Tại sao Pin Gia Đình Cần Các Giới Hạn Sạc và Xả Khác Nhau Trong Thời Tiết Lạnh

Vào lúc 6:00 sáng, Pin Có Thể Cung Cấp Năng Lượng Cho Ngôi Nhà—nhưng Có Thể Nó Không Sẵn Sàng Để Sạc

Một ắc quy LFP cho nhà có thể có các giới hạn sạc và xả khác nhau ở cùng một nhiệt độ thấp. Các tế bào lạnh có thể vẫn được phép xả trong khi BMS giảm hoặc chặn sạc vì việc sạc ở nhiệt độ thấp tạo ra một rủi ro điện hóa khác, bao gồm việc lithium lắng đọng dưới các điều kiện không phù hợp. Đối với những người lắp đặt, câu hỏi thực tiễn không chỉ đơn giản là “Ắc quy có hoạt động dưới 0°C không?” Mà là “Nhà sản xuất cho phép bao nhiêu công suất sạc và xả ở nhiệt độ tế bào thực tế?”

Sự khác biệt đó quan trọng đối với các ngôi nhà sử dụng năng lượng mặt trời trên mái hoặc các biểu phí thấp vào giờ không cao điểm. Một ắc quy có thể chạy tải gia đình vào một buổi sáng lạnh có thể vẫn không thể hấp thụ toàn bộ lượng dư thừa PV hoặc sạc đủ nhanh trong một khoảng thời gian điện rẻ.

06:00 — Ga-ra Lạnh

Giả sử một ắc quy LFP cho nhà được lắp đặt trong một gara không có sưởi.

Qua đêm, các tế bào ắc quy đã trở nên lạnh. Chủ nhà thức dậy và thấy điều gì đó ban đầu có vẻ không nhất quán:

Xả ắc quy: có sẵn

Sạc ắc quy: bị hạn chế

Không có mâu thuẫn nào.

Sạc và xả di chuyển các ion lithium theo hướng ngược lại, và nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến các quá trình khác nhau. Trong quá trình sạc, điều kiện lạnh có thể làm chậm quá trình vận chuyển ion lithium và tăng nguy cơ rằng lithium lắng đọng trên anot graphit thay vì được chèn đúng cách.

Đó là lý do tại sao các giới hạn sạc có thể trở nên hạn chế trước khi xả hoàn toàn bị vô hiệu hóa.

Nhiệt độ và ngưỡng dòng điện chính xác làcụ thể cho sản phẩm. Chúng nên đến từ tài liệu của nhà sản xuất ắc quy và chiến lược điều khiển BMS—không phải từ một quy tắc internet chung.

08:30 — Năng Lượng Mặt Trời Có Sẵn, nhưng Pin Nói Không

Hệ thống PV trên mái hiện sản xuất:

4.5 kW

Ngôi nhà tiêu thụ:

1.2 kW

Lượng dư thừa tiềm năng:

4.5 − 1.2 = 3.3 kW

Vào một ngày ấm áp, ắc quy có thể hấp thụ hầu hết hoặc toàn bộ lượng dư thừa đó nếu bộ biến tần và giới hạn ắc quy của nó cho phép.

Nhưng giả sử ắc quy lạnh hiện chỉ cho phép1.5 kW sạc.

Năng lượng PV còn lại cần một đích đến khác.

Tùy thuộc vào cấu hình hệ thống, nó có thể là:

được sử dụng bởi một tải gia đình khác

xuất ra lưới điện

hoặc

bị cắt giảm

Đó là lý do tại sao một tuyên bố trong bảng dữ liệu như:

Nhiệt độ hoạt động: −20°C đến 55°C

không, tự nó, cho tôi đủ thông tin về việc sạc mùa đông.

Tôi muốn thông tin riêng cho:

nhiệt độ sạc

nhiệt độ xả

dòng điện sạc cho phép ở nhiệt độ thấp

dòng điện xả cho phép

liệu có sưởi ấm pin hay không

cách mà BMS thay đổi các giới hạn đó khi nhiệt độ tế bào thay đổi

Một dải nhiệt độ hoạt động tổng thể không nên được hiểu là công suất sạc và xả đầy đủ trên toàn bộ dải đó trừ khi nhà sản xuất rõ ràng hỗ trợ cách hiểu đó.

10:30 — Nhiệt Độ Tế Bào, Không Phải Nhiệt Độ Ứng Dụng Thời Tiết

Một sai lầm khác là sử dụng nhiệt độ không khí ngoài trời như thể đó là nhiệt độ của pin.

Giả sử ứng dụng thời tiết nói:

−3°C

Điều đó không chứng minh rằng các tế bào pin đang ở −3°C.

