Как уровень заряда батареи (SOC) и глубина разряда влияют на полезную энергию батареи?

Аккумулятор с маркировкой 10 кВт·ч не обязательно будет использовать все 10 кВт·ч при каждом разряде. Доступное количество энергии зависит от допустимого диапазона заряда, глубины разряда, настроек резерва, состояния аккумулятора и ограничений, установленных системой управления аккумулятором.

Это различие важно в системах хранения энергии, поскольку номинальная емкость, полезная энергия и энергия, зарезервированная для резервного питания, — это не одно и то же. Практическое сравнение начинается с разделения параметров SOC, DoD и резерва, вместо того чтобы рассматривать номинальную емкость как полностью доступную энергию.

Что такое уровень заряда батареи?

Уровень заряда (SOC) описывает, сколько заряда остается в батарее относительно ее доступной емкости в данный момент. Батарея со 100% SOC находится вблизи верхнего рабочего предела, определенного системой. При 50% SOC остается примерно половина доступного заряда. При низком уровне SOC система управления батареей (BMS) может ограничить дальнейший разряд до того, как элементы достигнут опасного предела.

Уровень заряда батареи (SOC) — это оценочное значение, а не величина, считываемая датчиком напрямую. Система управления батареей (BMS) использует измеренные значения тока, напряжения, температуры, модели батарей и данные калибровки для его оценки. Эта оценка также может изменяться по мере старения батареи или изменения условий эксплуатации по сравнению с условиями, использованными для калибровки.

Уровень заряда батареи (SOC) отличается от состояния батареи (Battery Health).

Показатель SOC отвечает на вопрос: «Сколько заряда осталось?» Показатель состояния здоровья (SOH) отвечает на другой вопрос: как текущее состояние батареи соотносится с ее прежним или номинальным состоянием. Батарея может показывать высокий показатель SOC, но при этом иметь меньшую общую емкость, чем была у новой батареи.

Разделение этих двух понятий позволяет избежать распространенной ошибки при считывании данных мониторинга. Полностью заряженная батарея не обязательно означает, что батарея сохранила свою первоначальную энергетическую емкость.

Что означает глубина сброса?

Глубина разряда (DoD) описывает, какая часть емкости батареи была использована за определенный период разряда. В упрощенном примере, батарея, которая начинает работу со 100% SOC и останавливается на 20% SOC, использовала 80% глубины разряда.

Таким образом, SOC и DoD описывают рабочий диапазон с разных точек зрения. SOC фокусируется на том, что осталось в данный момент времени; DoD фокусируется на том, сколько было удалено за весь период сброса.

Это различие становится особенно важным в реальных системах, которые не всегда начинают работу со 100% заряда. Батарея может начать вечерний разряд с 85%, остановиться на 25% и при этом иметь запас для резервного питания. В этом случае рабочий диапазон имеет большее значение, чем простое сокращение «100 минус SOC».

Почему номинальная емкость батареи отличается от полезной энергии?

Номинальная или номинальная энергия описывает заявленную емкость батареи при определенных условиях. Это полезный ориентир, но он не означает, что все значения доступны для всех режимов работы.

Система управления батареей (BMS) обычно поддерживает напряжение и уровень заряда элементов в допустимых пределах. Часть энергии может также резервироваться для резервного питания, защиты от неисправностей или для последующих рабочих событий. Температура, ток, старение и состояние батареи могут дополнительно влиять на количество энергии, доступной на практике в данный момент времени. Емкость батареи измеряется в заданных условиях, поэтому фактическая доступная емкость может меняться в зависимости от условий эксплуатации.

Именно поэтому два продукта со схожей номинальной мощностью в кВт·ч могут обеспечивать разное количество полезной энергии. Спецификация, в которой указаны как номинальная, так и полезная энергия, обеспечивает более наглядное сравнение, чем сравнение только по номинальной мощности.

Как рассчитать полезную емкость батареи?

В простом случае, когда номинальная энергия является начальным значением, а указанная глубина разряда представляет собой допустимый диапазон разряда:

Полезная энергия ≈ Номинальная энергия × допустимая энергия Министерства обороны США

Таким образом, батарея емкостью 100 кВт·ч, работающая при допустимой глубине разряда 80%, будет иметь ориентировочный диапазон разряда в 80 кВт·ч.

