Một Pin 10 kWh Không Có Nghĩa Là 10 Giờ Dự Phòng
Thời gian dự phòng của pin gia đình nên được tính từ năng lượng AC có thể sử dụng chia cho công suất trung bình của các tải được dự phòng. Quy tắc cơ bản là:Backup time (hours) = usable AC energy (kWh) ÷ average backup load (kW). Sử dụng năng lượng phía AC khi có thể vì công suất danh định của pin, SoC dự trữ, giới hạn xả, tổn thất inverter và tiêu thụ hệ thống có thể làm giảm năng lượng thực sự đến được các thiết bị gia dụng.
Đó là lý do tại sao tôi do dự khi ai đó hỏi:
"Một pin 10 kWh sẽ chạy nhà tôi trong bao lâu?"
Câu trả lời của tôi là một câu hỏi khác:
Phần nào của ngôi nhà?
NREL cũng đưa ra sự phân biệt tương tự trong mô hình lưu trữ dân cư: pincông suất năng lượngvàcông suấtlà những đặc điểm riêng biệt. Một pin có thể có đủ kWh cho vài giờ trong khi inverter của nó vẫn không thể hỗ trợ một tải gia dụng lớn ngay lập tức.NREL
Bắt Đầu Với Năng Lượng AC Có Thể Sử Dụng, Không Phải Số Trên Pin
Giả sử một pin gia đình giả định có:
Công suất danh định: 10 kWh
Giả sử hệ thống cho phép sử dụng 90% công suất đó:
10 × 0.90 = 9.0 kWh năng lượng DC có thể sử dụng
Bây giờ giả sử hiệu suất chuyển đổi từ pin sang AC là 92% cho ví dụ này:
9.0 × 0.92 = 8.28 kWh năng lượng AC có thể sử dụng
Do đó, pin 10 kWh cung cấp khoảng8.28 kWh cho các tải AC dưới những giả định này.
Đó là con số tôi muốn cho một phép tính thời gian dự phòng.
Kết quả chính xác phụ thuộc vào pin thực tế, inverter, điểm hoạt động, cài đặt dự trữ và tổn thất hệ thống. NREL cũng đã sử dụng giả định về độ sâu xả và hiệu suất inverter khi mô hình hóa dự phòng dân cư, đồng thời cảnh báo rằng thời gian dự phòng thực tế phụ thuộc vào SoC của pin và tải gia đình tại thời điểm mất điện.NREL
Bây Giờ Chia Cho Các Tải Thực Tế Đang Hoạt Động
Giả sử bảng tải thiết yếu của chủ nhà cung cấp:
| Tải dự phòng | Công suất trung bình sử dụng trong ví dụ |
|---|---|
| Tủ lạnh/tủ đông | 200 W |
| Internet/bộ định tuyến | 30 W |
| Chiếu sáng | 120 W |
| Thiết bị an ninh/kiểm soát | 50 W |
| Hệ thống sưởi/điều khiển | 300 W |
| Tải thiết yếu khác | 300 W |
| Tổng tải trung bình | 1.0 kW |
Sử dụng 8.28 kWh năng lượng AC có thể sử dụng:
Thời gian dự phòng = 8.28 kWh ÷ 1.0 kW = 8.28 giờ
Bây giờ hãy bật thêm 2 kW tải liên tục:
Tổng tải = 3 kW
Thời gian dự phòng = 8.28 ÷ 3 = 2.76 giờ
Cùng một pin.
Thời gian dự phòng gần như ít hơn ba lần.
Đó là lý do tại sao nhà phân phối nên cẩn thận với các tuyên bố như:
"10 kWh = 8 giờ dự phòng."
Nó chỉ có ý nghĩa khi tải giả định được nêu bên cạnh.
Tải Thường Không Ổn Định
Có một vấn đề khác với phép tính đơn giản.
Máy nén tủ lạnh có chu kỳ.
Bơm nhiệt thay đổi công suất.
Đèn bật và tắt.
Một ấm đun có thể tiêu thụ 2–3 kW trong vài phút và sau đó biến mất khỏi hồ sơ tải.
Vì vậy, tôi tách ra thành hai câu hỏi:
Câu hỏi về năng lượng:Các tải được bảo vệ sẽ tiêu thụ bao nhiêu kWh trong thời gian mất điện?
Câu hỏi về công suất:Công suất kW cao nhất mà inverter và pin phải hỗ trợ là gì?
Một pin 10 kWh có thể lý thuyết cung cấp tám giờ năng lượng cho tải thiết yếu nhưng vẫn có thể ngừng hoạt động nếu một động cơ lớn hoặc thiết bị vượt quá khả năng liên tục hoặc đột biến của inverter.
Đó là lý do tại sao tôi sẽ không bao giờ tính toán kích thước gói dự phòng Ruibit/Dawnice chỉ dựa trên kWh.
SoC dự trữ Có Thể Thay Đổi Câu Trả Lời Trước Khi Mất Điện
Hãy tưởng tượng chủ nhà sử dụng pin mỗi ngày cho việc tiêu thụ năng lượng mặt trời tự sản xuất.
Vào lúc 18:00, lưới điện bị mất.
Trạng thái SoC của pin chỉ là45%.
Nếu hệ thống được thiết kế dựa trên 8.28 kWh năng lượng AC có sẵn với trạng thái SoC khởi đầu cao, thì ước tính dự phòng ban đầu không còn áp dụng.
