Тонкости подбора аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания

Главная

Пресс-центр

Технические статьи

Тонкости подбора аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания

30.04.2021

Солнечная энергетика

Свинцово-кислотные АКБ

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Рассмотрим методику подбора аккумуляторов для ИБП по разрядным таблицам. Процесс строится исходя из параметров мощности, но не по показателям емкости! Метод подбора по емкости на коротких временах разряда может давать погрешность в расчетах, которая доходит до 30% от расчетного времени.

Исходные данные для расчета:

• Мощность ИБП (P_ибп): 500 кВА

• Время автономной работы /Время резервирования: 10 минут

• Срок службы батарей: 10 лет

• Номинальное напряжение инвертора: 480 В DC

• Конечное напряжение инвертора: 396 В DC

• Коэффициент мощности cos(φ): 0,8

• КПД инвертора (КПД

  инв): 94 %

• Ток и напряжение на выпрямителе: рассчитывается

• Температура окружающей среды: 20º С

• Требования к вентиляции: рассчитывается

• Размещение АКБ: на стеллажах

Этапы расчета:

• Пересчет полной мощности в эффективную мощность батареи:
  P_бат = (Pибп * cos(φ)) / КПД_инв = (500 * 0,8) kВт / 0,94 = 425,53 kВт
• Расчет необходимого числа элементов батареи N:
  N = U_ном / 2 В/эл-т = 480В / 2 В/эл-т = 240 элементов (40 АКБ по 12 В – «линейка»)
  
• Расчет необходимой мощности на один элемент батареи P_эл-т:
  P_эл-т = P_бат / N = 425,53 kВт / 240 = 1773 Вт
• Расчет P_эл-т при параллельном соединении линеек аккумуляторов:
  1 Линейка (40): P_эл-т = 1773 Вт
  2 Линейки (40║40): P_эл-т = 886,5 Вт
  3 Линейки (40║40║40): P_эл-т = 591,0 Вт
  4 Линейки (40║40║40║40): P_эл-т = 443,3 Вт
  5 Линеек (40║40║40║40║40): P_эл-т = 354,6 Вт
  
• Выбор подходящего аккумулятора по таблице разряда постоянной мощностью:
  
• Выбран 5 х 40 HR 12-100.
• Ток и напряжение на выпрямителе:
  Ограничение зарядного тока при С₁₀ :
  I₁₀ = 5 * 100 Aч / 10 ч = 50 A
  Напряжение «плавающего» заряда:
  U_зар = 2,25 В/эл-т * 240 эл-тов = 540 В DC

Конечно, подобным образом подбирать аккумулятор затруднительно. Да и разрядные таблицы не всегда есть под рукой. Поэтому, специалистами ENERGON в помощь своим партнерам и клиентам был разработан специальный  калькулятор, который размещается на нашем сайте.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Все статьи

Литиевые АКБ

07 марта 2023

Литий-ионные аккумуляторные батареи

15 апреля 2022

Интервью Д.

Д. Кондратьева в журнале “Генеральный директор”

09 апреля 2022

Интервью Антона Петрова журналу «Электроцех»

Солнечная энергетика

28 декабря 2021

Борис Корбан и Евгений Демидов пообщались с редакцией портала Agrotrend.

ru

Солнечная энергетика

Свинцово-кислотные АКБ

30 апреля 2021

Тонкости подбора аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания

Свинцово-кислотные АКБ

24 марта 2021

Умные свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA

Солнечная энергетика

16 марта 2021

Двусторонние модули.

Реальное увеличение генерации и самая низкая нормированная стоимость электроэнергии

Свинцово-кислотные АКБ

Решения для ЦОД

16 мая 2019

Батареи для ЦОДов: пора выбирать литий-ионные

Параметры зарядки и разрядки аккумуляторной батареи

Основная функция аккумуляторной батареи в фотоэлектрической системе заключается в обеспечении питания, когда другие источники энергии недоступны, и, следовательно, батареи в фотоэлектрических системах будут испытывать непрерывные циклы зарядки и разрядки. На все параметры батареи влияет цикл зарядки и перезарядки батареи.

