Системы накопления энергии
Делаем аккумуляторную часть для солнечных станций, резервного питания дома и промышленных объектов: сборки на призматических ячейках LiFePO4, напряжение 12, 24 и 48 В, ёмкость под суточное потребление. Подбираем под ваш инвертор и рассчитываем конфигурацию по нагрузке.
- 5,84 кВт·ч в одном батарейном модуле
- 3000 циклов модуля, разряд до 500 А
- Совместимость с распространёнными инверторами
- Расчёт ёмкости по вашей нагрузке
Какая ёмкость нужна
Ёмкость считается от суточного потребления и требуемого резерва. Ниже типовые конфигурации — точный расчёт делаем по вашим цифрам.
| Задача | Напряжение | Ёмкость | Запас энергии |
|---|---|---|---|
| Дача, свет и холодильник | 24 В | 100–200 Ач | 2,4–4,8 кВт·ч |
| Дом, резерв на сутки | 48 В | 200–300 Ач | 9,6–14,4 кВт·ч |
| Солнечная станция 5 кВт | 48 В | 300–400 Ач | 14–19 кВт·ч |
| Предприятие, пик-шейвинг | 48 В и выше | от 600 Ач | от 30 кВт·ч |
Почему LiFePO4, а не свинец и не NMC
| Параметр | Свинец | LiFePO4 | NMC |
|---|---|---|---|
| Циклов | 300–800 | 2000–3000, до 12 000 у призматических | 500–1500 |
| Глубина разряда | до 50 % | до 90 % | до 80 % |
| Безопасность | выделяет водород | не горит | риск возгорания |
| Обслуживание | долив, вентиляция | не требуется | не требуется |
| Стоимость киловатт-часа за срок | высокая | низкая | средняя |
Для стационарного накопления решает стоимость киловатт-часа за срок службы: LiFePO4 дороже свинца на старте и отрабатывает в три-четыре раза больше циклов при вдвое большей глубине разряда.
Подобрать по параметру
Показаны все 2
Ячейки для сборки накопителя
Как считают ёмкость накопителя
Накопитель считают от нагрузки и от того, что он должен закрывать: ночь на солнечной станции, аварийный резерв или пик потребления предприятия. От этого зависит и ёмкость, и требуемый ток.
- Суточный профиль потребления
Нужны не средние киловатт-часы в месяц, а распределение по часам: когда включается насос, когда работает станок, какая нагрузка держится ночью. Профиль снимают счётчиком с журналом или собирают из паспортных мощностей оборудования.
- Что закрываем накопителем
Для солнечной станции — вечерне-ночное потребление до следующей выработки. Для резерва — время до восстановления сети или до запуска генератора. Для пик-шейвинга — только верхушку графика, а не всё потребление.
- Глубина разряда и потери
LiFePO4 работает на 80–90 % глубины разряда. К этому добавляется КПД инвертора 0,90–0,95 и запас на старение: к концу срока службы ячейка отдаёт 80 % начальной ёмкости, и в этой точке система должна оставаться работоспособной.
- Мощность, а не только энергия
Ёмкость отвечает за то, сколько часов система продержится, ток — за то, какую нагрузку она потянет одновременно. Инверторы с большой пиковой мощностью требуют от батареи соответствующего тока разряда: в наших модулях он указан отдельной строкой, 500 А длительно и 700 А пиком до десяти секунд.
- Напряжение системы
Определяется инвертором: 12 и 24 В — для небольших автономок, 48 В — основной формат для дома и станций до нескольких десятков киловатт-часов. Выше по мощности выгоднее набирать модулями на 48 В, чем поднимать напряжение одной сборки.
Требуемая энергия на выходе инвертора: 8 кВт·ч.
С учётом КПД 0,92 и глубины разряда 0,85 батарея должна вмещать 8 / (0,92 × 0,85) ≈ 10,2 кВт·ч.
При напряжении 51,2 В это 10 200 / 51,2 ≈ 200 А·ч.
Итог: 16S1P на призматических ячейках 200 А·ч. Если в доме есть насос или компрессор с пусковым током, конфигурация дополнительно проверяется по току, а не только по ёмкости.
Модульный накопитель промышленного масштаба
Когда речь идёт о десятках киловатт-часов, накопитель собирают не одной большой батареей, а набором одинаковых батарейных модулей. Ниже параметры модуля из нашего технико-коммерческого предложения на систему, собранную из шести таких модулей.
| Параметр модуля | Значение |
|---|---|
| Энергоёмкость | не менее 5,84 кВт·ч |
| Конфигурация | 15S, литий-железо-фосфатные ячейки |
| Напряжение мин./ном./макс. | 39 / 48 / 54 В |
| Максимальный ток заряда | 100 А |
| Максимальный ток разряда | 500 А постоянный, 700 А пиковый до 10 с |
| Ресурс | не менее 3000 циклов |
| Охлаждение | принудительная воздушная вентиляция |
| Диагностика | встроенная, интерфейс RS-485 |
| Подключение | по два порта на шину «плюс» и «минус», всё на задней панели |
Шесть таких модулей дают систему примерно на 35 кВт·ч. Нагрузка и зарядное устройство подключаются через коммутатор с дистанционным управлением, состояние каждого модуля читается по RS-485 — это позволяет видеть не «батарея разряжена», а какой именно модуль ушёл за пределы.