Để có một ước tính đơn giản hóa:
10 kWh × 45% SoC còn lại × 92% hiệu suất chuyển đổi ≈ 4.14 kWh AC
Tại tải dự phòng trung bình 1 kW:
4.14 ÷ 1 = 4.14 giờ
Đó là lý do tại sao cài đặt dự trữ dự phòng lại quan trọng.
Một chủ nhà muốn có dự trữ đảm bảo phải chấp nhận rằng một số dung lượng pin sẽ không có sẵn cho việc chuyển đổi năng lượng mặt trời hàng ngày hoặc chênh lệch giá điện.
Dự phòng và tiết kiệm hàng ngày đang cạnh tranh cho cùng một kWh.
Năng Lượng Mặt Trời Trong Thời Gian Mất Điện Có Thể Kéo Dài Thời Gian Dự Phòng—Nhưng Đừng Hứa Hẹn
Nếu ngôi nhà có hệ thống năng lượng mặt trời tương thích có thể hoạt động trong chế độ dự phòng độc lập, năng lượng mặt trời ban ngày có thể hỗ trợ tải và sạc lại pin.
Điều đó có thể kéo dài thời gian dự phòng một cách đáng kể.
Nhưng tôi sẽ không đưa ra một con số cố định mà không có mô hình hóa:
Kích thước PV
mùa
thời tiết
kiến trúc dự phòng
tải hộ gia đình
giới hạn sạc pin
NREL lưu ý rằng thời gian dự phòng thực tế của hộ gia đình phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm mức độ sạc pin, thời gian mất điện, hồ sơ tải của ngôi nhà và năng lượng mặt trời có sẵn.NREL
Một sự cố mất điện vào tháng 6 nắng và một sự cố mất điện vào đêm mùa đông không phải là cùng một sự kiện.
Phép Tính Tôi Sẽ Đưa Vào Bảng Công Việc Của Người Lắp Đặt
Để ước lượng bước đầu:
Năng lượng DC sử dụng được = Công suất danh định × Phần trăm sử dụng cho phép
Năng lượng AC sử dụng được = Năng lượng DC sử dụng được × Hiệu suất pin so với tải
Thời gian dự phòng = Năng lượng AC sử dụng được ÷ Tải dự phòng trung bình
Ví dụ:
10 kWh × 90% × 92% = 8.28 kWh AC
Sau đó:
| Tải dự phòng trung bình | Thời gian dự phòng ước tính |
|---|---|
| 0.5 kW | 16.6 giờ |
| 1.0 kW | 8.3 giờ |
| 2.0 kW | 4.1 giờ |
| 3.0 kW | 2.8 giờ |
| 4.0 kW | 2.1 giờ |
Đây là giá trị ví dụ đã được tính toán, không phải là tuyên bố hiệu suất cho một pin cụ thể.
Trước khi báo giá cho một hệ thống thực tế, tôi sẽ thay thế mọi giả định bằng dữ liệu sản phẩm thực tế và lịch trình tải được bảo vệ của khách hàng.
Đó là con số mà một người mua B2B nên bán:
năng lượng AC sử dụng được dưới các điều kiện đã nêu.
Không chỉ đơn giản là con số kWh lớn nhất được in trên pin.
Thời gian dự phòng thuộc về pin và ngôi nhà cùng nhau. Thay đổi tải, mức SoC ban đầu, cài đặt dự trữ, tổn thất inverter hoặc khả năng năng lượng mặt trời, và số giờ sẽ thay đổi theo chúng.
Câu hỏi thường gặp
1. Làm thế nào để tôi tính toán thời gian dự phòng của pin nhà?
Sử dụng:
Thời gian dự phòng (giờ) = Năng lượng AC có thể sử dụng (kWh) ÷ Tải trung bình dự phòng (kW)
Ví dụ, 8.28 kWh năng lượng AC có thể sử dụng cung cấp cho tải trung bình 1 kW cung cấp khoảng 8.3 giờ dự phòng.
2. Một pin 10 kWh thực sự có nghĩa là 10 kWh năng lượng dự phòng?
Không nhất thiết. Năng lượng có thể sử dụng có thể thấp hơn do giới hạn DoD, SoC dự trữ, tổn thất inverter, tiêu thụ hệ thống và điều kiện hoạt động. Sử dụng năng lượng AC có thể sử dụng thực tế thay vì công suất ghi trên nhãn khi ước lượng thời gian dự phòng.
3. Tại sao thời gian dự phòng lại thay đổi nhiều giữa các hộ gia đình?
Thời gian dự phòng phụ thuộc vào các tải đang được cấp điện. Một pin 8.28 kWh có thể sử dụng lý thuyết có thể hỗ trợ tải trung bình 1 kW trong khoảng 8.3 giờ, nhưng chỉ khoảng 2.8 giờ cho tải 3 kW.
4. Các tấm pin mặt trời có thể kéo dài thời gian dự phòng của pin gia đình không?
Có, nếu hệ thống năng lượng mặt trời được thiết kế để hoạt động trong thời gian mất điện. Năng lượng PV có sẵn có thể cung cấp cho các tải trong hộ gia đình và có thể sạc lại pin, nhưng việc kéo dài thời gian dự phòng thực tế phụ thuộc vào thời tiết, mùa, sản lượng PV và kiến trúc hệ thống.
5. Công suất inverter có ảnh hưởng đến thời gian dự phòng của pin không?
Có, nhưng khác với công suất pin. kWh xác định năng lượng có sẵn và thời gian ước lượng, trong khi kW xác định liệu hệ thống có thể hỗ trợ các tải tức thời và tải đột biến của hộ gia đình hay không.
