Cách thiết kế ESS ba pha cho sạc EV và bơm nhiệt: Một ví dụ thực tế

Ngôi nhà có bộ sạc EV 22 kW. Pin không cần phải là 22 kW.

Một hệ thống ESS gia đình ba pha nên được kích thước từ các tải thực sự chồng chéo, không phải bằng cách cộng tất cả các thông số kỹ thuật của thiết bị. Đối với một ngôi nhà có bộ sạc EV và bơm nhiệt, thiết kế nên xác định giới hạn nhập lưới, cấu hình pha, công suất sạc EV có thể điều khiển, nhu cầu bơm nhiệt, công suất pin/inverter, năng lượng pin có thể sử dụng, đóng góp từ năng lượng mặt trời và phạm vi dự phòng. Sạc EV thường là tải lớn linh hoạt nhất; sưởi ấm và các tải thiết yếu thường nhận được ưu tiên cao hơn.

Ví dụ thực tế này sử dụng các số liệu minh họa thay vì đại diện cho một dự án khách hàng cụ thể của Ruibit/Dawnice.

Mục tiêu là xem cách các quyết định thiết kế tương tác.

Ngôi nhà

Giả sử một ngôi nhà ba pha kiểu châu Âu với:

Cung cấp lưới:3 × 25 A
PV trên mái:12 kWp
Bộ sạc EV:11 kW, ba pha
Bơm nhiệt:3.5 kW đầu vào điện tiêu chuẩn
Các tải hộ gia đình khác:1.5 kW tải buổi tối tiêu chuẩn
Pin đề xuất:20 kWh
Inverter ESS gia đình:ba pha

Công suất lý thuyết của lưới ba pha ở 400 V khoảng:

√3 × 400 × 25 ≈ 17.3 kW

Con số đó ngay lập tức quan trọng.

Nếu bộ sạc EV tiêu thụ 11 kW trong khi bơm nhiệt và hộ gia đình đồng thời yêu cầu thêm 5 kW, ngôi nhà đã gần đến giới hạn kết nối trước khi một thiết bị lớn khác bắt đầu.

Pin có thể giúp.

Nhưng kiểm soát tải có thể rẻ hơn so với việc thiết kế pin để giải quyết mọi sự trco chéo có thể.

18:10 — Xe cắm điện

Chủ nhà về đến nhà.

Vào thời điểm đó:

Yêu cầu sạc EV: 11.0 kW

Bơm nhiệt: 3.5 kW

Tải hộ gia đình: 1.5 kW

Tổng cộng:

16.0 kW

Pin không cần cung cấp 16 kW.

Lưới điện vẫn khả dụng.

Giả sử chiến lược quản lý năng lượng giới hạn nhập lưới ở mức:

12 kW

Đóng góp cần thiết từ pin trở thành:

16 − 12 = 4 kW

Một ESS gia đình phù hợp có thể xả khoảng 4 kW để giữ lưới gần giới hạn đã chọn.

Nhưng còn một lựa chọn khác.

Giảm sạc EV từ 11 kW xuống 7 kW.

Bây giờ:

7 + 3.5 + 1.5 = 12 kW

Xả pin cần thiết:

0 kW

Đó là lý do tại sao tôi sẽ tích hợp quản lý tải EV trước khi đơn giản chỉ mua một bộ biến tần pin lớn hơn.

EV có thể vẫn được kết nối trong tám giờ.

Nó thường không cần công suất sạc tối đa mỗi phút.

19:30 — Nấu ăn thay đổi phương trình

Bây giờ thêm vào:

Nấu ăn cảm ứng: 3 kW

Nếu EV vẫn đang sạc ở mức 7 kW:

EV: 7.0 kW
Bơm nhiệt: 3.5 kW
Nấu ăn: 3.0 kW
Tải khác: 1.5 kW

Tổng cộng:

15 kW

Hệ thống EMS có nhiều lựa chọn.

Nó có thể xả pin 3 kW.

Hoặc giảm sạc EV thêm 3 kW.