Модульная схема решает и вопрос расширения: систему набирают под текущую задачу и достраивают позже модулями того же типа.
Совместимость с инвертором
Батарея и инвертор — одна система, и стыкуются они по трём параметрам.
- Диапазон напряжения. Инвертор «48 В» обычно работает в окне примерно от 40 до 58 В. Сборка 16S на LiFePO4 даёт 58,4 В в конце заряда и 40 В при отсечке 2,5 В на ячейку — попадает целиком. Схема 15S по номиналу тоже 48 В, но её нижняя точка опускается до 37,5 В, и инвертор отключится раньше, чем батарея разрядится.
- Ток. Пиковая мощность инвертора, делённая на напряжение батареи, даёт ток, который батарея должна отдавать. Проверяется по паспортному режиму ячейки и по току BMS.
- Обмен данными. Многие инверторы принимают от BMS уровень заряда, температуру и разрешение на заряд по CAN или RS-485. Без связи система работает, но инвертор ориентируется только по напряжению, и запас ёмкости оценивается грубее.
Пришлите модель инвертора — проверим диапазон, ток и протокол связи и при необходимости настроим BMS под него.
Размещение, температура и безопасность
Где ставить
Накопителю нужны сухое помещение, доступ для обслуживания и место для отвода тепла. Модули с принудительной вентиляцией ставят так, чтобы воздух проходил свободно, а подключения оставались доступными: в наших модулях все порты и разъёмы вынесены на заднюю панель.
Температура
Разряд LiFePO4 допускается от −20 °C, заряд — от 0 °C, у части ячеек от +10 °C. В неотапливаемом помещении это ограничение становится главным: солнечная станция зимой может не принять заряд. Решения два — обогрев батарейного отсека с управлением от BMS или литий-титанат с рабочим диапазоном −30…+60 °C.
Безопасность
Литий-железо-фосфат не выделяет водород при заряде, поэтому отдельная вентилируемая аккумуляторная комната, обязательная для свинца, не нужна. Защиту обеспечивают BMS, предохранители и коммутатор: отключение при перегреве, переразряде, перезаряде и коротком замыкании.
Расширение
Ёмкость наращивают параллельным подключением модулей того же типа. Важно закладывать это заранее: модули разного возраста и износа в одной системе работают по худшему, поэтому расширение планируют на этапе первой поставки.
Эксплуатация и обслуживание
Стационарный накопитель обслуживания почти не требует, но три регламентные вещи остаются.
- Полный заряд раз в месяц. Балансировка ячеек идёт в верхней части заряда. Система, которая всё время работает в диапазоне 20–80 %, раз в месяц заряжается до конца, чтобы BMS выровняла ячейки.
- Контроль соединений. Силовые шины и клеммы проверяют на затяжку: ослабленный контакт греется и увеличивает потери.
- Чтение диагностики. По RS-485 видно напряжение и температуру каждого модуля. Расхождение между модулями — первый признак, что один из них требует внимания.
Если объект консервируется, батарею оставляют с зарядом 30–50 %: полностью заряженная стареет быстрее, полностью разряженная за счёт собственного потребления BMS уходит в глубокий разряд. Раз в полгода — проверка и дозаряд.
Накопитель для солнечной станции
В солнечной станции накопитель — не запас на аварию, а рабочий элемент суточного цикла: днём он принимает избыток выработки, вечером и ночью отдаёт его в дом. Это меняет расчёт по сравнению с резервным питанием.
Считают по вечернему потреблению, а не по мощности панелей
Киловатты панелей отвечают за то, сколько энергии соберётся за день. Ёмкость батареи отвечает за то, сколько из этого доживёт до утра. Отправная точка — потребление с заката до восхода плюс запас на пасмурный день, если станция автономная.
Цикл каждый день — значит, решает ресурс
Накопитель солнечной станции проходит примерно один полный цикл в сутки, то есть 300–365 циклов в год. При ресурсе 2000–3000 циклов это шесть-восемь лет работы, у призматических ячеек с ресурсом до 12 000 — существенно больше. Поэтому в суточном цикле применяют LiFePO4: у NMC ресурс составляет 500–1500 циклов.
