Руководство по аккумуляторным батареям 48 В: определение размеров, подключение и подбор гибридного инвертора для дома

Немногие решения влияют на домашнюю систему хранения больше, чем напряжение ее аккумуляторной батареи. Выберите напряжение 48 В, и откроется целая экосистема: стоечные, настенные и многоярусные батареи, размер которых увеличивается с шагом в киловатт-час, гибридные инверторы со зрелой прошивкой и размеры кабелей, с которыми с легкостью справится один установщик.

В этом руководстве объясняется, что на самом деле представляет собой аккумуляторный блок на 48 В, как его емкость преобразуется в реальные часы резервного питания и как согласовать его с инвертором, не создавая несоответствий, которые мы чаще всего наблюдаем при вводе в эксплуатацию.

Что на самом деле представляет собой аккумуляторная батарея на 48 В

Маркировка 48В — это скорее сокращение, чем точная цифра. Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4), построенный из шестнадцати последовательно соединенных элементов, имеет номинальное напряжение 51,2 В, заряжается примерно до 57,6 В и считается пустым при напряжении около 44 В. Свинцово-кислотная батарея, состоящая из четырех последовательно соединенных блоков по 12 В, действительно имеет номинальное напряжение 48 В, но под нагрузкой ведет себя совсем по-другому.

Что общего у каждого банка 48V, так это его архитектура. Отдельные модули, каждый со своими ячейками и, как правило, собственной системой управления батареями, подключаются параллельно к общей шине постоянного тока, так что напряжение остается постоянным, пока емкость растет. Два модуля по 100 Ач дают 200 Ач; четыре составляют 400 Ач. Собранный блок затем подключается к инвертору или контроллеру заряда через защитное устройство постоянного тока, при этом балансировочные элементы BMS сообщают о состоянии заряда.

Почему 48 Вольт стали стандартом для жилых помещений

Напряжение на самом деле зависит от тока. Мощность равна напряжению, умноженному на ток, поэтому нагрузка 5 кВт потребляет около 104 А от батареи 48 В, примерно 208 А от батареи 24 В и более 400 А от системы 12 В. Эти цифры определяют поперечное сечение кабеля, нагрев клемм и физический размер предохранителей и автоматических выключателей.

48 Вольт — это практически оптимальное значение. Он поддерживает ток на достаточно низком уровне для управляемых проводников и стандартных разъемов, но при этом остается ниже порога 60 В постоянного тока, который многие электрические нормы рассматривают как сверхнизкое напряжение, что упрощает требования к установке по сравнению с высоковольтными аккумуляторными системами. Это также напряжение, на основе которого были разработаны низковольтные гибридные инверторы, поэтому оборудование, встроенное ПО и запасные части широко доступны.

Небольшие балконные комплекты и портативные электростанции обычно работают от внутреннего напряжения 12 В или 24 В, тогда как большие системы переходят на высоковольтные архитектуры. Таким образом, напряжение 48 В является естественным выбором для домов с мощностью инвертора примерно от 3 до 20 кВт.

Выбор блока питания 48 В для реальных нагрузок

Емкость всегда сводится к двум числам: сколько энергии вы используете между закатом и восходом солнца и сколько дней автономной работы вы хотите, когда сеть не работает. Разумной отправной точкой является вечернее и ночное потребление плюс 20% буфер. Добавляйте второй день хранения только в том случае, если отключения электроэнергии в вашем регионе обычно длятся так долго.

Два замечания заслуживают повторения. Глубина разряда имеет значение: аккумуляторы LiFePO4 обычно работают примерно до 90%, а свинцово-кислотные не должны опускаться ниже 50%, если вы хотите обеспечить разумный срок службы. А банк, размер которого превышает размер инвертора и массива, большую часть своей жизни проведет полупустым, что не вредно для батареи, но является нерациональным использованием капитала.

Одноблочные банки в середине этого диапазона являются наиболее популярным выбором для модернизации, поскольку они устанавливаются быстро и при этом обеспечивают нормальный семейный вечер. Представленная ниже модель представляет собой представительную низковольтную батарею емкостью 16 кВтч в этом классе.

Аккумулятор низкого напряжения Deye SE-F16 16 кВтч 1480~1650 €/шт без НДС Посмотреть продукт →

Что находится внутри аккумулятора 48 В

В большинстве новых аккумуляторов на 48 В используются элементы LiFePO4, и причины просты: несколько тысяч циклов на полезной глубине, плоская кривая напряжения, обеспечивающая стабильную эффективность инвертора, и небольшой вес эквивалентного свинцово-кислотного набора. Свинцово-кислотные батареи по-прежнему используются в проектах модернизации и бюджетных проектах, где более низкая первоначальная цена компенсируется более коротким сроком службы и более глубокими провалами напряжения под нагрузкой.

Физически банки 48 В имеют четыре формы, с которыми вы будете встречаться снова и снова:

• Настенные блоки, обычно мощностью от 5 до 16 кВтч, подходят для гаража или подсобного помещения.
• Многоярусные башенные системы, которые модуль за модулем увеличивают мощность более 20 кВтч.
• 19-дюймовые стоечные аккумуляторы, увеличивающие емкость с шагом 5 кВтч.
• Шкафы «все в одном», объединяющие батарею, BMS и иногда инвертор в одном корпусе.

