بطاريات الجهد العالي مقابل بطاريات الجهد المنخفض لتخزين الطاقة الشمسية

لا يُفيد جهد البطارية إلا عند النظر إليه كجزء من نظام التخزين ككل. فبطارية 48 فولت وبطارية 300 فولت قد تُخزّنان كمية طاقة متقاربة، إلا أنهما تُفرضان متطلبات كهربائية مختلفة تمامًا على العاكس وجانب التيار المستمر. وتختلف مستويات التيار، ومتطلبات الكابلات، وأجهزة الحماية، وتوصيلات الوحدات، وخيارات التوسعة باختلاف بنية الجهد المُختارة. وفي أنظمة تخزين الطاقة الشمسية بالبطاريات، عادةً ما تكون هذه الاختلافات العملية أهم من الملصق نفسه.

لا تُعدّ الفولتية العالية والمنخفضة تصنيفات ثابتة في جميع منتجات تخزين الطاقة الشمسية. فقد يستخدم مُصنّع نطاق تشغيل مختلفًا عن غيره، وتختلف تصميمات العاكسات بنفس الطريقة. عمليًا، يجب أن يتناسب جهد البطارية مع نطاق تشغيل العاكس والطاقة المتوقع أن يُنتجها النظام. وبناءً على ذلك، تُساعد ظروف التركيب وخطط السعة المستقبلية في تحديد ما إذا كان استخدام بنية ذات جهد منخفض أو مرتفع هو الأنسب.

ما الذي يجعل جهد البطارية الشمسية عالياً أو منخفضاً؟

يعمل نظام البطاريات منخفض الجهد عادةً بناقل تيار مستمر منخفض، وغالبًا ما تزيد سعته بإضافة وحدات بطاريات متوافقة بالتوازي. أما نظام البطاريات عالي الجهد فيبني ناقل تيار مستمر أعلى، وذلك عادةً عن طريق توصيل وحدات بطاريات متوافقة على التوالي ضمن نظام إدارة بطاريات متكامل.

تُعدّ الملصقات مفيدة عند مقارنة منتجات التخزين، لكنها لا تُحدّد نطاق جهد ثابتًا لكل نظام. ما يهمّ عمليًا هو نطاق التشغيل الفعلي للبطارية ومدى توافق هذا النطاق مع العاكس. كما يجب التحقق من العزل والحماية والمتطلبات الكهربائية المحلية وفقًا لجهد النظام الفعلي، وليس وفقًا لفئة التسويق.

تستخدم شركة Sunway كلا البنيتين في منتجاتها لتخزين الطاقة المنزلية. تجمع بعض الأنظمة بين بطاريات منخفضة الجهد مثبتة على الحائط ومحولات هجينة متوافقة. بينما تستخدم تكوينات أخرى وحدات عالية الجهد قابلة للتكديس مع منصات محولات مصممة لجهد أعلى على جانب البطارية. يخدم هذان النهجان تصميمات أنظمة مختلفة، ولا يمثلان خيارًا بسيطًا بين الأساسي والمتميز.

كيف يؤثر جهد البطارية على التيار؟

تتضح العلاقة بين الجهد والتيار بشكل أكبر عند ثبات القدرة. ولحساب التيار المستمر المبسط، يمكن كتابة العلاقة على النحو التالي:

P ≈ V × I

لنأخذ حملاً بقدرة 5 كيلوواط كمثال بسيط. عند جهد ناقل تيار مستمر نظري يبلغ 50 فولت، سيتطلب تزويد هذه القدرة تيارًا مقداره 100 أمبير تقريبًا. عند رفع جهد الناقل إلى 250 فولت، ينخفض ​​التيار إلى حوالي 20 أمبير. لن تتطابق أنظمة البطاريات الحقيقية مع هذه الأرقام المثالية تمامًا، لأن تغيرات الجهد أثناء التشغيل، بالإضافة إلى أن العاكس والأسلاك والبطارية تُضيف حدودًا وخسائر.

يمكن أن يؤدي انخفاض التيار إلى تغيير تصميم جانب التيار المستمر

عند نقل نفس القدرة بجهد أعلى، يقل التيار المار عبر دائرة التيار المستمر. وهذا بدوره يخفف الحمل على الكابلات، وقضبان التوصيل، والموصلات، وأجهزة التبديل. كما يقلل من الفقد المقاوم في أجزاء من الدائرة، مع العلم أن التحسن الفعلي يعتمد على حجم الموصل، وطوله، ومقاومته، وتيار التشغيل.

