Батерии за фотоволтаици по размер на напрежението
Батерии за фотоволтаици според напрежението разделят батерийното съхранение на два електрически несъвместими класа: пакети с ниско напрежение, изградени около 48 V DC шина, и стекове с високо напрежение, които варират приблизително от 100 V до 600 V. Класът се определя от инвертора, а не от предпочитанията: повечето модерни жилищни хибридни инвертори изискват стек с високо напрежение, докато системите от 48 V са подходящи за оф-grid инвертори и инсталации в стил Victron Energy. Напрежението определя тока, сечението на кабелите, ефективността на преобразуването и квалификацията на монтажника. Ръководство
Сортиране на продукти
Списък на продуктите
Свързани категории напрежение на батериите
- Нисковолтови батерии
- Високоволтови батерии
- Всички батерии за фотоволтаици
- Хибридни инвертори
- Автономни (Off-Grid) инвертори
- Батерии по марка
Нисконапрегнато и високонапрегнато съхранение: какво променя числото
И двата класа използват едни и същи клетки LiFePO4. Разликата е в броя на клетките, свързани последователно, преди пакетът да бъде свързан към инвертора. Пакет с ниско напрежение е около 48 V номинално, което попада в диапазона на SELV. Стек с високо напрежение свързва модулите последователно, докато низът достигне стойност между приблизително 100 V и 600 V, съответствайки на DC прозореца на батерийния вход на инвертора. Тъй като мощността е произведение от напрежението и тока, същият заряд от 5 kW, който изисква над 100 A при 48 V, изисква значително под 20 A при 350 V.
Това единствено съотношение определя всичко останало: напречното сечение на кабела, номиналите на предпазителите и изолаторите, резистивните загуби в DC линията, ефективността на конвертиране на DC/DC стъпката на инвертора и режима на безопасност, при който работи монтажът. Това е и причината двата класа да не са взаимозаменяеми. Инверторът е проектиран за един определен батериен прозорец и няма да приеме друг, а пакети от различни класове напрежение не могат да бъдат комбинирани на една DC шина.
ОТ ТЕРЕНА
„Грешката, която виждам най-често, е 48 V банка, окабелена с кабел, избран за средния товар, вместо за пиковия. При 48 V разряд от 5 kW е повече от 100 A, така че за разстояние от два метра е необходим кабел от 50 mm² или повече и всяка кабелна обувка трябва да бъде правилно кримпната. Високото напрежение пренася същата енергия с много по-малко мед, което е точното обяснение защо домашните хибридни системи тръгнаха в тази посока. Ниското напрежение все още печели там, където ви е необходима DC шина, която да се споделя с друго оборудване.“
Ladislav Proc · Специалист по фотоволтаици, ONSA Plus
Как да изберете между нисконапрегнато и високонапрегнато съхранение
Този филтър не е класация по качество. Той е ос на съвместимост и в повечето проекти отговорът вече е фиксиран от инвертора на стената или от инвертора, който сте специфицирали. Проверете DC прозореца на батерията в техническото описание на инвертора, преди да разгледате който и да е пакет.
Когато изборът на инвертор все още е отворен, решете въз основа на конфигурацията на инсталацията: домашна хибридна система, свързана към мрежата с един блок за съхранение, насочва към високо напрежение, докато off-grid или хибридна система с DC връзка със зарядни устройства, MPPT контролери и DC товари, споделящи една шина, насочва към 48 V.
Покажи пълното ръководство Затвори ръководството
Ток, напречно сечение на кабела, загуби и ефективност на конвертиране
Токът е факторът, който определя размера на DC инсталацията, и токът е обратно пропорционален на напрежението при определена мощност. Това е практическата основа на избора.
- При 48 V: 5 kW означават приблизително 105 A. Къси трасета от мед с сечение от 35 до 70 mm², DC разединители с висок номинал, предпазители клас T или NH и правилно затегнати клеми са задължителни, а не опционални.
- При 400 V: същите 5 kW са около 12,5 A, които се предават лесно чрез соларен кабел 6 mm² със стандартни MC4 конектори.
- Резистивните загуби нарастват пропорционално на квадрата на тока. Намаляването на тока наполовина намалява четири пъти загубите в същия проводник, което прави изграждането на дълги батерийни трасета много по-евтино при високо напрежение.
- Падът на напрежението при 48 V е причината нисковолтовите батерии да бъдат разположени близо до инвертора. Няколко метра кабел с недостатъчно сечение могат да струват няколко процента от съхранената енергия и да предизвикат изключване поради ниско напрежение при пиков товар.
Напрежението се появява и в веригата на преобразуване. Високоволтовият стек е близо до вътрешното напрежение на DC връзката на инвертора, така че DC/DC конверторът върши по-малко работа и общата ефективност (round-trip) обикновено е малко по-висока. Един 48 V пакет трябва да бъде повишен до няколко стотин волта, преди мостот на инвертора да може да го използва, което добавя стъпка на преобразуване и, в повечето спецификации, от един до три процентни пункта загуба при обновения цикъл. Разликата е реална, но незначителна, и е най-важна там, където батерията се циклира дълбоко всеки ден.
