So sánh pin điện áp cao và pin điện áp thấp cho hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời.

Điện áp pin chỉ hữu ích khi được xem xét như một phần của toàn bộ hệ thống lưu trữ. Pin 48V và pin 300V có thể lưu trữ lượng năng lượng tương tự, nhưng chúng lại đặt ra những yêu cầu điện khác nhau đối với bộ biến tần và phía DC. Mức dòng điện, yêu cầu về cáp, thiết bị bảo vệ, kết nối mô-đun và các tùy chọn mở rộng đều có thể thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc điện áp được chọn. Đối với hệ thống lưu trữ pin năng lượng mặt trời, những khác biệt thực tế đó thường quan trọng hơn chính nhãn mác ghi trên pin.

Điện áp cao và điện áp thấp cũng không phải là những phạm trù cố định trong mọi sản phẩm lưu trữ năng lượng mặt trời. Một nhà sản xuất có thể sử dụng phạm vi hoạt động khác với nhà sản xuất khác, và thiết kế biến tần cũng khác nhau. Trên thực tế, điện áp của pin phải phù hợp với phạm vi hoạt động của biến tần và công suất mà hệ thống dự kiến ​​cung cấp. Điều kiện lắp đặt và kế hoạch công suất trong tương lai sau đó sẽ giúp xác định xem kiến ​​trúc điện áp thấp hay cao sẽ hợp lý hơn.

Điều gì thực sự tạo nên điện áp cao hay thấp cho pin năng lượng mặt trời?

Hệ thống pin điện áp thấp thường hoạt động với điện áp DC thấp hơn và thường mở rộng dung lượng bằng cách thêm các khối pin tương thích mắc song song. Hệ thống pin điện áp cao tạo ra điện áp DC cao hơn, thường bằng cách kết nối các mô-đun pin tương thích nối tiếp dưới sự điều khiển của hệ thống quản lý pin (BMS).

Các nhãn dán rất hữu ích khi so sánh các sản phẩm lưu trữ, nhưng chúng không xác định một giới hạn điện áp cố định cho mọi hệ thống. Điều quan trọng trong thực tế là phạm vi hoạt động thực tế của pin và liệu phạm vi đó có phù hợp với bộ biến tần hay không. Khả năng cách điện, bảo vệ và các yêu cầu điện địa phương cũng cần được kiểm tra so với điện áp hệ thống thực tế chứ không phải chỉ dựa vào loại sản phẩm được ghi trên nhãn.

Sunway sử dụng cả hai kiến ​​trúc này trong danh mục sản phẩm lưu trữ năng lượng dân dụng của mình. Một số hệ thống kết hợp pin điện áp thấp gắn tường với bộ biến tần lai tương thích. Các cấu hình khác sử dụng các mô-đun điện áp cao có thể xếp chồng lên nhau với nền tảng biến tần được thiết kế cho điện áp phía pin cao hơn. Hai cách tiếp cận này phục vụ cho các thiết kế hệ thống khác nhau chứ không chỉ đơn thuần là sự lựa chọn giữa cơ bản và cao cấp.

Điện áp của pin ảnh hưởng đến dòng điện như thế nào?

Mối liên hệ giữa điện áp và dòng điện trở nên rõ ràng hơn khi công suất được giữ không đổi. Để đơn giản hóa phép tính DC, mối quan hệ này có thể được viết như sau:

P ≈ V × I

Lấy ví dụ đơn giản với tải 5 kW. Ở điện áp bus DC lý thuyết 50 V, việc cung cấp công suất đó sẽ cần khoảng 100 A. Tăng điện áp bus lên 250 V thì dòng điện giảm xuống còn khoảng 20 A. Các hệ thống pin thực tế sẽ không hoàn toàn khớp với các con số lý tưởng này vì điện áp thay đổi trong quá trình hoạt động và bộ biến tần, dây dẫn và pin đều có những giới hạn và tổn thất nhất định.

Dòng điện thấp hơn có thể thay đổi thiết kế phía DC.

Khi cùng một công suất được truyền tải ở điện áp cao hơn, dòng điện cần chạy qua mạch DC sẽ ít hơn. Điều này có thể làm giảm tải dòng điện trên cáp, thanh dẫn, đầu nối và thiết bị chuyển mạch. Nó cũng có thể giảm tổn hao điện trở trong các phần của mạch, mặc dù mức độ cải thiện thực tế phụ thuộc vào kích thước, chiều dài, điện trở của dây dẫn và dòng điện hoạt động.