Pin có thể:

ở trong một garage cách nhiệt

ở trong một vỏ ngoài trời

được làm ấm bởi hoạt động trước đó

được trang bị sưởi ấm bên trong

hoặc tiếp xúc với các điều kiện địa phương khác với trạm thời tiết gần nhất.

BMS phản ứng với các phép đo nhiệt độ của chính nó và các giới hạn đã lập trình.

Vì vậy, đối với thiết kế hệ thống, tôi quan tâm đến các điều kiện nhiệttại pin, không chỉ đơn giản là nhiệt độ thiết kế mùa đông cho thành phố.

12:00 — Pin Ấm Lên và Giới Hạn Sạc Thay Đổi

Đến giữa trưa, nhiệt độ môi trường đã tăng lên và pin đã ấm lên.

Giả sử BMS bây giờ cho phép:

dòng điện sạc 60 A

Đối với một phép tính đơn giản sử dụng một51,2 Vpin danh nghĩa:

51.2 V × 60 A = 3.07 kW

Điều đó3.07 kW là một giá trị số học suy diễn, không phải là kết quả sạc đã đo. Điện áp pin thực tế thay đổi theo SoC và hoạt động, trong khi giới hạn của bộ biến tần, logic BMS, nhiệt độ và các ràng buộc hệ thống khác có thể giảm công suất sạc khả dụng.

Sự phân biệt này rất quan trọng.

Nếu thông số kỹ thuật pin được công bố của nhà sản xuất nói rằng:

51,2 V danh nghĩa

và

60 A dòng sạc cho phép trong điều kiện liên quan

chúng ta có thể tính toán một công suất xấp xỉ từ những giá trị đó.

Chúng ta không nên gán nhãn lại kết quả đó:

Công suất sạc đã đo: 3,07 kW

trừ khi ai đó thực sự đã đo nó.

Sự tách biệt giữacông bố, tính toán, vàđocác giá trị làm cho việc tính toán kích thước pin dễ dàng hơn để kiểm tra sau này.

Thời Tiết Lạnh Có Thể Phá Vỡ Chiến Lược Giá Mà Không Làm Cạn Pin

Bây giờ hãy xem xét một hộ gia đình khác.

Nó sử dụng biểu giá theo thời gian với điện rẻ từ:

02:00–04:00

Pin cần phục hồi8 kWhtrước khi cửa sổ giá rẻ kết thúc.

Bỏ qua tổn thất cho lần kiểm tra đầu tiên:

8 kWh ÷ 2 h = 4 kW

Vì vậy, pin cần khoảng 4 kW công suất sạc trung bình trước khi tính đến tổn thất sạc.

Nhưng hãy tưởng tượng rằng điều khiển BMS ở nhiệt độ lạnh giới hạn pin ở:

2 kW

trong hầu hết thời gian của cửa sổ đó.

Ngay cả với hiệu suất hoàn hảo:

2 kW × 2 h = 4 kWh

Chỉ một nửa trong số 8 kWh dự kiến có thể được thêm vào trong thời gian giá rẻ.

Pin không nhất thiết phải bị lỗi.

Chiến lược giá và khả năng sạc trong thời tiết lạnh đơn giản là không phù hợp.

Đó là lý do tại sao bài viết nàyBạn cần bao nhiêu kW để sạc một pin gia đình trong khoảng thời gian thấp điểm ngắn?và thiết kế pin trong thời tiết lạnh có mối liên hệ chặt chẽ: giá cả xác định kW sạc cần thiết, trong khi nhiệt độ pin có thể xác định bao nhiêu trong số kW đó thực sự có sẵn.

Một Bộ Sưởi Thay Đổi Câu Hỏi

Một số hệ thống pin sử dụng các chiến lược làm nóng hoặc kiểm soát nhiệt để đưa các tế bào vào phạm vi sạc chấp nhận được.

Nếu có làm nóng, tôi sẽ không dừng lại ở:

Tự làm nóng: Có

Tôi sẽ hỏi:

Khi nào thì bắt đầu làm nóng?

Cái gì cung cấp năng lượng - pin, PV, hay lưới điện?

Nó tiêu thụ bao nhiêu năng lượng?

Mất bao lâu để làm ấm trong các điều kiện dự kiến?

Dòng sạc đầy có sẵn ngay lập tức sau khi đạt ngưỡng không?

Những câu hỏi này quan trọng vì việc làm nóng tiêu tốn năng lượng và thời gian.

Đối với một chủ nhà có khoảng thời gian giá thấp qua đêm dài, điều đó có thể dễ dàng thực hiện.

Đối với người có khoảng thời gian giá rẻ hai giờ, việc dành một phần thời gian đó để làm ấm pin có thể giảm đáng kể năng lượng có sẵn cho việc sạc.

Giới Hạn Xả Vẫn Quan Trọng

Thực tế rằng việc sạc ở nhiệt độ thấp cần được chú ý nhiều hơn không có nghĩa là xả không giới hạn.