لا ينبغي الخلط بين هذه الميزة وكفاءة النظام الكلية. فالبطارية عالية الجهد تعمل عبر عاكس كهربائي ومكونات كهربائية أخرى، ولكل منها فقدها الخاص. وتؤثر مقاومة البطارية، وطول الكابل، ومراحل التحويل، ودرجة الحرارة، ونقطة التشغيل، جميعها على النتيجة النهائية. ويمكن أن يُسهم جهد البطارية الأعلى في جزء من التصميم دون أن يجعل النظام بأكمله أكثر كفاءة تلقائيًا.

لا يُعد التيار العالي بالضرورة مشكلة تصميمية.

لا يُعدّ نظام الجهد المنخفض غير فعال بطبيعته أو غير مناسب لمستويات الطاقة المفيدة. فإذا صُمّم العاكس والبطارية للتيار المطلوب، يمكن للنظام أن يعمل بكفاءة ضمن نطاقه المُصمّم. ولكن مع ارتفاع الطاقة، قد يحتاج جانب التيار المستمر إلى موصلات أكثر سمكًا، أو موصلات تيار أعلى، أو مسارات بطارية إضافية متوازية. وتُعدّ هذه المتطلبات العملية جزءًا من تصميم النظام.

لذلك يصبح جهد البطارية أكثر منطقية عند النظر إليه جنبًا إلى جنب مع طاقة النظام والتيار المطلوبين، بدلاً من تقييمه كمواصفة مستقلة.

كيف تختلف أنظمة البطاريات ذات الجهد العالي عن أنظمة البطاريات ذات الجهد المنخفض؟

يظهر أحد الاختلافات الرئيسية في طريقة توصيل وحدات البطارية وإدارتها.

توصيلات متسلسلة جهد البناء

عند توصيل وحدات بطاريات متطابقة على التوالي، تتجمع جهودها بينما تبقى سعة الأمبير-ساعة للسلسلة ثابتة. لذا، قد تستخدم مجموعة بطاريات عالية الجهد عدة وحدات موصولة على التوالي للوصول إلى نطاق تشغيل البطارية المطلوب للعكس.

يجب أن يشرف نظام إدارة المباني (BMS) على كامل النظام. يجب أن يظل عدد الوحدات، وحدود الجهد، والبرامج الثابتة، والاتصالات، واستراتيجية الموازنة متوافقة عبر النظام.

تساهم التوصيلات المتوازية في زيادة السعة عند نفس الجهد

عند توصيل وحدات البطاريات المتوافقة على التوازي، يبقى جهد النظام ثابتًا تقريبًا بينما تزداد سعة الأمبير-ساعة المتاحة. هذا التصميم شائع في العديد من أنظمة تخزين الطاقة منخفضة الجهد.

للتوسعة المتوازية حدودٌ أيضاً. يجب مراعاة توزيع التيار، وتناظر الكابلات، والحماية، والتواصل بين الجهاز الرئيسي والتابع، والحد الأقصى لعدد وحدات البطاريات المعتمدة. لا ينبغي أبداً إضافة البطاريات بتوليفات عشوائية لمجرد تشابه جهدها الاسمي.

لماذا تُعدّ توافقية محول البطارية مهمة؟

لا يقتصر توافق محول البطارية على مجرد مطابقة قيمة الجهد. بل يجب أن تعمل البطارية والمحول ضمن حدود كهربائية واتصالية متوافقة.

قبل دمج البطارية والعاكس، تحقق مما يلي:

• نطاق جهد تشغيل البطارية
• نطاق جهد دخل البطارية للعكس
• أقصى تيار للشحن والتفريغ
• حدود طاقة البطارية والعاكس
• بروتوكول اتصال نظام إدارة المباني
• دعم CAN أو RS485 عند الحاجة
• الكمية المسموح بها من الوحدات أو السلاسل
• متطلبات البرامج الثابتة والتوافق المعتمدة
• وضع التشغيل الاحتياطي، إذا كان النسخ الاحتياطي جزءًا من المشروع

تُوضح منصة العاكس ثلاثي الأطوار عالي الجهد من صن واي أهمية توافق نطاق جهد تشغيل العاكس مع مجموعة البطاريات المختارة. تعمل منصة SW3-30KHP3EU2 ضمن نطاق جهد يتراوح بين 150 و800 فولت. وبالمثل، تتميز منصات العاكس منخفضة الجهد بحدود تيار الشحن والتفريغ الخاصة بها، والتي يجب التحقق منها كجزء من تصميم النظام الكامل.

يُعدّ نطاق الجهد المتوافق ضروريًا، ولكنه غير كافٍ. فإذا لم يكن اتصال نظام إدارة البطارية مدعومًا، أو تم تجاوز تكوين البطارية المسموح به، أو لم تتوافق حدود التيار، فقد لا يقوم النظام بشحن البطارية أو تفريغها أو حمايتها على النحو المنشود.

