Kaip suderinti saulės energijos kaupimo sistemas su dėžutėmis, kurias galima dėti vieną ant kitos?

Pagrindinė suderinamumas: keitiklių ir akumuliatorių ryšio protokolai saulės energijos kaupimo sistemoms

Kodėl susitarimo protokolai (CAN, Modbus, SunSpec) nulemia saulės energijos kaupimo sistemos gyvybingumą

Invertorių ir akumuliatorių bendravimo būdas per ryšio protokolus nulemia tai, ar jie gali keistis esminiais duomenimis, pvz., įtampų nustatymais, akumuliatorių įkrovos lygiu, temperatūros ribomis ir klaidų pranešimais. Tai turi įtakos viskam – nuo energijos valdymo efektyvumo iki sistemos saugos. Kai šie protokolai netinkamai atitinka vienas kitą skirtingose standartų sistemose, pvz., CAN Bus, kuris tvarko nedelsiamas valdymo komandas, Modbus RTU/TCP, skirtas įkrovos ir iškrovos ciklų nustatymui, bei SunSpec modeliai 203/204, padedantys įrenginiams tinkamai veikti kartu, kyla problemų. Sistemos gali patirti prieštaraujančius valdymo signalus, neteisingus būsenos pranešimus ar net automatinį saugos tikslais įvykdytą išjungimą. Pagal pramonės tyrimus apytikriai 9 iš 10 praneštų saulės energijos kaupimo sistemų problemų iš tikrųjų kyla dėl komponentų bendravimo klaidų, o ne dėl sugenda įrangos. Tinkamas protokolų suderinimas leidžia visoms saulės energijos sistemos dalims be trukdžių veikti kartu, užtikrindamas, kad saulės elementai efektyviai rinktų saulės šviesą, o akumuliatoriai išleistų energiją tik tuo metu, kai reikia, nepakenkdami elektros tinklui ar perkaitydami įrangos. Laikymasis atvirų standartų, tokių kaip SunSpec Alliance skatinamų, yra techniškai ir finansiškai pagrįstas sprendimas, nes tai nepririša įmonių prie vieno tiekėjo ir padeda paruošti įrengimus ateities atsinaujinančios energijos technologijoms.

Hibridiniai invertoriai su įmontuota keičiamų baterijų jungimo palaikymo funkcija: įtampų diapazonas, programinės įrangos bei sertifikavimo reikalavimai

Hibridiniai invertoriai turi atitikti tris neatsiejamas sąlygas, kad patikimai palaikytų keičiamų baterijų išplėtimą:

• Įtampų diapazono tolerancija (±5 % nominaliosios reikšmės) – Užtikrina stabilų veikimą maksimalaus išmetimo arba žemos įkrovos būsenos sąlygomis be pernelyg aukštos / pernelyg žemos įtampos gedimų aktyvavimo, kai pridedami moduliai. 400–800 V nuolatinės srovės įėjimo įtampai pritaikyti invertoriai per daugelį metų mastu mažina nukirpimo nuostolius iki 15 %.
• Programinės įrangos atnaujinamumas saugiu „per oro“ (OTA) ar vietiniais interfeisais – Ypač svarbu užtikrinti atgalinę ir priekabinę suderinamumą, kai pradedami nauji baterijų kartų modeliai; nesuderintos programinės įrangos versijos sudaro beveik vieną trečdalį ryšio nutrūkimų neatserifikatuotose konfiguracijose.
• Saugos sertifikatai, atitinkantys UL 9540 (energetinės kaupimo sistemos) ir IEC 62109 (invertorių sauga) – Būtina patvirtinti suderintą šiluminės nežymiosios iškrovos (thermal runaway) prevenciją, elementų lygio stebėjimo integravimą ir saugų atjungimą visuose susidėjusiuose vienetais.

Šie reikalavimai kartu nustato, ar sistema gali būti mastoma saugiai , o ne tik elektriškai.