Nhiệt độ lạnh cũng có thể giảm công suất có sẵn, tăng điện trở nội bộ, ảnh hưởng đến hành vi điện áp và kích hoạt giảm công suất BMS.

Vì vậy, tôi sẽ không bao giờ trích dẫn:

Xả hoạt động dưới mức đóng băng

như thể nó có nghĩa là:

Công suất xả đầy đủ được cung cấp ở mọi nhiệt độ trên mức thông số tối thiểu.

Đối với thiết kế dự phòng, người lắp đặt nên xác minh xem khả năng xả trong thời tiết lạnh có thể hỗ trợ các tải cần thiết hay không:

bơm nhiệt

máy bơm nước

làm lạnh

chiếu sáng

và các tải thiết yếu khác.

Một pin chứa đủ kWh vẫn có thể có giới hạn kW phụ thuộc vào nhiệt độ.

Những gì tôi sẽ kiểm tra trước khi báo giá một ắc quy cho một địa điểm lạnh

Đối với một hệ thống ESS Ruibit/Dawnice được lắp đặt trong một gara không được sưởi ấm, phòng tiện ích, hoặc vị trí ngoài trời, tôi muốn tài liệu mô hình chính xác cho:

Sau đó so sánh những giới hạn đó với công việc thực tế mà pin phải thực hiện.

Đối với việc tự tiêu thụ năng lượng mặt trời:

Nó có thể hấp thụ lượng dư thừa PV mùa đông dự kiến không?

Đối với việc sạc theo thời gian sử dụng:

Nó có thể nạp lại trong khoảng thời gian giá rẻ không?

Để dự phòng:

Nó có thể cung cấp tải cần thiết ở nhiệt độ pin mùa đông dự kiến không?

Đó là ba câu hỏi khác nhau.

Nhu cầu kích thước trong thời tiết lạnh cần cả kWh và kW phụ thuộc vào nhiệt độ

Một viên pin có thể có đủ năng lượng tích trữ cho ban đêm nhưng vẫn sạc quá chậm vào sáng hôm sau.

Nó có thể có đủ công suất biến tần danh nghĩa nhưng vẫn bị giới hạn bởi BMS vì các tế bào bị lạnh.

Và nó vẫn có thể xả trong khi việc sạc bị hạn chế.

Vì vậy, tôi sẽ không phê duyệt một hệ thống ESS gia đình ở khí hậu lạnh từ một dòng gọi làNhiệt độ hoạt động.

Kiểm tra các giới hạn sạc và xả một cách riêng biệt, xác định giá trị nào là thông số công bố và giá trị nào là tính toán suy diễn, sau đó kiểm tra các giới hạn đó với hồ sơ năng lượng mặt trời của địa điểm, khoảng thời gian giá và tải dự phòng. Trong thời tiết lạnh, công suất pin có thể sử dụng quan trọng không kém gì năng lượng pin có thể sử dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao một ắc quy LFP trong nhà có thể xả trong thời tiết lạnh nhưng không sạc bình thường?

Nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến sạc và xả theo cách khác nhau.Việc sạc có thể bị giảm hoặc chặn bởi BMS để quản lý rủi ro như lớp lithium, trong khi một số khả năng xả có thể vẫn khả dụng.

2. Phạm vi nhiệt độ hoạt động của ắc quy có nghĩa là công suất sạc đầy có sẵn trong toàn bộ phạm vi đó không?

Không. Phạm vi hoạt động được công bố không tự động có nghĩa làcông suất sạc và xả đầy đủcó sẵn ở mọi nhiệt độ. Kiểm tra các giới hạn nhiệt độ và dòng điện cụ thể cho mô hình.

3. Thời tiết lạnh có thể ảnh hưởng như thế nào đến việc sạc ắc quy ngoài giờ cao điểm?

Nếu BMS giảm công suất sạc, pin có thể không phục hồi đủ kWh trước khi khoảng thời gian giá thấp kết thúc.

4. Việc tự làm nóng của ắc quy có giải quyết được các vấn đề sạc ở nhiệt độ thấp không?

Nó có thể giúp đưa các tế bào vào khoảng sạc chấp nhận được, nhưng các nhà lắp đặt nên xác minhcông suất sưởi, thời gian làm ấm, logic điều khiển và khi dòng sạc cao hơn trở nên khả dụng.

5. Những gì mà các nhà lắp đặt nên kiểm tra cho một ắc quy trong nhà ở khí hậu lạnh?

Xác minhcác khoảng nhiệt độ sạc và xả, giới hạn dòng điện ở nhiệt độ thấp, cảm biến nhiệt độ BMS, khả năng sưởi, giới hạn biến tần và môi trường lắp đặt thực tế.