Состояние заряда батареи (BSOC)

Ключевым параметром батареи, используемой в фотоэлектрической системе, является состояние заряда батареи (BSOC). BSOC определяется как доля общей энергии или емкости батареи, которая была использована, по сравнению с общей суммой, доступной от батареи.

Состояние заряда батареи (BSOC или SOC) показывает отношение количества энергии, запасенной в данный момент в батарее, к номинальной номинальной емкости. Например, для батареи с 80% SOC и емкостью 500 Ач энергия, запасенная в батарее, составляет 400 Ач. Распространенным способом измерения BSOC является измерение напряжения батареи и сравнение его с напряжением полностью заряженной батареи. Однако, поскольку напряжение батареи зависит от температуры, а также от уровня заряда батареи, это измерение дает лишь приблизительное представление о степени заряда батареи.

Глубина разрядки

Во многих типах аккумуляторов полная энергия, хранящаяся в аккумуляторе, не может быть изъята (другими словами, аккумулятор не может быть полностью разряжен) без серьезного и часто непоправимого повреждения аккумулятора. Глубина разряда (DOD) батареи определяет долю мощности, которая может быть изъята из батареи. Например, если DOD батареи указан производителем как 25%, то нагрузка может использовать только 25% емкости батареи.

Почти все батареи, особенно для возобновляемых источников энергии, оцениваются по емкости. Однако фактическая энергия, которую можно извлечь из батареи, часто (особенно для свинцово-кислотных батарей) значительно меньше номинальной емкости. Это происходит потому, что, особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов, извлечение из аккумулятора полной емкости резко сокращает срок службы аккумулятора. Глубина разряда (DOD) — это часть емкости батареи, которую можно использовать от батареи, и она указывается производителем. Например, батарея 500 Ач с глубиной разряда 20% может обеспечить только 500 Ач x 0,2 = 100 Ач.

Ежедневная глубина разрядки

Помимо указания общей глубины разрядки, производитель батареи также обычно указывает дневную глубину разрядки. Ежедневная глубина разряда определяет максимальное количество энергии, которое может быть извлечено из батареи в течение 24 часов. Как правило, в крупномасштабной фотоэлектрической системе (например, в удаленном доме) банк батарей по своей природе имеет такой размер, что ежедневная глубина разряда не является дополнительным ограничением. Тем не менее, в небольших системах, которые имеют относительно небольшое количество дней хранения, может потребоваться расчет дневной глубины разряда.

Скорость заряда и разряда

Обычный способ определения емкости аккумулятора заключается в предоставлении емкости аккумулятора как функции времени, необходимого для полной разрядки аккумулятора (обратите внимание, что на практике аккумулятор часто не может быть полностью разряжен). Обозначение для указания емкости батареи таким образом записывается как Cx, где x — это время в часах, необходимое для разрядки батареи. C10 = Z (также пишется как C10 = xxx) означает, что емкость батареи равна Z, когда батарея разряжается за 10 часов. При уменьшении вдвое скорости разрядки (и увеличении времени разрядки батареи вдвое до 20 часов) емкость батареи возрастает до Y. Скорость разряда при разрядке батареи за 10 часов находят путем деления емкости на время. Следовательно, C/10 — это скорость заряда. Это также может быть записано как 0,1C. Следовательно, характеристика C20/10 (также обозначается как 0,1C20) представляет собой скорость заряда, полученную, когда емкость батареи (измеряемая при разрядке батареи за 20 часов) разряжается за 10 часов. Такие относительно сложные обозначения могут возникать, когда в течение коротких периодов времени используются более высокие или более низкие тарифные ставки.

