช่วงนั้นหรือไม่?

ไม่. ช่วงการทำงานที่เผยแพร่ไม่ได้หมายความโดยอัตโนมัติว่าพลังงานการชาร์จและการคายพลังงานเต็มที่มีอยู่ที่อุณหภูมิทุกระดับ ตรวจสอบขีดจำกัดกระแสและอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงของรุ่น.

3. สภาพอากาศหนาวสามารถส่งผลกระทบต่อการชาร์จแบตเตอรี่ในช่วงเวลาที่ไม่ใช่พีคได้อย่างไร?

หาก BMS ลดพลังงานการชาร์จ แบตเตอรี่อาจไม่สามารถฟื้นฟู kWh ที่ต้องการได้ก่อนที่ช่วงราคาถูกจะสิ้นสุด.

4. การทำให้แบตเตอรี่ร้อนขึ้นเองช่วยแก้ปัญหาการชาร์จในอุณหภูมิต่ำได้หรือไม่?

มันสามารถช่วยนำเซลล์เข้าสู่ช่วงการชาร์จที่ยอมรับได้ แต่ผู้ติดตั้งควรตรวจสอบพลังงานความร้อน เวลาที่ใช้ในการอุ่น ระบบควบคุม และเมื่อกระแสการชาร์จที่สูงขึ้นจะมีให้..

5. ผู้ติดตั้งควรตรวจสอบอะไรสำหรับแบตเตอรี่ในบ้านในสภาพอากาศหนาว?

ตรวจสอบช่วงอุณหภูมิการชาร์จและการคายพลังงาน ขีดจำกัดกระแสที่อุณหภูมิต่ำ การตรวจจับอุณหภูมิของ BMS ความสามารถในการทำความร้อน ขีดจำกัดของอินเวอร์เตอร์ และสภาพแวดล้อมการติดตั้งจริง..