Ток заряда от контроллера и ток разряда в инвертор
Батарея должна принимать ток, который выдаёт контроллер заряда в солнечный полдень, и отдавать ток, который потребует инвертор при включении всей нагрузки. Оба значения проверяются по паспортному режиму ячейки: ёмкость сама по себе ни того, ни другого не гарантирует.
Зима
Короткий световой день и мороз работают вместе: выработки меньше, а заряжать батарею при отрицательной температуре нельзя. Если аккумуляторы стоят в неотапливаемом помещении, в проект закладывают обогрев отсека или переносят батарею в тёплое место — это дешевле, чем менять ячейки после первой зимовки.
Резерв и ежедневный цикл — разные системы
Две задачи выглядят одинаково — «поставить аккумуляторы», — но требуют разных решений, и путаница между ними приводит либо к переплате, либо к системе, которая не тянет нагрузку.
| Параметр | Резервное питание | Ежедневное циклирование |
|---|---|---|
| Как часто работает | несколько раз в год | каждый день |
| Что ограничивает срок | календарное старение | число циклов |
| Главный параметр | мощность и надёжность запуска | ресурс и КПД цикла |
| Состояние заряда | почти всегда полный | ежедневный размах 20–90 % |
| Что считают в первую очередь | ток на пуск нагрузки | энергию за цикл |
Резервная система большую часть жизни стоит заряженной, поэтому её срок определяет не ресурс в циклах, а календарное старение: батарея теряет ёмкость просто со временем, и хранение в полном заряде это ускоряет. Практический вывод — держать резерв не на 100 %, а на уровне, который согласован при проектировании, и раз в месяц давать системе полный заряд для балансировки.
Система ежедневного цикла, наоборот, живёт числом циклов. Здесь имеет смысл считать стоимость киловатт-часа за срок службы: цену батареи делят на ресурс в циклах и на полезную энергию цикла. По этому числу LiFePO4 и обходит свинец, у которого и циклов втрое меньше, и глубина разряда вдвое.
Что прислать для расчёта
Чтобы посчитать конфигурацию и назвать сроки, нужны шесть позиций.
- Что питаем — перечень нагрузок с мощностями, отдельно те, у которых есть пусковой ток: насосы, компрессоры, станки.
- Сколько часов автономии нужно и в каком режиме — ночь, сутки, время до запуска генератора.
- Модель инвертора — по ней видны диапазон напряжения, пиковая мощность и протокол связи с BMS.
- Модель контроллера заряда и мощность панелей, если это солнечная станция.
- Где будет стоять батарея — помещение, отапливаемое или нет, и сколько там места.
- Планы по расширению — если ёмкость будут наращивать, это закладывают в схему сразу.
В ответ вы получаете конфигурацию, параметры BMS и коммутации, требования к помещению, ожидаемый ресурс в вашем режиме и срок изготовления.
Из чего складывается стоимость накопителя
Цена системы — это не только ячейки. При сравнении предложений проверьте, что в каждом из них учтено одно и то же.
- Ячейки и их подбор в группы. Разброс параметров внутри сборки определяет, сколько энергии вы получите на практике.
- BMS и её функции. Число каналов, ток, наличие связи с инвертором, диагностика по модулям.
- Силовая часть и коммутация. Шины, предохранители, контакторы, разъёмы на расчётный ток.
- Корпус, стойка или шкаф с креплением, вентиляцией и доступом к подключениям.
- Испытания и документы на партию: паспорт с фактическими параметрами, сертификат соответствия, технические условия.
- Требования к помещению. Иногда дешевле изменить проект помещения, чем подбирать батарею под неудобные условия.
Стоимость владения считают по энергии за срок службы: цену системы делят на число циклов и на полезную энергию цикла. При такой оценке предложения с разной ценой ячеек нередко меняются местами.
Как проходит проект
- Исходные данные
Суточный профиль потребления, что закрываем накопителем, модель инвертора, помещение и планы по расширению.
- Расчёт и конфигурация
Энергия, ток, напряжение, число модулей, параметры BMS, требования к помещению и коммутации. На выходе — решение с числами, а не цена за киловатт-час.
- Согласование
Фиксируем конфигурацию, состав документов и условия поставки до начала изготовления.
- Изготовление и испытания
Входной контроль ячеек, сборка, цикл под нагрузкой, проверка защит и диагностики. Фактические параметры вносятся в паспорт партии.
- Поставка и ввод в работу
Отгрузка с полным комплектом документов, помощь с подключением и настройкой связи с инвертором.
Термины и обозначения
Обозначения, которые встречаются в паспортах, спецификациях и в наших расчётах.
- Глубина разряда
- Какая часть ёмкости отбирается за цикл. Для LiFePO4 в стационарном накоплении берут 80–90 %.