Prekių ženklo specifiniai susidėjimo apribojimai ir realaus pasaulio tarpveikos ribos

BYD B-Box HVS prieš HVM: Įtampų suderinamumas, CAN magistralės versijos ir programinės įrangos užrakinimo rizikos

BYD B-Box HVS ir HVM serijos veikia panašiuose įtampų diapazonuose – apytiksliai nuo 150 iki 600 V nuolatinės srovės, tačiau jų saugus klojimas reikalauja dėmesio ne tik bendros sistemos suderinamumo, bet ir atskirų akumuliatorių blokų įtampų atitikties. Net nedidelis 3 % įtampų skirtumas tarp senesnių HVS modelių (2.3 kartos) ir naujesnių HVM vienetų (3.1 kartos) pradeda sukelti problemas CAN magistralės ryšyje. Tai sukelia nepatogias situacijas, kai komandos laukia per ilgai arba būsenos pagal įkrovą (SoC) rodmenys susimaišo. Dar labiau padėtį pablogina tai, kad BYD slėpia savo CAN žinutės formatus ir laikymo taisykles, kas prieštarauja standartinėms pramonės praktikoms, susijusioms su atvirais ryšio protokolais. Dėl šių apribojimų skirtingų kartų įrenginių maišymas visiškai nepalaikomas. Vartotojai lieka priversti keisti visas sistemas, o ne atskirus komponentus. Nepriklausomų tyrimų duomenimis, toks tiekėjo priklausomumas paprastai per dešimt metų eksploatavimo laikotarpį padidina techninės priežiūros sąnaudas nuo 15 % iki net 30 %.

Sungrow SBR skalavimo taisyklės prieš Tesla Powerwall 3 uždarą architektūrą: Pasekmės saulės energijos kaupimo sistemų projektavimui

Sungrow SBR platforma techniškai gali būti išplėsta iki 1 MWh naudojant tuos sertifikuotus LFP modulius, nors čia yra viena sąlyga. Sistema reikalauja nuoseklios paleidimo į eksploataciją procedūros, t. y. kiekvienas naujas modulis turi laukti, kol paskutinis modulis bus visiškai įdiegtas ir sinchronizuotas su programine įranga. Šis požiūris tikrai palengvina pradines bandymų procedūras, tačiau vėlesniuose etapuose kyla problemų, kai reikia atlikti techninę priežiūrą. Šiose techninės priežiūros perioduose visa sistema tampa pažeidžiama dėl šių vieno taško versmės („single point failures“), o tai dar labiau sudėtingina rezervinės energijos tiekimo planavimą. Kita vertus, Tesla Powerwall 3 visiškai kitokiu būdu sprendžia šią problemą – ji naudoja glaudžiai supakuotą uždarą architektūrą. Šiuo atveju nenaudojami trečiųjų šalių akumuliatoriai, todėl neįmanoma maišyti ir derinti skirtingų komponentų. Nors tai visiškai pašalina suderinamumo problemas, taip pat pasiekiami ir kiti privalumai, pvz., nuolatinis našumo stebėjimas, automatinė programinės įrangos atnaujinimų įdiegimas bei tinkama šilumos valdymo sistema visuose vienetuose. Tikrojo pasaulio skaičiai iš 2023 m. Nacionalinio atsinaujinančiosios energijos tyrimų centro (NREL) remiamo tyrimo rodo įdomų dalyką: atvirosios sistemos paleidimo į eksploataciją trukmė sutrumpėja maždaug 40 % lyginant su tradicinėmis metodikomis, tuo tarpu uždarosios sistemos netikėtų techninės priežiūros kreipimų skaičius sumažėja apie 22 %. Kai namų savininkai svarsto apie saulės energijos kaupimo sprendimus, kurie išlaikys savo vertę ilguoju laikotarpiu, jie iš tikrųjų priima sprendimą ne tik dėl to, kiek didelės turėtų būti jų energijos kaupimo galios, bet ir dėl to, kur jie norėtų koncentruoti susijusius rizikos veiksnius. Atvirose sistemose rizika paskirstoma tarp kelių tiekėjų, tuo tarpu uždarosios sistemos viską centralizuoja vieno gamintojo ekosistemoje.

Mastomas saulės energijos kaupimo sistemos projektavimas: planavimas pajėgumų augimui ir apkrovos vystymuisi

3 metų apkrovos prognozės atvejo tyrimas: pradinės suskaldomųjų elementų pakuotės diegimo suderinimas su būsimu saulės energijos kaupimo sistemos plėtimu

Kuriant mastelius saulės energijos kaupimo sistemas dauguma žmonių iš karto pradeda rinktis įrangos komponentus. Tačiau patyrę specialistai žino geriau – viskas prasideda nuo rimto energijos poreikio prognozavimo. Pavyzdžiui, gamykla, kurios energijos poreikis dėl automatinės gamybos plėtros kasmet auga apie 12 %, savo kasdieninį energijos suvartojimą padidins nuo dabartinės maždaug 350 kilovatvalandžių iki beveik 500 kilovatvalandžių per trejus metus. Būtent todėl tokios sistemos diegimo prieš planavimas yra tokio svarbus. Įmonės, kurios pasirinko modulines akumuliatorių baterijas ir tikroviškai stebėjo savo augantį energijos poreikį, o ne tik spėjo ar perdaug suprojektavo keitiklius, savo plėtros sąnaudas sumažino beveik viena trečdaliu lyginant su įmonėmis, kurios naudojo negalintas prisitaikyti prie kintančių reikalavimų sistemas. Sprendimai, priimti pradinėje įdiegimo stadijoje, ilguoju laikotarpiu tikrai lemia šių projektų sėkmę ar nesėkmę.