Формулу не следует применять дважды. Если уже указано, что батарея обладает 90 кВт·ч полезной энергии, повторное умножение этих 90 кВт·ч на значение, установленное Министерством обороны, приведет к занижению доступного диапазона.

Также важно различать полезную энергию, получаемую от батареи, и переменный ток, подаваемый на нагрузку. Потери в инверторе, потери в проводке, потребление вспомогательных ресурсов, температура и другие условия эксплуатации могут влиять на подаваемую энергию. Эти факторы должны учитываться при расчете производительности системы, а не включаться в само определение Министерства обороны.

Почему резервный фонд должен храниться отдельно от Министерства обороны?

Система может иметь полезную емкость батареи и при этом резервировать часть ее для других целей. Это важно как в жилых домах, так и на коммерческих объектах, где одна и та же батарея ежедневно используется для циклической работы и резервного питания при отключении электроэнергии.

Предположим, что батарея емкостью 100 кВт·ч имеет полезный рабочий диапазон в 90 кВт·ч, но для обеспечения работы критически важных нагрузок требуется 20 кВт·ч. Все 90 кВт·ч не должны рассматриваться как доступные для перераспределения тарифов или планового сглаживания пиковых нагрузок. Для этих задач может быть запланирована только та часть, которая не зарезервирована для резервного питания.

Таким образом, полезная энергия не всегда совпадает с регулируемой энергией для каждой цели.

Резерв должен формироваться на основе фактической нагрузки резервного копирования и требуемой продолжительности, а не на основе общего процента, применяемого ко всем проектам.

Всегда ли более высокий показатель DoD означает больше полезной энергии?

Более широкий диапазон глубины разряда позволяет высвободить больше энергии за цикл. Для батареи с одинаковыми номинальными характеристиками допустимая глубина разряда в 90% обеспечивает больший диапазон разряда, чем глубина разряда в 60%.

Это не означает, что максимально возможная глубина разряда автоматически предпочтительнее. Срок службы батареи зависит от нескольких взаимодействующих факторов, включая химический состав, температуру, скорость заряда и разряда, время работы при высоком или низком уровне заряда и профиль циклической работы. Показатели срока службы также необходимо рассматривать в совокупности с условиями испытаний, а не как самостоятельные величины.

Для покупателей практический вопрос заключается в том, обеспечивает ли допустимая глубина разряда достаточное количество полезной энергии, при этом соответствуя стратегии управления батареей и ожидаемому рабочему циклу.

Как система управления зданием (BMS) оценивает и защищает уровень заряда батареи (SOC)?

Система управления батареей (BMS) непрерывно отслеживает состояние батареи, чтобы зарядка и разрядка оставались в пределах заданных параметров. Данные о напряжении, токе, температуре и накопленном заряде используются для оценки уровня заряда (SOC), а логика защиты может уменьшить или остановить ток при достижении рабочих пределов.

Система также может использовать пороговые значения уровня заряда батареи (SOC) для сохранения нижнего резерва, предотвращения чрезмерного разряда или обеспечения запаса для последующей зарядки. Эти параметры объясняют, почему процентное значение, отображаемое на экране, является частью стратегии активного управления, а не просто индикатором уровня топлива.

Для систем хранения солнечной энергии система управления батареей (BMS) также должна корректно взаимодействовать с инвертором или системным контроллером. Грамотная конфигурация использует состояние батареи и пределы защиты при принятии решения о том, когда заряжать, разряжать или удерживать резерв.

На что покупателям следует обратить внимание в технических характеристиках аккумулятора?

В технических характеристиках батареи следует разделять значения, описывающие запасенную энергию, и значения, описывающие рабочий диапазон. Покупателям следует проверить номинальную энергию, полезную энергию, допустимую глубину разряда (DoD), пределы уровня заряда (SOC), условия испытаний на ресурс, связь с системой управления батареей (BMS), а также любые указанные резервные или защитные настройки.

Для небольших проектов по обустройству дома, чем шире, тем лучше. бытовая линейка ESS Это позволяет понять, как емкость батареи, выбор инвертора и архитектура системы различаются в зависимости от различных требований к хранению данных.