هل يعني ارتفاع جهد البطارية دائمًا كفاءة أفضل؟

لا. يمكن لزيادة جهد البطارية أن تقلل التيار لنفس القدرة، وهذا قد يقلل من الفقد المقاوم في أجزاء من مسار التيار المستمر. لكن كفاءة النظام هي نتيجة البنية الكهربائية الكاملة.

قد يفقد نظام الجهد العالي بعض الطاقة عبر البطارية، والعاكس، وأجهزة التبديل، والأسلاك، وأحمال الاستعداد، ونظام إدارة الحرارة. كما يمكن لنظام الجهد المنخفض المصمم جيدًا أن يعمل بكفاءة ضمن نطاق الطاقة المخصص له.

لذا، فإن المقارنة الأفضل تعتمد على تفاصيل كل مشروع. راجع مستوى الطاقة المتوقع، ومسافة الكابل، وأداء العاكس، وجهد التشغيل، ونمط الشحن، وقيود التركيب. لا تعتمد على بيانات الجهد المذكورة كبديل لبيانات كفاءة النظام.

كيف تؤثر مستويات الجهد الكهربائي على التمدد والتوصيلات والتركيب؟

تؤثر بنية الجهد على كيفية نمو النظام وما يحتاجه المثبت لإدارته.

يجب أن يتبع التوسع التصميم المعماري الأصلي

يمكن توسيع بطارية الجهد العالي القابلة للتكديس عادةً بإضافة وحدات متوافقة إلى مجموعة مُدارة على التوالي. أما بنك بطاريات الجهد المنخفض، فيمكن توسيعه من خلال وحدات متوازية معتمدة. كلا النهجين قابلان للتوسيع، لكنهما ليسا بلا حدود.

ينبغي مراعاة التوسع المستقبلي قبل التركيب الأولي. تحقق من الحد الأقصى لعدد الوحدات، وسعة نظام إدارة المباني، ونطاق جهد العاكس، والحد الأقصى للتيار، ومساحة الأرضية، وعناوين الاتصال، ومسارات الكابلات، ومعدات الحماية.

يُحدد الجهد والتيار أولويات تركيب مختلفة

يتطلب الجهد العالي للتيار المستمر مزيدًا من الاهتمام بالعزل، والفصل، والتحويل، والمسافات الكهربائية، وإجراءات الخدمة الآمنة. كما يجب أن تلتزم أعمال التركيب بالمتطلبات التي تنطبق على جهد النظام الفعلي.

في الأنظمة ذات الجهد المنخفض، يكون الإجهاد الناتج عن الجهد أقل، لكن التيار قد يصبح كبيرًا مع زيادة القدرة. عندها يصبح حجم الكابل، ومقاومة الأطراف، والحماية من التيار الزائد، وجودة التوصيل عوامل بالغة الأهمية.

لا يمكن اختزال السلامة إلى "جهد عالي مقابل جهد منخفض". فهي تعتمد على نظام البطارية الكامل، والعلبة، ونظام إدارة البطارية، وتصميم الحماية، وجودة التركيب، والمتطلبات الكهربائية المعمول بها.

ما هي بنية جهد البطارية المناسبة لمشاريع تخزين الطاقة الشمسية المختلفة؟

لا يوجد خط فاصل عالمي يصبح عنده تصميم معماري واحد هو الإجابة الصحيحة.

قد يكون تخزين الطاقة بجهد منخفض عمليًا عندما يستخدم المشروع عاكسًا متوافقًا بجهد منخفض، وتكون الطاقة المطلوبة معتدلة، ويتناسب توسيع البطارية بالتوازي مع التصميم، ويفضل التركيب ناقل بطارية بجهد منخفض. مجموعة ESS السكنية يشمل ذلك تكوينات الجهد المنخفض والجهد العالي لتلبية متطلبات السكن المختلفة والمواقع الصغيرة.

قد تكون البطارية ذات الجهد العالي لتخزين الطاقة الشمسية خيارًا أفضل عندما يتم تصميم العاكس حول نطاق بطارية تيار مستمر أعلى، أو عندما تجعل طاقة المشروع تيار التيار المستمر المنخفض مفيدًا، أو عندما تشكل مجموعة معيارية متصلة على التوالي جزءًا من البنية المقصودة.

