户用储能系统中的电池的配置

户用储能系统中的电池如何配置

一. 电池类型的选择

随着电池技术发展和成本的快速下降z 目前在户用储能项目中z 锂电池已 成为主流选择,新增化学电池市场占有率达95%以上。

【解读】相比铅酸电池，锂电池具有效率高、循环寿命长、电池数据精 确,—致性高等优势。

二. 电池容量设计常见四大误因

1. 只根据负载功率和用电量选择电池容量

电池容量设计中，负载情况是最重要的参考因素。但电池充放电能力、储 能机的最大功率、负载的用电时段等同样不容忽视。

2、电池的理论容量和实际容量

液潦电述

2000-2017年全球化学储能技术分布

铅酸电池

2017年全球新増化学储能技术分布

通常,电池手册上面标汪的是电池的理论容量z也就是在理想状态下,电池从SOC100%到SOCO%时电池能够释放的最大电量。

而在实际的应用中,考虑到电池寿命,不允许放电到SOCO% ,会设置保

护电量。

SOC保护

电池保护电量

3. 电池容量选择越大趣好

在实际应用中，要考虑电池使用率。如果光伏系统容量较小,或负载用电量较大,电池无法充满即造成浪费。

4. 电池容量设计完美契合

由于过程损耗的原因,电池放电量小于电池存电量,负载耗电量小于电池放电量。忽视效率损耗很可能造成电池供电不足的现氨

纟E 件功率充电：电迪充电效率

-T — 电迪供负载：电迪放电效率岌逆变效率孩负裁端效率 u

E.不同应用场景下的电池容量设讯

本文主要介绍三种常见应用场景下的电池容量设计思路：自发自用（电费 较高或没有补贴）、峰谷电价、备用电源（电网不稳定或有重要负载）。

1. "自发自用"

由于电价较高或者光伏并网补贴较低（无补贴）,安装光伏储能系统以降 低电费支出。

•假设电网稳定,不考虑离网运行 •光伏只是为了降低电网用电量 •—般白天光照比较充足

最理想状态是,光伏+储能系统能够完全覆盖家庭用电。但是这种情况很 难实现。所以我们综合考虑投入成本和用电情况，可以选择根据家庭平均日用 电量（kWh ）来选择电池的容量（默认光伏系统能量充足）。设计逻辑如下:

电网

负载

组件

逆变

匚 匚

电池

如果能够准确搜集用电规律,结合储能机管理设置,可以尽量提高系统利 用率。 二.峰谷电价

峰谷电价的结构大致如下图所示,17 : 00-22 : 00为用电高峰期：

基>旺

■

时间

17:00

22:00

白天用电量少（光伏系统可基本覆盖）,

在用电高峰期,则需要保证至少 —半以上的电量由电池供电，减少电费支出。

假设高峰期平均日用电量：20kWh 其设计思路如下:

以高峰时期的总用电量为基础计算出电池容量的最大需求值。然后根据光 伏系统的容量和投资的效益在该区间内找到一个最佳电池电量。

三、电网不稳定地区一一备用电源

主要应用在电网不稳定地区或有重要负载的情境中。2017年初,固德威曾 经设计过一个东南亚的项目,具体情况如下：

•应用场地：养鸡场,考虑光伏可铺设面积,大概可以装5-8KW 组件

•重要负载：护换气风扇,单个风扇的功率550W （如果换气扇不工作,养 鸡棚内供氧不足）

•电网情况:电网不稳定,不定时停电,最长停电时长3~4小时

•应用要求：电网正常情况下,电池优先充电；电网停电时,电池+光伏保 证重要负载（风扇）正常运行

在选择电池容量时,需要考虑的就是电池在离网情况下单独供应所需要的 电量（假设晩间停电，无PV ）。

序号

用电器|

功率 数量 总功率（W ） 用电时间 预计离网最长时间

| 1

换气风机 550W 4

2200W

24小时 3〜4小时

其中离网时的用电总功率和离网预计时间是最关键的参数。以停电预计的 最长时间

4小时来计算,具设计思路可参考:

> lOkWh

I 考虑DOD 、施电疑

> lOkWh

數留一^2星

这个案例中的重要负载很单一,设计过程相对简单。如果系统中有其他重要负载，需要全部列出(如下例)然后根据全天最长连续停电时长内最大的用电负载功率和用电量,最后确定需要的电池容量。

1.光伏系统容量

假定

•电池全部由光伏充电

•储能机给电池充电的最大功率为5000W

•每天日照小时数为4h

那么：

① 在电池作备用电源的模式下,有效容量800Ah 的电池在理想状态下充满 平均需要:

800Ah/100A/4h=2 天

② 在自发自用的模式下，假定系统每天在4个小时内平均以3000W 给电 池充电。有效容量800Ah 的电池充满（不放电的情况下）需要：

8OOAh*5OV/3OOO=13 天

无法满足负载日常用电。而在常规自发自用的系统下,电池无法充满。

2、电池冗余设计

前文提到的三种应用场景中均提到,由于光伏发电存在不稳定性、线损、 无效放电、电池老化等造成效率损失z 在电池容量设计时,需要保留一定余 量。

电池余量的设计比较自由，设计者可以根据自身系统设计的实际情况综合 判定。

设计电量 设计余量 保护电量