Tỷ lệ bảng điều khiển năng lượng mặt trời trên ắc quy: Kích thước PV và pin phù hợp

Tỷ lệ bảng điều khiển năng lượng mặt trời và ắc quy thực sự có ý nghĩa gì

Trong hầu hết các hệ thống dự phòng và không nối lưới nhỏ, “tỷ lệ tấm pin mặt trời trên ắc quy” đề cập đến mối quan hệ giữa: (1) Công suất mảng PV (watt) và (2) dung lượng pin ngân hàng , thường tính bằng Ah ở điện áp hệ thống (12V/24V/48V). Tỷ lệ này quan trọng vì nó đặt ra tốc độ nạp lại thực tế của bạn và tần suất bộ tích lũy đạt mức sạc đầy.

Hai cách để diễn đạt tỷ lệ (sử dụng cách nào rõ ràng hơn)

• W mỗi Ah ở điện áp hệ thống nhất định (phổ biến cho RV 12V/24V và cabin nhỏ).
• Tốc độ sạc (C-rate) : dòng sạc chia cho pin Ah (“đúng về kỹ thuật điện”).

Cầu nối nhanh giữa chúng (xấp xỉ): Dòng sạc PV vào ngân hàng 12V là khoảng PV watt 14V (điện áp sạc). Ví dụ: 280W của PV vào một ngân hàng 12V là khoảng 20A (280 14 ≈ 20). Trên một 200ah ắc quy, đó là một 0,10C tốc độ sạc (20 200 = 0,10).

Tỷ lệ khuyến nghị theo thành phần hóa học của pin và trường hợp sử dụng

Tỷ lệ tấm pin mặt trời trên bộ tích lũy “đúng” chủ yếu là để tránh hai chế độ hỏng hóc: PV quá ít (dưới mức mãn tính) và quá nhiều PV (chi phí không cần thiết hoặc giới hạn của bộ điều khiển). Hóa học thay đổi mức độ nhạy cảm của bạn với việc sạc quá mức và tốc độ mà bộ tích lũy có thể tiếp nhận năng lượng.

Những lưu ý ngăn chặn những quyết định sai về kích thước: Bộ tích lũy axit chì thực sự thích sạc đầy (kể cả thời gian hấp thụ). Nếu PV có kích thước nhỏ, chúng thường sống ở trạng thái tích điện một phần, đẩy nhanh quá trình sunfat hóa và mất công suất. LiFePO4 thường có khả năng chịu sạc một phần tốt hơn, nhưng bạn vẫn có thể muốn tỷ lệ cao hơn để phục hồi nhanh chóng sau khi sử dụng nhiều.

Phương pháp từng bước làm cho tỷ lệ “rơi” chính xác

Chỉ một tỷ lệ thôi cũng có thể gây hiểu lầm nếu bạn không gắn nó với việc sử dụng năng lượng hàng ngày và ánh sáng mặt trời. Sử dụng quy trình làm việc này để xác định quy mô công suất PV và bộ tích lũy một cách hợp lý, sau đó xác nhận tỷ lệ nằm trong phạm vi phù hợp.

Bước 1: Ước tính năng lượng hằng ngày (Wh/ngày)

Cộng tải: watt × giờ mỗi ngày. Ví dụ: trung bình một tủ lạnh 60W dùng trong 10 giờ tương đương là 600Wh/ngày. Nếu bạn có bộ biến tần, hãy đưa hệ số hiệu suất hệ thống thực tế vào sau (tổng thể điển hình có thể là 0,70–0,85 tùy thuộc vào hệ thống dây điện, bộ điều khiển, biến tần và nhiệt độ).

Bước 2: Kích thước ắc quy tự động (kWh)

Chọn quyền tự chủ (ngày) và độ sâu xả cho phép (DoD). Năng lượng pin có thể sử dụng (Wh) ≈ hàng ngày Wh × ngày tự chủ. Tổng năng lượng danh định của pin (Wh) ≈ Wh có thể sử dụng → DoD. Quy hoạch điển hình DoD: Axit chì 0,50 , LiFePO4 0,80 (bảo thủ, cải thiện tuổi thọ).