يبقى القرار النهائي مرتبطًا بالمشروع نفسه. فحمل الطاقة الاحتياطي، وطاقة شحن الألواح الشمسية، وتصميم العاكس، والربط بالشبكة، ومساحة التركيب المتاحة، والتوسعات المخطط لها، كلها عوامل تؤثر على اختيار التصميم الأمثل. ولا تُصنّف المشاريع السكنية تلقائيًا ضمن فئة الجهد المنخفض، تمامًا كما لا تُصنّف أنظمة التخزين الكبيرة تلقائيًا ضمن فئة الجهد العالي. لذا، ينبغي أن يكون التصميم الكهربائي هو المعيار الأساسي للاختيار.

كيف تعمل بطارية الجهد العالي القابلة للتكديس في نظام حقيقي؟

يساعد مثال منتج حقيقي في توضيح كيفية ارتباط بنية الجهد بالتوسع المعياري. صنواينحن نقدم أنظمة تخزين الطاقة السكنية والتجارية والصناعية وأنظمة تخزين الطاقة للمرافق، بينما يتغير تصميم البطارية مع حجم المشروع ومتطلبات الطاقة وتصميم العاكس.

ال نظام تخزين الطاقة عالي الجهد قابل للتكديس يستخدم هذا النظام بطاريات LFP معيارية ضمن بنية قابلة للتكديس عالية الجهد. توفر كل وحدة بطارية سعة 5 كيلوواط/ساعة عند جهد 51.2 فولت وسعة 100 أمبير/ساعة. يمكن دمج ما يصل إلى عشر وحدات متوافقة في تكوين النظام الحالي، ليصل إجمالي سعة التخزين إلى 50 كيلوواط/ساعة. تتم إدارة البطارية من خلال نظام إدارة البطارية (BMS)، مع توفر بروتوكولي CAN وRS485 للتواصل مع الأجهزة المتوافقة. يعتمد النظام على التبريد الطبيعي، وهو مصمم لتحمل 6000 دورة شحن وتفريغ.

يُظهر التصميم المعياري كيف يمكن تجميع وحدات البطاريات المتوافقة في منصة تخزين ذات جهد أعلى مع الحفاظ على الإشراف المركزي على البطاريات والتواصل مع العاكس. هذا لا يعني أن الجهد العالي هو الخيار الأفضل دائمًا.

لا يزال يتعين مطابقة العاكس الصحيح، وعدد الوحدات المسموح به، وحدود الشحن والتفريغ، وبيئة التركيب، ووضع التشغيل مع المشروع.

اختر بنية النظام قبل اختيار عدد البطاريات

إنّ الطريقة الأمثل لمقارنة أنظمة البطاريات ذات الجهد العالي مقابل أنظمة البطاريات ذات الجهد المنخفض هي البدء بالقدرة المطلوبة، وسعة الطاقة، ومنصة العاكس، وخطة التوسع. عندها يصبح الجهد جزءًا من بنية النظام بدلًا من كونه مواصفة تسويقية تُؤخذ في الاعتبار بشكل منفصل.

شاركنا طراز العاكس الخاص بك، وسعة التخزين المستهدفة، وأحمال النسخ الاحتياطي، وطاقة الخلايا الكهروضوئية، وتكوين الشبكة، وخطة التوسع المستقبلية. راجع إعدادات البطارية والعاكس لديك قبل تحديد جهد البطارية أو عدد الوحدات.

التعليمات

س: هل البطارية ذات الجهد العالي دائماً أكثر كفاءة من البطارية ذات الجهد المنخفض؟

ج: لا. يؤدي الجهد العالي عمومًا إلى تقليل التيار لنفس القدرة، ويمكن أن يقلل من الفقد المقاوم في أجزاء من دائرة التيار المستمر. ومع ذلك، لا تزال الكفاءة الإجمالية تعتمد على البطارية، والعاكس، والأسلاك، ومراحل التحويل، ودرجة الحرارة، وظروف التشغيل.

س: هل يمكن استخدام بطارية ذات جهد عالٍ مع أي محول طاقة شمسية؟

ج: لا. يتطلب توافق عاكس البطارية مطابقة نطاق جهد البطارية الخاص بالعاكس، وحدود تيار الشحن والتفريغ، واتصال نظام إدارة البطارية المدعوم، وتكوين الوحدة المسموح به، والبرنامج الثابت، وأنماط التشغيل. ولا يُعدّ تشابه الجهد الاسمي وحده دليلاً على التوافق.

س: هل يمكنني توسيع نظام البطاريات الشمسية لاحقاً؟

ج: غالبًا نعم، إذا كان النظام مصممًا للتوسع المعياري. يجب التأكد من عدد الوحدات المسموح به، وبنية التوصيل التسلسلي أو المتوازي، وحدود نظام إدارة البطارية، ونطاق العاكس، وإعدادات الاتصال، والحماية، ونوع البطارية قبل إضافة أي سعة.