Скорость зарядки в амперах выражается в количестве заряда, добавляемого батареей в единицу времени (т. е. в кулонах/сек, что является единицей измерения ампер). Скорость заряда/разряда можно указать напрямую, указав силу тока – например, аккумулятор можно заряжать/разряжать при токе 10 А. Однако чаще скорость зарядки/разрядки задают, определяя время, необходимое для полностью разрядить батарею. В этом случае скорость разряда определяется емкостью батареи (в Ач), деленной на количество часов, необходимых для зарядки/разрядки батареи. Например, батарея емкостью 500 Ач, которая теоретически разряжается до напряжения отключения за 20 часов, будет иметь скорость разряда 500 Ач/20 ч = 25 А. Кроме того, если батарея представляет собой батарею 12 В, то мощность подается на нагрузку 25А x 12В = 300Вт. Обратите внимание, что аккумулятор только «теоретически» разряжается до максимального уровня, поскольку большинство практических аккумуляторов не могут быть полностью разряжены без повреждения аккумулятора или сокращения срока его службы.

Режимы зарядки и разрядки

Каждый тип батареи имеет определенный набор ограничений и условий, связанных с ее режимом зарядки и разрядки, и многие типы батарей требуют определенных режимов зарядки или контроллеров заряда. Например, никель-кадмиевые аккумуляторы перед зарядкой следует почти полностью разряжать, а свинцово-кислотные аккумуляторы никогда не следует полностью разряжать. Кроме того, напряжение и ток во время цикла зарядки будут разными для каждого типа батареи. Как правило, зарядное устройство или контроллер заряда, предназначенные для одного типа аккумуляторов, нельзя использовать с другим типом.

Рассчитать батарею

Факторы

Основной и уж точно самый наиболее важным фактором является нагрузка, которую вы ожидаете от своих аккумуляторов. магазин. Используя ватты нагрузки, которые вы рассчитали для своей ежедневной электрической нагрузок, преобразуйте это в меру измерения аккумуляторных батарей. Аккумуляторные батареи измеряются в ампер-часах (Ач).

Ампер-часы

На примере 157.4 Ватт-часы в день со страницы «Начало работы» и с учетом массива батарей. будет 12 вольт, вы получите 13,1 ампер-часа. Математика как и раньше, на этот раз мы делим ватт-часы на батарею напряжение ( 157,4 12 В = 13,1 Ач)

Накладные расходы системы

Каждый раз, когда вы конвертируете электричество, как от солнечных батарей, в напряжение батареи, которое вы фактически конвертируете солнечная энергия (электричество) для хранения химических веществ (батареи). Транспортировка питание по проводам и соединениям вы теряете силу . Используя опыт, немного математики и отраслевые слухи, мы используем коэффициент потерь 20%. для аккумуляторов и 2% для эффективного контроллера заряда солнечной батареи. Провода и соединения – это еще 5% потерь при низком напряжении и 2% потерь при 120В. проводка. Фактор потери батареи должен учитываться при хранении батареи. Мы называем эту часть расчета требуемой ежедневной нагрузкой Ач. Если мы используем 25% (для батареи плюс потери контроллера заряда) теперь нам требуется 15,7 Ач ( 13,1 Ач X (1+25%) = 16,4 Ач.)

Резервные дни

Все было бы хорошо, если бы солнце гарантированно сияли одинаково каждый день. Теперь нам нужно учесть, сколько дней емкости, которую вы хотите, чтобы ваши батареи держались до тех пор, пока солнце не выйдет из-за облака или вам нужно включить генератор. Предположим, вы хотите 2 полтора дня резервного времени. Это увеличит ваше требование до 14 Ампер-часы батареи (15,7 ампер-часов X 2,5 дня = 41 ампер-час) батарея с расчетным резервом.