Ưu điểm đó không nên bị nhầm lẫn với hiệu suất tổng thể của hệ thống. Pin cao áp vẫn hoạt động thông qua bộ biến tần và các thành phần điện khác, mỗi thành phần đều có tổn hao riêng. Điện trở của pin, chiều dài cáp, các giai đoạn chuyển đổi, nhiệt độ và điểm hoạt động đều ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Điện áp pin cao hơn có thể giúp ích trong một phần của thiết kế mà không tự động làm cho toàn bộ hệ thống hiệu quả hơn.

Dòng điện cao hơn không nhất thiết là một vấn đề về thiết kế.

Hệ thống điện áp thấp không nhất thiết là kém hiệu quả hoặc không phù hợp với mức công suất hữu ích. Nếu bộ biến tần và pin được thiết kế cho dòng điện yêu cầu, kiến ​​trúc này có thể hoạt động tốt trong phạm vi dự định. Tuy nhiên, khi công suất tăng lên, phía DC có thể cần dây dẫn lớn hơn, đầu nối dòng điện cao hơn hoặc các đường dẫn pin song song bổ sung. Những yêu cầu thực tế đó là một phần của thiết kế hệ thống.

Do đó, điện áp pin sẽ có ý nghĩa hơn khi được xem xét cùng với công suất và dòng điện cần thiết của hệ thống, thay vì được đánh giá như một thông số kỹ thuật riêng lẻ.

Hệ thống pin điện áp cao và điện áp thấp được chế tạo khác nhau như thế nào?

Một trong những điểm khác biệt chính nằm ở cách kết nối và quản lý các mô-đun pin.

Điện áp tạo ra của các kết nối nối tiếp

Khi các mô-đun pin giống hệt nhau được mắc nối tiếp, điện áp của chúng sẽ cộng lại trong khi dung lượng ampere-giờ của chuỗi vẫn không đổi. Do đó, một bộ pin cao áp có thể sử dụng nhiều mô-đun mắc nối tiếp để đạt được phạm vi hoạt động của pin theo yêu cầu của biến tần.

Hệ thống quản lý pin (BMS) phải giám sát toàn bộ cụm mô-đun. Số lượng mô-đun, giới hạn điện áp, phần mềm, giao tiếp và chiến lược cân bằng cần phải tương thích trên toàn hệ thống.

Các kết nối song song giúp tăng công suất ở cùng một điện áp.

Khi các khối pin tương thích được kết nối song song, điện áp hệ thống vẫn giữ ở mức xấp xỉ không đổi trong khi dung lượng ampere-giờ khả dụng tăng lên. Kiến trúc này phổ biến trong nhiều hệ thống lưu trữ điện áp thấp.

Việc mở rộng song song cũng có những hạn chế. Việc chia sẻ dòng điện, tính đối xứng của cáp, bảo vệ, giao tiếp chủ/tớ và số lượng tối đa các bộ pin được phê duyệt đều phải được xem xét. Không bao giờ được thêm pin theo những cách kết hợp tùy ý chỉ vì điện áp định mức của chúng có vẻ tương tự nhau.

Tại sao khả năng tương thích của bộ biến tần pin lại quan trọng?

Khả năng tương thích giữa bộ biến tần và pin không chỉ đơn thuần là việc khớp một thông số điện áp. Pin và bộ biến tần cần hoạt động trong phạm vi giới hạn điện và truyền thông tương thích.

Trước khi kết hợp ắc quy và bộ biến tần, hãy kiểm tra:

• phạm vi điện áp hoạt động của pin
• phạm vi điện áp đầu vào pin của biến tần
• dòng điện sạc và xả tối đa
• giới hạn công suất của pin và bộ biến tần
• giao thức truyền thông BMS
• Hỗ trợ CAN hoặc RS485 khi cần thiết.
• số lượng mô-đun hoặc chuỗi được phép
• phần mềm và các yêu cầu tương thích đã được phê duyệt
• chế độ hoạt động sao lưu, nếu sao lưu là một phần của dự án

Nền tảng biến tần ba pha cao áp của Sunway minh họa lý do tại sao dải điện áp hoạt động của biến tần phải phù hợp với bộ pin đã chọn. Nền tảng SW3-30KHP3EU2 của hãng hoạt động trong dải điện áp 150–800 V. Tương tự, các nền tảng biến tần điện áp thấp cũng có giới hạn dòng sạc và xả riêng, cần được kiểm tra như một phần của thiết kế hệ thống hoàn chỉnh.

Dải điện áp phù hợp là cần thiết, nhưng điều đó vẫn chưa đủ. Nếu giao tiếp BMS không được hỗ trợ, cấu hình pin cho phép bị vượt quá, hoặc giới hạn dòng điện không khớp, hệ thống có thể không sạc, xả hoặc bảo vệ pin như dự định.

