ذخیره باتری خانگی با اینورتر: باتری کوپلینگ AC

با تلاش جهان برای آینده‌ای پایدارتر، پذیرش منابع انرژی تجدیدپذیر، به ویژه انرژی خورشیدی، به طور قابل توجهی افزایش یافته است. با این حال، تناوب انرژی خورشیدی همچنان چالشی برای استفاده گسترده از آن است. برای پرداختن به این موضوع،ذخیره سازی باتری خانهبااینورترباتری کوپلینگ AC به عنوان یک راه حل ظهور کرده است. باتری کوپلینگ AC به دلایل اقتصادی، فنی و سیاسی در سطح جهانی محبوبیت پیدا می‌کند. این باتری می‌تواند به شبکه برق متصل شود یا به عنوان یک سیستم برق پشتیبان استفاده شود، که آن را به یک افزودنی ارزشمند برای سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه یا هیبریدی تبدیل می‌کند که قبلاً فقط از بانک‌های باتری LiFePO4 در سیستم‌های خارج از شبکه استفاده می‌کردند. بسیاریتولیدکنندگان باتری لیتیومیراهکارهای ذخیره‌سازی باتری AC-Coupled، شامل اینورترها و بانک‌های باتری لیتیومی خورشیدی با BMS، را توسعه داده‌اند که امکان ادغام یکپارچه‌تر باتری‌های AC-Coupling را در سیستم‌های PV فراهم می‌کند. این مقاله نگاهی عمیق به باتری‌های AC-Coupling، از جمله مزایای آنها، اصول کار، عواملی که هنگام انتخاب سیستم باید در نظر گرفته شوند و نکات نصب و نگهداری ارائه می‌دهد. باتری کوپلینگ AC چیست؟ باتری کوپلینگ AC سیستمی است که به صاحبان خانه امکان می‌دهد انرژی خورشیدی اضافی را در یک سیستم باتری ذخیره کنند، که می‌تواند برای تأمین انرژی خانه‌هایشان در دوره‌های کم نور خورشید یا قطعی شبکه استفاده شود. برخلاف باتری کوپلینگ DC که برق DC را مستقیماً از پنل‌های خورشیدی ذخیره می‌کند، باتری کوپلینگ AC برق DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را به برق AC تبدیل می‌کند که می‌تواند در سیستم باتری ذخیره شود. این یک مکمل دانش در مورد ذخیره سازی باتری خانگی است:باتری با کوپل DC یا AC؟ چگونه باید تصمیم بگیرید؟ یکی از مزایای اصلی باتری کوپلینگ AC این است که به صاحبان خانه اجازه می‌دهد بدون نیاز به سخت‌افزار اضافی، باتری را به سیستم پنل خورشیدی موجود خود اضافه کنند. این امر باتری‌های کوپلینگ AC را به یک راه حل مقرون به صرفه برای صاحبان خانه‌ای تبدیل می‌کند که می‌خواهند استقلال انرژی خود را افزایش دهند. یک سیستم باتری کوپل شده با جریان متناوب می‌تواند سیستمی باشد که در دو حالت مختلف کار می‌کند: متصل به شبکه یا خارج از شبکه. سیستم‌های باتری کوپل شده با جریان متناوب در حال حاضر در هر مقیاس قابل تصوری به واقعیت تبدیل شده‌اند: از تولید برق در مقیاس کوچک گرفته تا تولید برق متمرکز، چنین سیستم‌هایی استقلال انرژی مورد انتظار مصرف‌کنندگان را ممکن می‌سازند. در تولید برق متمرکز، که به اصطلاح BESS نامیده می‌شود (سیستم‌های ذخیره انرژی باتری) در حال حاضر استفاده می‌شوند، که تناوب تولید انرژی را تنظیم می‌کنند و به کنترل پایداری سیستم برق یا کاهش LCOE (هزینه تراز شده انرژی) نیروگاه‌های فتوولتائیک و بادی کمک می‌کنند. در سطح تولید برق خرد یا کوچک مانند سیستم‌های خورشیدی مسکونی، سیستم‌های باتری کوپل شده با AC