Съвет от практиката
Никога не планирайте класа на съхранение само въз основа на спецификацията на батерията. Отворете спецификацията на инвертора, намерете диапазона на входното DC напрежение на батерията и максималния ток на зареждане и разреждане и купете продукт в рамките на и двете стойности. Стек, чийто работен диапазон е само частично в границите на инвертора, ще работи при средно състояние на заряда, но ще спре да функционира, когато е почти пълен или почти празен. Едновременно с това проверете списъка за съвместимост на марките.
Кои инвертори приемат коя класа
Инверторът е „вратарът“ в тази система. Много малко устройства приемат и двете класи, а никое не приемат и двете едновременно.
- Модерните жилищни хибридни инвертори са предимно високоволтови. Тяхният батериен вход е специфициран като DC диапазон в стотици волтове и те изискват стакабилна кула с CAN връзка към BMS.
- Off-grid инверторите и инверторно-зарядните устройства са предимно 48 V. DC шината е гръбнакът на системата и другите устройства се свързват към нея директно.
- Батерийните инвертори в DC-свързани off-grid конфигурации споделят 48 V шината с MPPT соларни контролери за зареждане, DC консуматори и зарядно за генератор, което е невъзможно при високоволтов стек.
- AC-свързаните ретрофит решения заобикалят въпроса: модулът за съхранение има собствен инвертор, така че съществуващият стринговый инвертор изобщо не „вижда“ напрежението на батерията.
Типични случаи на употреба
- Ниско напрежение, около 48 V: off-grid хижи, хибридни системи, изградени около оборудване на Victron Energy, лодки и превозни средства, малки капацитети от няколко kWh и всеки дизайн, при който няколко DC устройства трябва да споделят една обща шина.
- Високо напрежение, приблизително 100 до 600 V: семейни къщи, свързани към мрежата, с модерен хибриден инвертор, капацитети от около 5 kWh до 30 kWh, резервно захранване чрез превключвател и търговски системи с дълги DC кабели.
- И двете: много малки балконски или plug-in системи за съхранение, които обикновено се доставят като запечатани единици със собствена електроника и без видима за потребителя DC шина.
Безопасност и квалификация на инсталатора
Пакет с номинално напрежение 48 V попада в границите на SELV, така че контактът с клемите сам по себе си не е опасен. Опасността тук е огромният ток на късо съединение: изпуснат гаечен ключ върху шините ще разтопи метала, поради което правилното предпазване, изолираните инструменти и капаците на клемите са от значение. Системите с високо напрежение променят профила на риска. Няколкостотин волта DC са смъртоносни при допир и не гасят дъгата по начина, по който го прави AC, така че работата изисква електротехник, компетентен в DC инсталациите, документирана процедура за изолация, подходящи DC-rated изолатори и, в повечето проекти, интегриран в стека контактор, който държи клемите на низа без напрежение до пускането в експлоатация. И двете класа изискват заземяване, защита от пренапрежение и ясно маркиране на DC веригата.
Възможност за разширение
Нисковолтовите банки се разширяват паралелно: допълнителни пакети се добавят до съществуващите, всички на 48 V, което е гъвкаво и толерира различни възрасти на пакетите в границите, определени от производителя. Системите с високо напрежение се разширяват последователно в една кула, така че всеки модул трябва да бъде от едно и също семейство, а общият брой трябва да остане в DC прозореца на инвертора и максималния брой модули. Това прави системите с високо напрежение лесни за разширяване веднъж, в рамките на планирания резерв, но трудни за разширяване далеч отвъд него. В двата случая планирайте крайния капацитет още на етапа на проектиране.
Ниско напрежение в сравнение с високо напрежение
| Характеристика | Ниско напрежение, около 48 V | Високо напрежение, 100 до 600 V |
|---|---|---|
| Ток при 5 kW | Около 105 A | Около 12 до 50 A в зависимост от стека |
| Кабели | Мед от 35 до 70 mm², кратки разстояния, кримпвани кабелни накрайници | Соларен кабел 6 mm², MC4, допустими са по-дълги разстояния |
| Обща ефективност (round-trip efficiency) | Малко по-ниска, допълнителен етап на boost конвертиране | Малко по-висока, по-близо до DC връзката на инвертора |
| Типични инвертори | Оф-grid инвертори, инвертор-зареждачи, DC-свързани системи | Модерни жилищни и търговски хибридни инвертори |
| Основен риск | Много висок ток на късо съединение, SELV допирно напрежение | Смъртоносно DC напрежение, риск от електрическа дъга, изисква DC изолация |
| Разширяване | Паралелни пакети, гъвкавост при малки стъпки | Последователни модули в една кула, в рамките на прозореца на инвертора |
Плъзнете таблицата наляво
Често задавани въпроси за напрежението на батериите
Каква е разликата между нисковолтова и високоволтова батерия?