Hoặc kết hợp cả hai.

Đối với ngôi nhà này, tôi sẽ ưu tiên tải như sau:

Tải thiết yếu trong hộ gia đình

→ Bơm nhiệt

→ Nấu ăn

→ sạc EV

Xe điện trở thành tải có thể điều chỉnh.

Điều này ngăn chặn hệ thống ESS gia đình lãng phí chu kỳ pin đắt tiền chỉ vì xe không thể chờ đợi hai mươi phút ở công suất sạc tối đa.

Bây giờ tính toán kích thước bộ biến tần pin

Pin vẫn cần khả năng cung cấp điện có ý nghĩa.

Giả sử các mục tiêu thiết kế là:

giới hạn nhập lưới điện bình thường

tăng cường tự tiêu thụ năng lượng mặt trời

chuyển đổi năng lượng buổi tối

cung cấp dự phòng chọn lọc

Sau khi mô hình hóa hồ sơ tải, giả sử chúng ta xác định rằng8–10 kW công suất inverter ba phađảm nhận các nhiệm vụ pin hữu ích mà không cố gắng cung cấp độc lập cho mọi thiết bị kết nối.

Điều đó không có nghĩa là bất kỳ inverter 10 kW nào cũng phù hợp.

Tôi sẽ xác minh:

kiến trúc đầu ra ba pha

giới hạn theo pha

cửa sổ điện áp pin

dòng điện sạc/xả pin

giới hạn đầu vào PV

các yêu cầu lưới điện

hành vi dự phòng/EPS

giao tiếp BMS

và cách EMS điều phối bộ sạc xe điện.

Đối với báo giá hệ thống ESS gia đình Ruibit/Dawnice, pin, inverter, đồng hồ/CT và tải có thể điều khiển nên được coi như một hệ thống hoạt động duy nhất.

Bao nhiêu năng lượng pin?

Bây giờ chuyển từ kW sang kWh.

Giả sử công việc chính hàng ngày của pin là để đáp ứng nhu cầu hộ gia đình và sưởi ấm vào buổi tối sau khi sản xuất năng lượng mặt trời giảm.

Từ 17:00 đến 23:00, giả sử ngôi nhà tiêu thụ:

Bơm nhiệt: 9 kWh

Các tải hộ gia đình khác: 6 kWh

Năng lượng EV cung cấp từ pin: 2 kWh

Tổng nhu cầu hỗ trợ bởi pin:

17 kWh

APin loại 20 kWhbây giờ trông hợp lý.

Nhưng tôi không giả định rằng tất cả 20 kWh đều đến được các tải AC.

Phạm vi SoC có thể sử dụng, tổn thất của bộ biến tần, giới hạn pin và dự trữ sao lưu làm giảm năng lượng có sẵn cho việc phân phối hàng ngày.

Nếu chủ nhà dự trữ 20% cho các sự cố, EMS không nên tiêu tốn năng lượng đó cho việc sạc EV chỉ vì giá điện buổi tối cao.

Năng lượng EV ngày mai thay đổi do năng lượng mặt trời giữa trưa

Ngày hôm sau, hệ thống PV 12 kWp sản xuất lượng dư thừa mạnh vào giữa trưa.

Thay vì xuất khẩu mọi thứ, pin sẽ được sạc.

Nếu EV được đỗ ở nhà, một lựa chọn khác xuất hiện:

PV → EV trực tiếp

Điều này có thể hiệu quả hơn:

PV → pin → EV sau

khi lịch trình của xe cho phép.

Vì vậy, hệ thống điều khiển nên xem xét:

Tải của nhà trước

Nhu cầu bơm nhiệt

Mục tiêu sạc pin / dự trữ

Sạc EV linh hoạt

Xuất khẩu lưới điện

Ưu tiên chính xác phụ thuộc vào giá điện và mục tiêu của chủ nhà.

Không có trình tự phổ quát.

Chuyện gì xảy ra trong trường hợp mất điện lưới?