می‌توانند عملکردهای متنوعی را انجام دهند: ● ارائه مدیریت بهتر انرژی در خانه، جلوگیری از تزریق انرژی به شبکه و اولویت دادن به تولید برق از خود شبکه. ● تأمین امنیت برای تأسیسات تجاری از طریق عملکردهای پشتیبان یا با کاهش تقاضا در دوره‌های اوج مصرف. ● کاهش هزینه‌های انرژی از طریق استراتژی‌های انتقال انرژی (ذخیره‌سازی و تزریق انرژی در زمان‌های از پیش تعیین‌شده). ● از جمله دیگر کارکردهای ممکن. با توجه به پیچیدگی سیستم‌های باتری کوپل شده با جریان متناوب (AC-coupled battery systems)، که به اینورترهایی با ویژگی‌ها و حالت‌های عملیاتی مختلف نیاز دارند، به استثنای ذخیره‌سازی باتری خانگی که به سیستم‌های BMS پیچیده نیاز دارد، سیستم‌های باتری کوپل شده با جریان متناوب (AC-coupled battery systems) در حال حاضر در مرحله ورود به بازار هستند؛ این امر ممکن است در کشورهای مختلف کم و بیش پیشرفته باشد. در اوایل سال 2021، شرکت BSLBATT Lithium پیشگام این امر شد.ذخیره سازی باتری همه کاره با اتصال ACکه می‌تواند برای سیستم‌های ذخیره انرژی خورشیدی خانگی یا به عنوان منبع تغذیه پشتیبان استفاده شود! مزایای باتری کوپلینگ AC سازگاری:یکی از بزرگترین مزایای باتری‌های کوپلینگ AC این است که آنها با سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی موجود و جدید سازگار هستند. این امر ادغام باتری‌های کوپلینگ AC را با سیستم فتوولتائیک خورشیدی شما بدون نیاز به ایجاد تغییرات قابل توجه در تنظیمات موجود، آسان می‌کند. استفاده انعطاف‌پذیر:باتری‌های کوپلینگ AC از نظر نحوه استفاده انعطاف‌پذیر هستند. آن‌ها می‌توانند به شبکه برق متصل شوند یا در صورت قطع برق به عنوان منبع تغذیه پشتیبان استفاده شوند. این انعطاف‌پذیری آن‌ها را برای صاحبان خانه که می‌خواهند وابستگی خود را به شبکه برق کاهش دهند و به یک منبع تغذیه پشتیبان قابل اعتماد دسترسی داشته باشند، ایده‌آل می‌کند. عمر باتری بهبود یافته:سیستم‌های AC-coupled طول عمر بیشتری نسبت به سیستم‌های DC-coupled دارند زیرا از سیم‌کشی استاندارد AC استفاده می‌کنند و به تجهیزات گران‌قیمت DC نیاز ندارند. این بدان معناست که می‌توانند صرفه‌جویی در هزینه‌ها را در درازمدت برای صاحبان خانه یا مشاغل فراهم کنند. نظارت:سیستم‌های باتری AC-coupled را می‌توان به راحتی با استفاده از همان نرم‌افزار سیستم فتوولتائیک خورشیدی نظارت کرد. این امر امکان مدیریت آسان‌تر کل سیستم انرژی را از یک پلتفرم واحد فراهم می‌کند. ایمنی:سیستم‌های باتری AC-coupled عموماً ایمن‌تر از سیستم‌های DC-coupled در نظر گرفته می‌شوند، زیرا از سیم‌کشی استاندارد AC استفاده می‌کنند و کمتر مستعد عدم تطابق ولتاژ هستند که می‌تواند یک خطر ایمنی باشد. باتری کوپلینگ AC چگونه کار می‌کند؟ سیستم‌های باتری کوپل شده با جریان متناوب (AC-coupled battery systems) با اتصال یک اینورتر باتری به سمت جریان متناوب (AC) یک سیستم فتوولتائیک خورشیدی موجود کار می‌کنند. اینورتر باتری، برق DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را به برق AC تبدیل می‌کند که می‌تواند برای تأمین انرژی خانه یا محل کار یا بازگرداندن آن به شبکه برق مورد استفاده قرار گیرد. وقتی انرژی اضافی توسط پنل‌های خورشیدی تولید می‌شود، برای ذخیره به باتری هدایت می‌شود. سپس باتری این انرژی اضافی را تا زمان نیاز ذخیره می‌کند، مانند مواقعی که خورشید نمی‌تابد یا تقاضای انرژی زیاد است. در این مواقع، باتری انرژی ذخیره شده را دوباره به سیستم AC آزاد می‌کند و برق اضافی را برای خانه یا محل کار فراهم می‌کند. در یک سیستم باتری کوپل شده با جریان متناوب، اینورتر باتری به باس جریان متناوب سیستم فتوولتائیک خورشیدی موجود متصل می‌شود. این امر به باتری اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به هیچ گونه تغییری در پنل‌های خورشیدی یا اینورتر موجود، در سیستم ادغام شود. اینورتر کوپل شده با جریان متناوبهمچنین تعدادی عملکرد دیگر مانند نظارت بر وضعیت شارژ باتری، محافظت از باتری در برابر شارژ یا دشارژ بیش از حد و ارتباط با سایر اجزای سیستم انرژی را انجام می‌دهد. عواملی که باید هنگام انتخاب سیستم باتری کوپلینگ AC در نظر بگیرید اندازه سیستم:اندازه سیستم باتری AC-coupled باید بر اساس تقاضای انرژی خانه یا محل کار و همچنین ظرفیت سیستم فتوولتائیک خورشیدی موجود انتخاب شود. یک نصاب حرفه‌ای می‌تواند تجزیه و تحلیل بار را انجام دهد و اندازه سیستمی را که برای نیازهای خاص انرژی مناسب است، توصیه کند. نیازهای انرژی:کاربر باید هنگام انتخاب سیستم باتری کوپل شده با AC، نیازهای انرژی و الگوهای مصرف خود را در نظر بگیرد. این امر به اطمینان از اندازه مناسب سیستم و تأمین مقدار لازم انرژی برای تأمین برق خانه یا محل کار او کمک می‌کند. ظرفیت باتری:کاربر باید ظرفیت باتری را در نظر بگیرد، که به میزان انرژی قابل ذخیره و استفاده در صورت نیاز اشاره دارد. یک باتری با ظرفیت بیشتر می‌تواند در هنگام قطع برق، برق پشتیبان بیشتری را فراهم کند و استقلال انرژی بیشتری را فراهم کند. طول عمر باتری:کاربر باید طول عمر مورد انتظار باتری را در نظر بگیرد، که بسته به نوع باتری مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد. باتری با طول عمر بیشتر ممکن است در ابتدا گران‌تر باشد اما در نهایت می‌تواند ارزش بلندمدت بهتری را ارائه دهد. نصب و نگهداری:کاربر باید الزامات نصب و نگهداری سیستم باتری کوپل شده با جریان متناوب را در نظر بگیرد. برخی از سیستم‌ها ممکن است نیاز به نگهداری مکررتری داشته باشند یا نصب آنها دشوارتر باشد که می‌تواند بر هزینه کلی و راحتی سیستم تأثیر بگذارد. هزینه:کاربر باید هزینه اولیه سیستم، شامل باتری، اینورتر و هزینه‌های نصب، و همچنین هرگونه هزینه نگهداری مداوم را در نظر بگیرد. آنها همچنین باید صرفه‌جویی‌های احتمالی در هزینه‌ها در طول زمان، مانند کاهش هزینه‌های انرژی یا مشوق‌هایی برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر را در نظر بگیرند. نیروی پشتیبان:کاربر باید در نظر بگیرد که آیا برق پشتیبان برای او مهم است یا خیر، و اگر چنین است، آیا سیستم باتری AC-coupled برای تأمین برق پشتیبان در هنگام قطع برق طراحی شده است یا خیر. گارانتی و پشتیبانی:کاربر باید