Liệu điện áp pin cao hơn luôn đồng nghĩa với hiệu suất tốt hơn?

Không. Điện áp pin cao hơn có thể làm giảm dòng điện ở cùng một công suất, và điều đó có thể làm giảm tổn thất điện trở trong một số phần của đường dẫn DC. Nhưng hiệu suất hệ thống là kết quả của toàn bộ kiến ​​trúc điện.

Hệ thống điện cao áp vẫn có thể bị hao phí năng lượng thông qua pin, bộ biến tần, thiết bị chuyển mạch, dây dẫn, tải chờ và hệ thống quản lý nhiệt. Một hệ thống điện hạ áp được thiết kế tốt cũng có thể hoạt động hiệu quả trong phạm vi công suất dự kiến.

Do đó, việc so sánh chính xác hơn là dựa trên từng dự án cụ thể. Hãy xem xét mức công suất dự kiến, khoảng cách cáp, hiệu suất biến tần, điện áp hoạt động, cấu hình sạc và các hạn chế lắp đặt. Không nên sử dụng nhãn điện áp để thay thế cho dữ liệu hiệu suất hệ thống.

Mức điện áp ảnh hưởng như thế nào đến việc mở rộng, đấu dây và lắp đặt?

Kiến trúc điện áp ảnh hưởng đến cách hệ thống phát triển và những gì người lắp đặt cần quản lý.

Việc mở rộng phải tuân theo kiến ​​trúc ban đầu.

Hệ thống pin cao áp xếp chồng thường mở rộng bằng cách thêm các mô-đun tương thích vào một cụm được quản lý nối tiếp. Hệ thống pin hạ áp có thể mở rộng thông qua các đơn vị song song đã được phê duyệt. Cả hai phương pháp đều có thể được thiết kế theo dạng mô-đun, nhưng không phương pháp nào là không giới hạn.

Cần xem xét việc mở rộng trong tương lai trước khi lắp đặt lần đầu. Kiểm tra số lượng mô-đun tối đa, dung lượng BMS, dải điện áp biến tần, dòng điện tối đa, diện tích lắp đặt, địa chỉ giao tiếp, đường đi dây cáp và thiết bị bảo vệ.

Điện áp và dòng điện tạo ra các ưu tiên lắp đặt khác nhau.

Điện áp DC cao hơn đòi hỏi sự chú trọng hơn đến cách điện, cách ly, chuyển mạch, khoảng cách an toàn điện và quy trình vận hành an toàn. Công việc lắp đặt cũng cần tuân thủ các yêu cầu áp dụng cho điện áp hệ thống thực tế.

Với hệ thống điện áp thấp hơn, điện áp chịu tải thấp hơn, nhưng dòng điện có thể tăng đáng kể khi công suất tăng. Khi đó, kích thước cáp, điện trở đầu cuối, bảo vệ quá dòng và chất lượng kết nối trở nên đặc biệt quan trọng.

An toàn không thể chỉ gói gọn trong khái niệm “điện áp cao so với điện áp thấp”. Nó phụ thuộc vào toàn bộ hệ thống pin, vỏ bọc, hệ thống quản lý pin (BMS), thiết kế bảo vệ, chất lượng lắp đặt và các yêu cầu điện áp dụng.

Kiến trúc điện áp pin nào phù hợp với các dự án lưu trữ năng lượng mặt trời khác nhau?

Không có ranh giới phân định chung nào mà ở đó một kiến ​​trúc duy nhất được coi là câu trả lời đúng.

Hệ thống lưu trữ điện áp thấp có thể khả thi khi dự án sử dụng bộ biến tần điện áp thấp tương thích, công suất yêu cầu ở mức vừa phải, việc mở rộng pin song song phù hợp với thiết kế và việc lắp đặt ưu tiên hệ thống bus pin điện áp thấp hơn. (Sunway) Dòng sản phẩm ESS dân dụng Bao gồm cả cấu hình điện áp thấp và điện áp cao để đáp ứng các yêu cầu khác nhau cho nhà ở và các khu đất nhỏ.

Pin cao áp dùng để lưu trữ năng lượng mặt trời có thể phù hợp hơn khi bộ biến tần được thiết kế cho dải điện áp DC cao hơn của pin, công suất dự án yêu cầu dòng điện DC thấp hơn hoặc khi cấu trúc mô-đun mắc nối tiếp là một phần của thiết kế dự định.