Нисковолтовите пакети работят при номинално напрежение от около 48 V, а високоволтовите стекове — между приблизително 100 V и 600 V. Клетките обикновено са с една и съща LiFePO4 химия. Напрежението определя тока за дадена мощност и следователно окабеляването, загубите и режима на безопасност.
Мога ли да смеся нисковолтови и високоволтови батерии в една система?
Не. Инверторът има един вход за батерия, проектиран за един DC прозорец, и две различни класове напрежение не могат да споделят една DC шина. Комбинирането им би изисквало два отделни инвертора, всеки със собствено съхранение, което обезсмисля целта в една жилищна система.
Какво напрежение е необходимо за моя инвертор?
Проверете диапазона на входното DC напрежение на батерията в техническата спецификация на инвертора. Модерните жилищни хибридни инвертори са предимно високоволтови. Оф-grid инверторите и инвертор-зареждачите почти винаги са 48 V. Много малко устройства приемат и двата класа, а нито едно не приема и двете едновременно.
По-ефективно ли е високоволтовото съхранение?
Малко. Високоволтовият стек е близо до вътрешната DC връзка на инвертора, така че избягва етапа на повишаващо преобразование, който е необходим за 48 V пакет. Разликата обикновено е между една и три процентни пункта от общата ефективност (round-trip efficiency), което е най-значимо при дълбоко ежедневно циклиране.
Защо батериите от 48 V се нуждаят от толкова дебели кабели?
Защото токът е равен на мощността, разделена на напрежението. Разреждането на 5 kW при 48 V означава над 100 A, което изисква медни кабели от 35 до 70 mm², предпазители с висок номинал и кратки разстояния, за да се контролират падът на напрежението и загряването. Същата мощност при 400 V изисква само 6 mm².
Опасно ли е инсталирането на високоволтова батерия?
Няколко стота волта DC са потенциално смъртоносни, а DC дъгата не се гаси сама, затова инсталацията трябва да бъде извършена от електротехник, компетентен в DC инсталациите, използвайки DC изолатори и документирана процедура за изолация. Повечето стекове поддържат клемите на низа изключени до самото въвеждане в експлоатация чрез вътрешен контактор.
Безопасни ли са батериите от 48 V, защото напрежението е ниско?
Напрежението при допир е в границите на SELV, но токът на късо съединение е огромен. Паднал инструмент върху клемите може да разтопи метала и да предизвика пожар. Правилното предпазване, изолираните инструменти, капаците на клемите и правилно кримпнатите кабелни накрайници са от съществено значение, а не просто предпазни мерки, които могат да бъдат пропуснати.
Кой клас напрежение е подходящ за оф-grid система?
В повечето случаи ниско напрежение, около 48 V. Оф-grid проектите поставят MPPT контролери за зареждане, инвертор/зарядно, DC консуматори и зарядно за генератор на една обща DC шина, а тази архитектура работи само при 48 V. Вижте оф-grid инверторите за подходящи устройства.
Мога ли да разширя високоволтовия стек по-късно?
Да, в определени граници: допълнителните модули се свързват последователно в същата кула, трябва да бъдат от едно и също семейство, а общото напрежение на низа и броят на модулите трябва да останат в рамките на допустимия диапазон на инвертора. Планирайте резерва още при проектирането, вместо да приемате, че разширяването е неограничено.
Влияе ли класът на напрежение върху полезния капацитет или живота на батерията?
Не пряко. Полезният капацитет зависи от дълбочината на разреждане, която позволява BMS системата, а животът – от химията на клетките, температурата и дълбочината на цикъла. Класът на напрежение влияе върху разходите за инсталация, загубите при конвертиране и изискванията за безопасност, затова сравнявайте пакетите по капацитет и гаранция в рамките на един клас.
Системите за батерии с ниско и високо напрежение не са взаимозаменяеми. Инверторът определя кой клас можете да използвате.
За ONSA Plus
Защо инсталатори в цяла Европа купуват системи за съхранение от нас
ONSA Plus е европейски B2B дистрибутор на фотоволтаици, батерийни системи за съхранение, топлинни помпи и зарядни станции за електромобили. В собствените ни складове в ЕС поддържаме над 1 500 продукта от повече от 25 марки, включително Huawei, Solis, SolaX и Dyness.
Ние не сме просто търговска компания. Ние сами проектираме и обслужваме енергийни системи, така че отговаряме на въпроси относно класовете на напрежение на батериите, окабеляването и съчетаването с инвертори въз основа на инженерна практика, а не от каталог. Обработвате гаранционните претенции директно с нас и купувате за конкретен проект.