گزینه‌های گارانتی و پشتیبانی ارائه شده توسط سازنده یا نصاب را در نظر بگیرد، که می‌تواند بر قابلیت اطمینان و طول عمر سیستم تأثیر بگذارد. نکات نصب و نگهداری باتری کوپلینگ AC نصب و نگهداری سیستم باتری کوپل شده با AC نیازمند توجه دقیق است تا عملکرد ایمن و قابل اعتماد تضمین شود. در اینجا چند دستورالعمل کلی برای نصب و نگهداری سیستم باتری کوپل شده با AC از دیدگاه حرفه‌ای ارائه شده است: نصب: یک مکان مناسب انتخاب کنید:محل نصب باید تهویه مناسب داشته باشد و از نور مستقیم خورشید، منابع گرما و مواد قابل اشتعال دور باشد. سیستم باتری همچنین باید از دما و رطوبت شدید محافظت شود. اینورتر و باتری را نصب کنید:اینورتر و باتری باید طبق دستورالعمل سازنده، با اتصال زمین و اتصالات الکتریکی مناسب نصب شوند. اتصال به شبکه:سیستم باتری کوپل شده با جریان متناوب باید از طریق یک برقکار مجاز و مطابق با قوانین و مقررات محلی به شبکه برق متصل شود. تعمیر و نگهداری: مرتباً وضعیت باتری را کنترل کنید:وضعیت باتری، از جمله سطح شارژ، دما و ولتاژ، باید به طور منظم بررسی شود تا از عملکرد ایمن و کارآمد آن اطمینان حاصل شود. انجام تعمیر و نگهداری روتین:تعمیر و نگهداری معمول ممکن است شامل تمیز کردن پایانه‌های باتری، بررسی کابل‌ها و اتصالات باتری و انجام هرگونه به‌روزرسانی لازم برای سیستم عامل باشد. دستورالعمل‌های سازنده را دنبال کنید:کاربر باید دستورالعمل‌های سازنده را برای نگهداری و بازرسی دنبال کند، که ممکن است بسته به نوع باتری و اینورتر مورد استفاده متفاوت باشد. در صورت لزوم باتری را تعویض کنید:با گذشت زمان، باتری ممکن است ظرفیت خود را از دست بدهد و نیاز به تعویض داشته باشد. کاربر باید طول عمر باتری توصیه شده توسط سازنده را در نظر بگیرد و بر اساس آن برای تعویض برنامه‌ریزی کند. مرتباً برق پشتیبان را آزمایش کنید:اگر سیستم باتری AC-coupled برای تأمین برق پشتیبان در هنگام قطع برق طراحی شده باشد، کاربر باید به صورت دوره‌ای سیستم را آزمایش کند تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل کند. به طور کلی، نصب و نگهداری سیستم باتری کوپل شده با جریان متناوب (AC-coupled battery system) نیاز به توجه دقیق دارد تا از عملکرد ایمن و قابل اعتماد آن اطمینان حاصل شود. توصیه می‌شود با یک نصاب یا برقکار مجاز مشورت کنید و دستورالعمل‌های سازنده را برای نصب و نگهداری دنبال کنید. جهت بازار را در دست بگیرید ما اکنون در دورانی زندگی می‌کنیم که سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری خانگی پتانسیل خود را نشان می‌دهند. باتری‌های خورشیدی متصل به AC برای خانه‌ها نیز در سال‌های آینده به استاندارد خانه‌ها در سراسر جهان تبدیل خواهند شد و این امر در حال حاضر در برخی کشورها مانند استرالیا و ایالات متحده رایج شده است. سیستم‌های باتری خورشیدی متصل به AC برای خانه‌ها می‌توانند با کاهش هزینه‌های برق مصرف‌کنندگان (با ذخیره انرژی برای مصرف در زمان‌های اوج مصرف) یا با جلوگیری از تزریق انرژی به شبکه در صورت کاهش مزایای سیستم جبران اعتبار تولید پراکنده (با دریافت هزینه)، به