Quyết định cuối cùng vẫn phụ thuộc vào chính dự án. Tải dự phòng, công suất sạc PV, thiết kế biến tần, kết nối lưới điện, không gian lắp đặt sẵn có và kế hoạch mở rộng đều có thể ảnh hưởng đến kiến ​​trúc nào là phù hợp. Các dự án nhà ở không tự động sử dụng điện áp thấp, cũng như hệ thống lưu trữ lớn không tự động sử dụng điện áp cao. Thiết kế điện nên là yếu tố quyết định.

Pin cao áp xếp chồng hoạt động như thế nào trong một hệ thống thực tế?

Một ví dụ sản phẩm thực tế giúp minh họa cách kiến ​​trúc điện áp kết nối với khả năng mở rộng theo mô-đun. SunwayChúng tôi cung cấp các hệ thống lưu trữ năng lượng cho khu dân cư, thương mại, công nghiệp và tiện ích, trong đó cấu trúc pin thay đổi tùy thuộc vào quy mô dự án, yêu cầu công suất và thiết kế biến tần.

Cái Hệ thống lưu trữ năng lượng điện áp cao có thể xếp chồng lên nhau Hệ thống sử dụng pin LFP dạng mô-đun trong kiến ​​trúc điện áp cao có thể xếp chồng lên nhau. Mỗi mô-đun pin cung cấp dung lượng 5 kWh ở điện áp 51,2 V và dung lượng 100 Ah. Có thể kết hợp tối đa mười mô-đun tương thích trong cấu hình hệ thống hiện tại, nâng tổng dung lượng lưu trữ lên 50 kWh. Việc giám sát pin được thực hiện thông qua hệ thống quản lý pin (BMS), với giao thức CAN và RS485 để giao tiếp với các thiết bị tương thích. Nền tảng này sử dụng hệ thống làm mát tự nhiên và được thiết kế cho 6.000 chu kỳ sạc/xả.

Thiết kế dạng mô-đun cho thấy cách các khối pin tương thích có thể được lắp ráp thành một nền tảng lưu trữ điện áp cao hơn trong khi vẫn duy trì giám sát pin tập trung và giao tiếp với bộ biến tần. Điều này không có nghĩa là điện áp cao luôn là lựa chọn tốt hơn.

Việc lựa chọn biến tần phù hợp, số lượng mô-đun cho phép, giới hạn sạc và xả, môi trường lắp đặt và chế độ hoạt động vẫn cần phải phù hợp với dự án.

Hãy chọn kiến ​​trúc trước khi chọn số lượng pin.

Cách đáng tin cậy nhất để so sánh hệ thống pin điện áp cao và điện áp thấp là bắt đầu bằng công suất yêu cầu, dung lượng năng lượng, nền tảng biến tần và kế hoạch mở rộng. Khi đó, điện áp sẽ trở thành một phần của kiến ​​trúc tổng thể thay vì chỉ là một thông số kỹ thuật tiếp thị được xem xét riêng lẻ.

Hãy chia sẻ với chúng tôi kiểu máy biến tần, dung lượng lưu trữ mục tiêu, tải dự phòng, công suất điện mặt trời, cấu hình lưới điện và kế hoạch mở rộng trong tương lai của bạn. Kiểm tra lại cấu hình pin và bộ biến tần của bạn. trước khi cố định điện áp pin hoặc số lượng mô-đun.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Pin cao áp có luôn hiệu quả hơn pin thấp áp không?

A: Không. Điện áp cao hơn thường làm giảm dòng điện ở cùng công suất và có thể giảm tổn hao điện trở trong một số bộ phận của mạch DC. Hiệu suất tổng thể vẫn phụ thuộc vào pin, bộ biến tần, dây dẫn, các giai đoạn chuyển đổi, nhiệt độ và điều kiện hoạt động.

Hỏi: Pin cao áp có thể hoạt động với bất kỳ bộ biến tần năng lượng mặt trời nào không?

A: Không. Khả năng tương thích của bộ biến tần pin đòi hỏi phải phù hợp với dải điện áp pin của bộ biến tần, giới hạn dòng sạc và xả, giao tiếp BMS được hỗ trợ, cấu hình mô-đun cho phép, phần mềm và chế độ hoạt động. Chỉ riêng điện áp danh định tương tự không đảm bảo khả năng tương thích.

Hỏi: Tôi có thể mở rộng hệ thống pin năng lượng mặt trời sau này được không?

A: Thông thường là có, nếu hệ thống được thiết kế để mở rộng theo dạng mô-đun. Số lượng mô-đun cho phép, kiến ​​trúc nối tiếp hay song song, giới hạn của hệ thống quản lý pin (BMS), phạm vi biến tần, thiết lập giao tiếp, bảo vệ và phiên bản pin cần được xác nhận trước khi bổ sung công suất.