- Пик-шейвинг
- Срезание пиков потребления накопителем, чтобы не увеличивать разрешённую мощность подключения. Накопитель считают только на верхушку графика.
- xSyP
- Схема сборки: x ячеек последовательно задают напряжение, y цепей параллельно — ёмкость.
- Батарейный модуль
- Готовый блок с ячейками, BMS, охлаждением и портами. Систему набирают из одинаковых модулей и расширяют ими же.
- RS-485 и CAN
- Интерфейсы, по которым BMS передаёт состояние батареи в систему диагностики или инвертору.
- Календарное старение
- Потеря ёмкости со временем, независимо от числа циклов. Для резервных систем, которые редко работают, считают именно его, а не циклический ресурс.
Документы на продукцию
На каждую отгружаемую партию предоставляем комплект документов: для промышленной закупки это обязательное условие.
- Паспорт качества с фактическими параметрами партии
- Сертификат соответствия
- Технические условия
- Datasheet с разрядными кривыми
Условия поставки
Вопросы и ответы
Подойдёт ли ваша сборка к моему инвертору?
В большинстве случаев да. Пришлите модель инвертора — проверим протокол связи с BMS и напряжение, при необходимости настроим под него.
Можно ли нарастить ёмкость позже?
Да, если это заложить сразу: параллельное подключение модулей одного типа и возраста. Смешивать новые и сильно изношенные модули нельзя.
Что с зимой и неотапливаемым помещением?
Разряд LiFePO4 допускается до −20 °C, заряд — от 0 °C. Для холодных помещений ставим подогрев или предлагаем LTO.
Собираете ли систему «под ключ» со шкафом и автоматикой?
Да, собираем в стойку или шкаф с BMS, автоматикой и коммутацией. Конфигурация под техническое задание.
Сколько ёмкости нужно на дом?
От того, что накопитель должен закрывать. Восемь киловатт-часов ночного потребления при КПД инвертора 0,92 и глубине разряда 0,85 требуют батареи на 10,2 кВт·ч — это около 200 А·ч при 48 В. Пришлите суточный профиль, посчитаем по нему.
Чем модульный накопитель лучше одной большой батареи?
Диагностикой и расширением. Состояние каждого модуля читается отдельно по RS-485, а ёмкость наращивается модулями того же типа. В нашей системе один модуль — 5,84 кВт·ч, шесть модулей дают около 35 кВт·ч.
Какой ток отдаёт накопитель?
У наших батарейных модулей — 500 А постоянно и 700 А пиком до десяти секунд при токе заряда до 100 А. Под инвертор ток считают от его пиковой мощности, делённой на напряжение батареи.
Что будет зимой в неотапливаемом помещении?
Разряд идёт до −20 °C, а вот заряд возможен только от 0 °C, у части ячеек от +10 °C. Поэтому для холодных помещений закладывают обогрев батарейного отсека с управлением от BMS либо литий-титанат с диапазоном −30…+60 °C.
Нужна ли отдельная аккумуляторная комната?
Нет. Литий-железо-фосфат не выделяет водород при заряде, поэтому вентилируемое помещение, обязательное для свинца, не требуется. Нужны сухое место, доступ для обслуживания и отвод тепла.
Как часто обслуживать?
Раз в месяц — полный заряд, чтобы BMS выровняла ячейки: балансировка идёт в верхней части заряда. Периодически проверяют затяжку силовых соединений и показания диагностики по каждому модулю.
Можно ли поставить накопитель в жилом помещении?
Да, при соблюдении требований к месту установки: сухо, есть доступ для обслуживания и отвод тепла. Литий-железо-фосфат не выделяет водород при заряде, поэтому отдельная вентилируемая комната не нужна.
Через сколько лет накопитель потребует замены?
Считается от числа циклов в вашем режиме. При одном цикле в сутки и ресурсе 2000–3000 циклов это шесть-восемь лет, у призматических ячеек с ресурсом до 12 000 — заметно больше. Для резервных систем, которые работают редко, считают не циклы, а календарное старение.
Можно ли подключить накопитель к существующей солнечной станции?
Да, если инвертор и контроллер заряда рассчитаны на литиевые батареи по напряжению и току. Пришлите их модели — проверим диапазоны и протокол связи, при необходимости настроим BMS под инвертор.
Что входит в поставку накопителя?
Батарея или набор модулей с подобранными ячейками, BMS, силовая коммутация и защита, корпус или стойка, документы на партию. По запросу собираем в шкафу с автоматикой и дистанционным управлением.
Нужно ли согласовывать накопитель с сетевой организацией?
Если система работает автономно или в режиме резерва без выдачи в сеть, обычно нет. При параллельной работе с сетью требования определяются проектом энергоснабжения — со стороны батареи мы даём все документы и параметры для согласования.