آنها سود برسانند. به عبارت دیگر، یک باتری پشتیبان برای خانه‌ها، استقلال انرژی مورد انتظار مصرف‌کنندگان را بدون محدودیت‌ها یا قیود اعمال‌شده توسط شرکت‌های صنعت برق یا تنظیم‌کننده‌ها، ممکن می‌سازد. اساساً، دو نوع سیستم باتری کوپل شده با جریان متناوب (AC-coupled battery) را می‌توان در بازار یافت: اینورترهای چند پورته با ورودی انرژی (مثلاً فتوولتائیک خورشیدی) و باتری‌های پشتیبان برای خانه؛ یا سیستم‌هایی که اجزا را به صورت ماژولار ادغام می‌کنند، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است. معمولاً یک یا دو اینورتر چند پورته در خانه‌ها و سیستم‌های کوچک کافی است. در سیستم‌های بزرگ‌تر یا با تقاضای بیشتر، راه‌حل ماژولار ارائه شده توسط ادغام دستگاه، انعطاف‌پذیری و آزادی بیشتری را در تعیین اندازه اجزا فراهم می‌کند. در نمودار بالا، سیستم AC-coupled شامل یک اینورتر PV DC/AC (که می‌تواند خروجی‌های متصل به شبکه و خارج از شبکه داشته باشد، همانطور که در مثال نشان داده شده است)، یک سیستم باتری (با اینورتر DC/AC و سیستم BMS داخلی) و یک پنل یکپارچه است که ارتباط بین دستگاه، باتری پشتیبان برای خانه و بار مصرف‌کننده را ایجاد می‌کند. راهکار ذخیره‌سازی باتری کوپل شده AC BSLBATT راهکار ذخیره‌سازی باتری BSLBATT All-in-one AC-coupled، که در این سند توضیح می‌دهیم، امکان ادغام همه اجزا را به روشی ساده و زیبا فراهم می‌کند. سیستم ذخیره‌سازی باتری خانگی پایه از یک ساختار عمودی تشکیل شده است که این دو جزء را گرد هم می‌آورد: اینورتر خورشیدی متصل/متصل به شبکه (بالا) و بانک باتری لیتیومی ۴۸ ولتی (پایین). با عملکرد توسعه، می‌توان دو ماژول را به صورت عمودی و سه ماژول را به صورت موازی اضافه کرد، هر ماژول ظرفیت 10 کیلووات ساعت دارد و حداکثر ظرفیت 60 کیلووات ساعت است که امکان افزایش تعداد اینورترها و بسته‌های باتری را به چپ و راست با توجه به نیاز هر پروژه فراهم می‌کند. سیستم ذخیره باتری AC کوپل شده برای سیستم خانگی که در بالا نشان داده شده است، از اجزای BSLBATT زیر استفاده می‌کند. اینورترهای سری ۵.۵ کیلووات ساعت، با محدوده توان ۴.۸ کیلووات تا ۶.۶ کیلووات، تک فاز، با حالت‌های عملکرد متصل به شبکه و منفصل از شبکه. باتری LiFePO4 48 ولت 200 آمپر ساعت نتیجه‌گیری در نتیجه،بی اس ال بتذخیره باتری خانگی با اینورتر: باتری کوپلینگ AC به صاحبان خانه یک راه حل مقرون به صرفه برای ذخیره انرژی خورشیدی اضافی و افزایش استقلال انرژی آنها ارائه می‌دهد. سیستم‌های باتری کوپلینگ AC مزایای متعددی از جمله کاهش هزینه‌های انرژی، افزایش استقلال انرژی و بهبود راندمان را ارائه می‌دهند. هنگام انتخاب سیستم باتری کوپلینگ AC، در نظر گرفتن ظرفیت باتری و ذخیره انرژی، ظرفیت اینورتر و نوع باتری ضروری است. همچنین استخدام یک نصاب مجاز و باتجربه و انجام تعمیر و نگهداری منظم برای اطمینان از عملکرد بهینه و طول عمر سیستم ضروری است. با اجرای سیستم باتری کوپلینگ AC، صاحبان خانه می‌توانند هزینه‌های انرژی خود را کاهش دهند، استقلال انرژی خود را افزایش دهند و به آینده‌ای پایدارتر کمک کنند.