• Autobusų juostos, suprojektuotos 150 % pradinės srovės apkrovos, užkliudė brangiai kainuojančią autobusų juostų keitimą II etapo plėtros metu.
• Vamzdžių keliai, padidinti 40 %, leido įrengti papildomus akumuliatorių grandinių jungtis be griovio kasimo arba sienų įpjovimų.
• Invertoriai, pasirinkti su ≥150 % naudingumo atsarga lyginant su pradine akumuliatoriaus talpa, leido be problemų perprogramuoti programinę įrangą – o ne keisti įrangą – pridedant naujų modulių.

Bendroji rekomendacija buvo pradėti diegimą apie 70 procentų to, kas numatyta kitais 18–24 mėnesiais. Kai resursai baigiasi, turėtų būti nustatyti konkrečūs įspėjimo signalai, kurie rodytų, kada reikia išplėsti galimybes. Pavyzdžiui, jei kasdienis naudojimas ilgiau nei vieną mėnesį išlieka virš 85 %, tai dažniausiai reiškia, kad reikia pridėti daugiau galios. Įmonės, kurios laikosi šio metodo, per tik tris metus paprastai padidina savo galias maždaug dvigubai ir paprastai gauna grąžą iš investicijų apie pusę metų anksčiau nei tie, kurie nuo pat pradžių pasirenka fiksuotas sistemas. Tačiau svarbiausia – užtikrinti, kad įranga galėtų lengvai būti išplečiama, tuo pačiu atliekant išsamų iškrovimo gylį analizę bei tinkamą saulės energijos gamybos profiliavimą. Tai užtikrina, kad kiekvienas naujas vienetas veiktų optimaliausiai tarp maždaug 20 % ir 80 % įkrovos būsenos, ką atitinka faktinė saulės šviesos kiekis, patenkantis į įrengimo vietą skirtingais metų laikais.

DUK

Kokie yra pagrindiniai iššūkiai keičiantis informacija tarp invertoriaus ir akumuliatoriaus?

Pagrindiniai iššūkiai apima ryšio protokolų, tokių kaip CAN, Modbus ir SunSpec, suderinimą. Netinkamas suderinimas gali sukelti problemas, pvz., prieštaraujančius valdymo signalus ir neteisingus būsenos pranešimus, dėl ko kenčia energijos valdymas ir sistemos saugumas.

Kodėl įtampa svarbi hibridiniams invertoriams?

Įtampos diapazono toleravimas yra esminis stabilaus veikimo užtikrinimui įvairiomis sąlygomis. Jis užtikrina, kad invertoriai galėtų tvarkyti įtampos pokyčius, neaktyvindami klaidų signalų, taip sumažindami pjovimo nuostolius ir palaikydami akumuliatorių talpos išplėtimą.

Kuo skiriasi BYD B-Box HVS ir HVM serijos?

Abi serijos veikia panašiuose įtampos diapazonuose, tačiau jų jungimo (stumdomojo tipo) metu reikia tiksliai suderinti įtampas. Netinkamas įtampos suderinimas gali sukelti ryšio problemas, o CAN žinutėse ir programinėje įrangoje esantys skirtumai priverčia vartotojus naudoti tik tam tikrus konfigūracijos variantus.

Kaip Tesla Powerwall architektūra veikia saulės energijos kaupimą?

Tesla uždara architektūra pašalina suderinamumo problemas naudodama patentuotus komponentus. Tai užtikrina nuoseklią veikimą ir sumažina techninės priežiūros poreikį, tačiau koncentruoja rizikas Tesla ekosistemoje.

Kokia yra apkrovos prognozavimo reikšmė saulės energijos kaupimo sistemų projektavime?

Apkrovos prognozavimas padeda planuoti sistemos plėtrą remiantis būsimais energijos poreikiais. Jis nukreipia įrangos pasirinkimą ir mastelio didinimo priemones, turėdamas įtakos ilgalaikėms sąnaudoms ir investicijų grąžai.