Bước 3: Đo kích thước PV từ số giờ nắng (và tổn thất)

Công suất quang điện ≈ hàng ngày Wh ÷ (số giờ nắng cao điểm × hiệu suất hệ thống). Ví dụ: nếu sử dụng hàng ngày là 1.000Wh, số giờ nắng cao điểm là 4 và hiệu suất là 0,75, PV ≈ 1.000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W . Làm tròn đến kích thước mảng thực tế tiếp theo (ví dụ: 400W).

Bước 4: Chuyển đổi tỷ lệ bảng năng lượng mặt trời sang bộ tích lũy và kiểm tra độ chính xác của nó

Pin Ah ≈ pin danh nghĩa Wh `điện áp hệ thống. Khi đó tỷ lệ = PV Watts Pin Ah. Nếu tỷ lệ này nằm dưới phạm vi được đề xuất cho hóa chất của bạn, hãy tăng PV (hoặc giảm kích thước bộ tích lũy) cho đến khi hệ thống có thể sạc đầy một cách đáng tin cậy.

Bảng định cỡ thực tế: kích thước ắc quy thông thường tính theo công suất PV

Bảng dưới đây biến hướng dẫn tỷ lệ thành các con số sẵn sàng sử dụng. Chọn hàng phù hợp với ngân hàng và hóa học của bạn. Đối với các ngân hàng 24V, cùng mức xếp hạng Ah thể hiện năng lượng gấp đôi so với 12V, do đó, nhu cầu quang điện thường cao hơn để đạt được thời gian sạc lại tương tự.

Nếu ánh sáng mặt trời của bạn không nhất quán (mùa đông, bóng râm, sương mù ven biển), hãy nghiêng lên trong phạm vi. Nếu ắc quy của bạn là axit chì và bạn thường xuyên ngừng sạc sớm, hãy thiên hướng lên trên một lần nữa; PV bổ sung giúp bạn thực sự hấp thụ hoàn toàn khi điều kiện cho phép.

Ví dụ làm việc với số thực

Các ví dụ dưới đây cho thấy tỷ lệ giữa tấm pin mặt trời và bộ tích lũy thay đổi như thế nào theo mục tiêu (quyền tự chủ so với tốc độ sạc lại) và hóa học.

Ví dụ A: Cabin 1.000Wh/ngày, tự chủ 2 ngày, axit chì

1. Năng lượng hàng ngày: 1.000Wh/ngày .
2. Năng lượng sử dụng được trong 2 ngày: 1.000 × 2 = 2.000Wh .
3. Năng lượng tích lũy danh nghĩa (50% DoD): 2.000 0,50 = 4.000Wh .
4. Ở 12V, ắc quy Ah ≈ 4.000 12 ≈ 333ah (làm tròn đến 300–400Ah).
5. PV cho 4 giờ nắng cao điểm, hiệu suất 0,75: 1.000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W (làm tròn đến 400–600W đối với sức khỏe axit chì).

Kiểm tra tỷ lệ (dùng cục pin 400Ah và PV 600W): 600 400 = 1,5 W/A . Đây là phần cuối của hướng dẫn đạp xe hàng ngày đối với axit chì; nó sẽ hoạt động tốt nhất khi có ánh nắng tốt và quản lý tải trọng cẩn thận. Nếu thường có những ngày nhiều mây, hãy bước tới 800–1.000W cải thiện đáng kể sự phục hồi.

Ví dụ B: RV có 12V 200Ah LiFePO4, muốn phục hồi nhanh

1. Ngân hàng pin: 12V 200Ah (năng lượng danh nghĩa ≈ 2.400Wh).
2. Có thể sử dụng ở mức 80% DoD ≈ 1.920Wh .
3. Chọn PV ở mức 3,5 W/Ah để phục hồi nhanh: 200 × 3,5 = 700W .

Với ~700W và 4 giờ nắng cao điểm ở hiệu suất 0,75, năng lượng thu được hàng ngày có thể vào khoảng 700 × 4 × 0,75 ≈ 2.100Wh/ngày . Chừng đó đủ để thay thế một ngày sử dụng nặng nhọc mà vẫn đạt hiệu quả cao nhất, đó chính xác là ý nghĩa của “phục hồi nhanh” trong thực tế.