Đây là nơi tôi sẽ cố ý thay đổi quy tắc.

Chủ nhà có thể muốn:

làm lạnh

chiếu sáng

internet

bơm nhiệt

các ổ cắm đã chọn

nhưng không phải:

sạc EV 11 kW

lò nướng điện

các tải tiêu thụ điện năng cao khác

Điều đó có nghĩa là tải dự phòng có thể chỉ là:

4–6 kW

thay vì 15–20 kW mà ngôi nhà có thể yêu cầu trong hoạt động bình thường.

Sự phân biệt này có thể giảm đáng kể công suất của bộ biến tần và pin cần thiết cho khả năng phục hồi hữu ích.

Nếu việc sạc EV trong thời gian mất điện là cần thiết, nó nên được chỉ định rõ ràng và hệ thống được thiết kế tương ứng.

Đừng để "dự phòng toàn bộ ngôi nhà" vô tình trở thành "mỗi tải hoạt động bình thường mãi mãi."

Thiết kế cuối cùng là một chiến lược điều khiển

Hệ thống sơ bộ của chúng tôi có thể trông như sau:

Đây là những giả định làm việc, không phải là khuyến nghị sản phẩm phổ quát.

Một hộ gia đình khác có thể cần 15 kWh.

Một hộ khác có thể cần 30 kWh.

Một máy bơm nhiệt lớn hơn, bộ sạc 22 kW, ba xe EV, sưởi ấm điện trở, kết nối lưới khác, hoặc biểu giá khác có thể thay đổi hoàn toàn thiết kế.

Bài học quan trọng là trình tự kích thước:

Giới hạn lưới → sự trùng hợp tải → tải linh hoạt → kW bộ biến tần → kWh pin → ranh giới dự phòng → chiến lược điều khiển

không phải:

sạc EV 11 kW + máy bơm nhiệt 8 kW = mua một bộ biến tần pin 19 kW.

Trong một ngôi nhà ba pha, thiết kế pin tốt nhất thường đến từ việc quyết định những tảikhông cần chạy ở công suất tối đa cùng một lúc.

Điều này đặc biệt đúng với việc sạc EV.

Sử dụng ESS gia đình cho năng lượng cần di chuyển qua thời gian. Sử dụng quản lý tải cho năng lượng có thể đơn giản chờ đợi.

Câu hỏi thường gặp

1. Bộ sạc EV 11kW có cần bộ biến tần pin 11kW không?

Không nhất thiết. Việc sạc EV thường là một tải linh hoạt. Quản lý tải động có thể giảm công suất sạc khi máy bơm nhiệt, thiết bị nấu ăn, hoặc các tải gia đình khác đang hoạt động, giảm công suất pin cần thiết.

2. Làm thế nào để kích thước ESS ba pha cho bộ sạc EV và bơm nhiệt?

Bắt đầu vớigiới hạn kết nối lưới và các tải hộ gia đình đồng thời, sau đó xác định những tải nào có thể được kiểm soát. Kích thước kW bộ biến tần cho đóng góp đỉnh pin hữu ích và kWh pin cho việc chuyển đổi năng lượng cần thiết và thời gian dự phòng.

3. Bộ sạc EV có nên hoạt động từ pin gia đình trong trường hợp mất điện lưới không?

Thường thì thực tiễn hơn để ưu tiêncác tải hộ gia đình thiết yếu và sưởi ấmtrong khi vô hiệu hóa hoặc giới hạn việc sạc EV. Nếu việc sạc EV trong thời gian mất điện là cần thiết, pin và bộ biến tần phải được kích thước cụ thể cho tải bổ sung đó.

4. Tại sao sạc EV động là hữu ích với ESS gia đình?

Sạc động có thể giảm công suất EV khi nhu cầu hộ gia đình tăng và tăng công suất khi có khả năng. Điều này có thể ngăn ngừa vi phạm giới hạn lưới điện và tránh xả pin không cần thiết hoặc quá tải bộ biến tần.