Какой бы ни была форма, параллельная группа должна быть последовательной: одна и та же модель, один и тот же химический состав, в идеале — одна и та же производственная партия. Смешивание старого модуля с новым заставляет BMS компенсировать разницу внутреннего сопротивления, которая никогда полностью не устраняется.

Соответствие банка гибридному инвертору

Инвертор и аккумулятор должны согласовываться по трем вещам, и неправильное их выполнение является основной причиной большинства жалоб на совместимость.

• Окно напряжения. Гибридный инвертор на 48 В обычно принимает напряжение от 40 до 60 В постоянного тока. Убедитесь, что напряжение полной зарядки аккумулятора в холодную погоду остается в пределах этого диапазона, поскольку напряжение элемента LiFePO4 возрастает с падением температуры.
• Текущие лимиты. Максимальный зарядный ток инвертора и рекомендуемая мощность аккумулятора ограничивают друг друга. Банка, рассчитанная на 0,5C, безопасна практически для любого бытового инвертора; выталкивание банка за пределы его рейтинга – это то, что повреждает клетки.
• Коммуникация. Работа с обратной связью по CAN или RS485 позволяет инвертору считывать состояние заряда и температуру и соответствующим образом регулировать зарядку. Без поддерживаемого протокола система возвращается к управлению на основе напряжения, которое работает, но менее точно.

Для трехфазных домов та же логика применима к мощности низковольтного инвертора примерно до 20 кВт. Помимо этого, большинство проектировщиков переходят на высоковольтную батарею, чтобы держать под контролем токи и кабели. Однофазный гибридный инвертор мощностью 5 кВт в сочетании с блоком питания 48 В остается наиболее распространенной конфигурацией, которую мы поставляем для семейных домов.

Deye SUN-5K-SG06LP1-EU-BM2 Однофазный гибридный инвертор SG06 мощностью 5 кВт, 48 В 625~695 €/шт без НДС Посмотреть продукт →

Электропроводка, защита и детали, определяющие надежность

Большинство проблем с напряжением 48 В, которые нас просят диагностировать, оказываются проблемами установки, а не проблемами продукта. Краткий контрольный список охватывает большинство из них:

• Выбирайте кабели постоянного тока с учетом постоянного тока плюс запас и проверяйте падение напряжения на фактической длине трассы, а не на предположениях.
• Используйте предохранитель или прерыватель постоянного тока рядом с положительной клеммой аккумулятора; Устройства, рассчитанные на переменный ток, не могут надежно прерывать дуги постоянного тока.
• Затяните клеммы согласно цифре производителя. Ослабленные соединения нагреваются, а тепло сокращает срок службы батареи.
• Длина параллельных кабелей должна быть одинаковой, чтобы ток равномерно распределялся между модулями.
• Проветривайте корпус и избегайте зарядки при температуре ниже точки замерзания.
• Запишите исходное состояние заряда при вводе в эксплуатацию, чтобы у вас была базовая информация, когда клиент позвонит через шесть месяцев.

Как получить больше от одного и того же банка

Если проводка правильная, прибыль будет зависеть от того, сколько солнечной энергии вы храните на объекте. Перенос генерации с полудня на вечерний пик — это момент, когда батарея 48 В окупает свои затраты, и приведенные выше решения по определению размера определяют, насколько этот сдвиг физически возможен. Если вы хотите глубже изучить стратегии контроля самопотребления, наша команда опубликовала практическое объяснение на тему как низковольтные системы хранения максимизируют эффективность солнечной энергии в жилых домах .

Когда 48 Вольт перестают иметь смысл

48В — это ответ для домашнего использования, а не универсальный. При мощности примерно 20 кВт на инвертор ток достигает сотен ампер, и медь становится неэкономичной. В этом масштабе высоковольтные батареи несут ту же мощность, но в несколько раз меньшую, чем ток, а коммерческие проекты переходят еще дальше в контейнерные системы, измеряемые в мегаватт-часах. Однако для семейного дома, мастерской, фермерского постройки или автономного коттеджа напряжение 48 В остается лучшим выбором: детали доступны, стандарты устоялись, а время обучения короткое.

Сборка полной системы 48 В

Вместо того, чтобы составлять список деталей с нуля, многие клиенты покупают систему в виде согласованного пакета: фотоэлектрические модули, низковольтный гибридный инвертор, блок питания 48 В нужной мощности, монтажное оборудование и средства мониторинга. Предварительно настроенные комплекты полностью устраняют вопрос совместимости, поскольку окно напряжения, профиль заряда и протокол связи между устройствами уже проверены.

Фотоэлектрический комплект мощностью 10 кВт с накопителем емкостью 10 кВтч. € 3 050,00 без НДС Посмотреть продукт →

Выбор аккумулятора 48 В — это, в конечном счете, разговор о вашем собственном распорядке дня: сколько вы используете после наступления темноты, как долго продолжаются отключения и какой резерв вам нужен в самый холодный месяц года. Если вы поделитесь своим ежедневным потреблением, резервными ожиданиями и несколькими фотографиями сайта через наш страница контактов , наша команда вернется с конфигурацией, рекомендациями по подключению и ценой на всю систему.