Самое важное — сравнивать сопоставимые вещи. Показатель номинальной энергоэффективности не следует напрямую сравнивать с показателем полезной энергоэффективности другого продукта, а показатель срока службы имеет ограниченный смысл, если отсутствуют данные об условиях его испытаний.

Как выглядят уровни SOC и DoD в реальной аккумуляторной системе?

В СанвейМы работаем с различными конфигурациями батарей для бытового, коммерческого и крупномасштабного хранения энергии. В каждом случае необходимо отдельно учитывать номинальную емкость, полезную энергию, ограничения системы управления батареей (BMS) и предполагаемый рабочий диапазон.

Он Аккумуляторная батарея для хранения энергии Sunway 14,33 кВт⋅ч для дома Это наглядный пример. Литий-железо-фосфатный аккумулятор работает при напряжении 51,2 В с номинальной емкостью 280 Ач, обеспечивая номинальную энергию 14 336 Вт·ч. Его заявленная полезная емкость составляет 12 902,4 Вт·ч при 90% глубине разряда. Аккумулятор также поддерживает связь по протоколам RS485 и CAN и рассчитан на более чем 6000 циклов при 90% глубине разряда.

Взаимосвязь между двумя показателями вместимости проста:

Номинальная энергия 14,336 кВт·ч × 90% глубина разряда = 12,9024 кВт·ч полезной энергии

Этот расчет также показывает, почему не следует дважды вычитать значение DoD. Показатель 12,9024 кВт·ч уже представляет собой полезную мощность после применения указанного значения DoD в 90%. Повторное умножение этого значения на 90% приведет к некорректному уменьшению доступной энергии во второй раз.

Фактическая доступная энергия в конкретный момент времени по-прежнему зависит от текущего уровня заряда батареи (SOC), ограничений системы управления батареей (BMS), состояния батареи, температуры и любого резерва, необходимого для резервного питания. По этой причине показатель полезной емкости следует рассматривать как определенный рабочий диапазон, а не как гарантию того, что полный объем энергии всегда будет доступен для каждой задачи.

Узнайте, сколько энергии батареи фактически доступно.

Емкость аккумулятора становится полезной только тогда, когда рабочий диапазон соответствует нагрузке. Перед выбором размера накопителя определите требуемую энергию, минимальный резерв, продолжительность резервного питания, мощность инвертора и ожидаемый суточный цикл работы.

Поделитесь с нами этими данными по проекту, чтобы Проанализируйте доступную энергию батареи и требования к резерву. перед определением окончательной емкости. Цель состоит в том, чтобы номинальное энергопотребление, полезная энергия и резерв соответствовали фактическому режиму работы батареи.

Для типичного ежедневного использования в домашних условиях с резервным питанием обычно используется настенная модель на 14,33 кВт⋅ч; проекты, требующие большей емкости, как правило, переходят к более старым моделям. Литиевая батарея в стеллаже или Настенная литиевая батарея ряд.

Часто задаваемые вопросыс

В: 90% в Министерстве обороны — это то же самое, что 10% в Центре оперативного управления?

А: Они могут описывать одну и ту же конечную точку в упрощенном цикле, который начинается со 100% SOC и заканчивается на 10% SOC. Это не идентичные понятия. SOC описывает текущий уровень заряда батареи, а DoD описывает, сколько емкости было использовано за интервал разряда.

В: Как рассчитать полезную емкость батареи по данным Министерства обороны США?

A: Если в качестве исходного значения используется номинальная энергия, то простой расчет производится путем умножения номинальной энергии на допустимую глубину разряда (DoD). Например, 10 кВт·ч × 80% дает диапазон разряда 8 кВт·ч. Не следует повторно применять DoD, если полезная энергия уже указана в спецификации.

В: Зачем батарее сохранять некоторую емкость в резерве?

А: Резерв может защищать критически важные нагрузки, поддерживать минимальный рабочий уровень заряда батареи или поддерживать стратегию защиты батареи. Необходимый резерв зависит от целей проекта и должен быть отделен от энергии, выделяемой на обычные циклы зарядки/разрядки.