Старение батареи

Ваши батарейки, если их правильно взять уход будет иметь много лет жизни. Тем не менее, батареи стареют времени и теряют часть своего потенциала. Потому что массив батарей будет работать на уровне самой слабой батареи установка новых батарей в старую батарею массив – пустая трата (см. добавление батарей ). Лучше всего учитывать потери сейчас, так как это также поможет вам держите DOD на низком уровне (скоро! читайте дальше!). Это не неразумно использовать коэффициент 20% для учета старения батареи, поэтому ваша батарея требование теперь доходит до 49.2 Ач. (41 А·ч X (1+20%) = 49,2)

Температура батареи

Поскольку они основаны на батареи электрохимического процесса теряют мощность на морозе. Если вы собираетесь используйте вашу систему зимой или в межсезонье и храните ее снаружи или в неотапливаемом помещении ваши батареи нужно снизить рейтинг. Если вы используете аккумуляторы круглый год, это важный фактор. Большинство производителей аккумуляторов предоставляют таблицы понижения номинальных характеристик, основанные на от температуры батареи. Мы пока опустим этот фактор из нашего примера. потому что многие из вас используют свои системы только в летний и межсезонье (см. снижение номинальных значений температуры).

Глубина разряда (DOD) это очень важно!

DOD мера того, насколько глубоко батарея разряжена. Когда батарея заряжена на 100%, DOD равен 0%. Ампер-часы, снятые с полностью заряженного элемента или батареи, выражают как процент от номинальной мощности. Например, если 25 Ач убрать из 100 Ач батарея, ее глубина разряда составляет 25%, а батарея находится в состоянии 75% заряда.

ОК, определение принято заботьтесь о том, почему DOD является важной частью расчета емкости батареи? Сначала другое определение:

Цикл – это период разряд и перезарядка называется одним циклом. Аккумулятор цикл — это один полный цикл разрядки и перезарядки. Обычно считается, разряжаться от 100% до 20% DOD, а затем обратно до 100%. Один из аккумуляторов Показатели производительности — это мера ожидаемого количества циклов, которые он может выполнить. доставлять.

Чем больше среднее значение глубина разряда, тем короче срок службы. Будьте осторожны, глядя на рейтинги, в которых указано, сколько циклов рассчитано на батарею ибо, если он также не указывает, насколько глубоко он разряжается. Батарея, которая рассчитан на 20-летнюю ожидаемую продолжительность жизни, если разряжаться только на 15%, может иметь 5-летний срок службы. ожидаемая продолжительность жизни при разряде до 50%. Обычно номиналы аккумуляторов указаны в Ач и публикуются до 100 % разряда. Уровень разряда, которого следует избегать. (осторожно опять некоторые компании назовите свои батареи из расчета 100 часов на разряд! более длительное время разряда, например. 100 часов тем больше ампер часов можно выжать от батареи. Номинальные характеристики батареи следует сравнивать при 20-часовой скорости разрядки для автономные цели.)

Вот факт; Если скажем аккумулятор 100 Ач, разряженный до 100% опубликовано до последних 100 циклов, однако, он прослужит 400 циклов при разряде до 50% и еще дольше при разряде до 35% ДОД. Прежде чем мы пойдем дальше с размерами вашей батареи, давайте посчитаем для ДОД.
   100 А·ч при 100 циклах при 100 % = 10 000 А·ч разряда в течение срока службы батарея. (100 циклов X 100 А·ч = 10 000 А·ч.)
   100 А·ч с 400 циклами при 50 % = 20 000 А·ч разряда в течение срока службы батарея (400 циклов X 50 Ач = 20 000 Ач)
     При 400 циклах работы батареи в 4 раза больше, чем В 2 раза больше мощности над его сроком службы!

вернуться к размеру батареи…

Расчет размера при 50% DOD

При 50% разрядке аккумулятора требуемый размер составляет 98,4 А·ч. (49,2 Ач 50% = 98,4 Ач)

ОБЗОР РАСЧЕТОВ

Мы начали с ежедневного использование 157 Вт или 13,1 Ач при 12 В и в итоге потребовалось 98,4 Ач. емкость. По этому вы можете оценить, сколько систем рассчитано на карманные книги людей не к требованиям конфигурации системы.

Циничное отступление: слишком много клерков склонны продавать то, что клиент может себе позволить, прекрасно зная, что вы вернитесь позже с открытым кошельком, чтобы купить больше.