Các ràng buộc phổ biến có thể ghi đè lên tỷ lệ

Ngay cả khi tỷ lệ tấm pin mặt trời trên bộ tích lũy là “hoàn hảo”, giới hạn phần cứng có thể buộc bạn phải điều chỉnh kích thước PV, điện áp hệ thống hoặc lựa chọn bộ điều khiển sạc.

Giới hạn hiện tại của bộ điều khiển sạc (nút thắt cổ chai phổ biến nhất)

Dòng điện đầu ra của bộ điều khiển phải xử lý dòng sạc cao điểm. Đại khái: dòng sạc tối đa ≈ PV watt `điện áp sạc pin. Ví dụ: 1.000W vào nguồn 12V có thể ngụ ý ~1.000 ÷ 14 ≈ 71A . Nếu bạn có bộ điều khiển 60A, bạn cần bộ điều khiển lớn hơn, nhiều bộ điều khiển hoặc điện áp hệ thống cao hơn.

Kích thước biến tần không đặt kích thước PV, nhưng nó đặt ứng suất cho bộ tích lũy

Một biến tần lớn có thể kéo dòng điện cao từ một bộ tích điện nhỏ, gây ra hiện tượng sụt áp và giảm công suất sử dụng. Nếu tải tối đa của bạn cao (lò vi sóng, ấm đun nước, dụng cụ), bạn có thể cần thêm dung lượng pin, điện áp hệ thống cao hơn (24V/48V) hoặc cả hai. Sau đó, mảng PV nên được xem lại để tỷ lệ nạp lại vẫn ở mức phù hợp.

Thời tiết và số giờ nắng theo mùa (tỷ lệ của bạn phải tồn tại trong tháng tồi tệ nhất)

Một tỷ lệ có hiệu quả vào mùa hè có thể thất bại vào mùa đông nếu số giờ nắng cao điểm giảm đáng kể. Nếu bạn cần độ tin cậy quanh năm, hãy xác định kích thước PV từ mùa có ánh nắng thấp nhất và coi các phạm vi tỷ lệ là mức tối thiểu chứ không phải mức trung bình.

Dấu hiệu tỷ lệ của bạn sai và cách khắc phục

Cách xác minh tốt nhất là dữ liệu vận hành: trạng thái xu hướng sạc, thời gian đầy và tần suất bộ tích lũy đạt đến mức hấp thụ/nổi (hoặc hành vi sạc đầy tương đương với lithium).

Quá ít PV cho bộ tích lũy

• Axit chì hiếm khi được sạc đầy; điện áp dao động dưới mức mục tiêu hấp thụ.
• Bạn thấy tình trạng sạc bị trôi xuống trong nhiều ngày ngay cả khi có ánh nắng “bình thường”.
• Máy phát điện (hoặc điện bờ) trở thành một chiếc nạng thường xuyên.

Khắc phục: tăng công suất PV, giảm tải hàng ngày hoặc giảm kích thước bộ tích lũy để đưa tỷ lệ trở lại phạm vi. Đối với axit chì, ưu tiên sạc đầy thường xuyên; điều đó thường có nghĩa là chuyển từ ~1,0 W/Ah hướng tới 2,0–3,0 W/Ah (cơ sở 12V).

Quá nhiều PV cho bộ điều khiển hoặc hệ thống dây điện (hoặc ngân sách)

• Bộ điều khiển sạc cắt đầu ra ở dòng điện định mức trong thời gian dài.
• Bạn không thể xử lý dòng điện một cách an toàn với kích cỡ cáp và cầu chì hiện có.

Khắc phục: chuyển sang điện áp hệ thống cao hơn (24V/48V), sử dụng bộ điều khiển lớn hơn hoặc chia mảng thành nhiều bộ điều khiển. “Quá nhiều PV” thường là vấn đề về kích thước phần cứng chứ không phải là vấn đề về điện đối với bản thân bộ tích lũy.