Как объединить бытовые фотоэлектрические системы и накопители энергии для оптимальной конфигурации?

Ученые из Южнокорейского института гражданского строительства и строительных технологий проанализировали различные режимы работы для объединения жилых батарей с балконными фотоэлектрическими модулями в многоквартирных домах Южной Кореи.

В предлагаемой конфигурации аккумулятор включен в состав гибридной системы, но только для разрядки на бытовые приборы, подключенные к линии нагрузки. Нагрузка питается от балконных фотоэлектрических модулей или батарей, а оставшаяся электроэнергия при необходимости сохраняется в системе хранения.

Исследовательская группа заявила, что, когда аккумулятор находится в состоянии проверки системы или уровень заряда аккумулятора находится в аварийном состоянии, используйте энергию сети для зарядки аккумулятора.

Исследователи смоделировали гибридную систему в демонстрационном здании в Гаояне, Южная Корея, которая включала в себя прототип литий-железо-фосфатной батареи мощностью 2,016 киловатт-часа с эффективностью 93%. Система включает в себя балконную фотоэлектрическую систему мощностью 1,2 кВт, обращенную на юг, состоящую из четырех модулей мощностью 300 Вт, соединенных последовательно, с эффективностью 18%. Угол наклона составляет 70 градусов и сочетается с электрическим вентилятором мощностью 260 Вт, представляющим подключенную нагрузку.

Исследователи рассчитывают емкость аккумуляторов, учитывая мощность фотоэлектрических систем и общее потребление электроэнергии домохозяйствами. Ученые говорят, что базовыми настройками для работы аккумуляторных систем хранения энергии являются напряжение пакетной зарядки 58,4 В, напряжение отсечки разряда 41 В и напряжение зарядки 44 В.

Исследователь Джи Ён Ым сказал: Эту систему можно использовать где угодно, а не только в Корее, из-за ее небольшой мощности.

Исследователи оценили производительность системы в четырех режимах работы. Они изучили конфигурацию, в которой фотоэлектрическая система отдает приоритет питанию нагрузки, заряжая только батарею фотоэлектрической энергией, и систему, которая сначала подает фотоэлектрическую энергию на нагрузку, заряжая батарею фотоэлектрической энергией и энергией сети. Кроме того, они также рассмотрели конструкцию, в которой батареи имеют приоритет для зарядки с использованием фотоэлектрических источников энергии, используя только фотоэлектрические источники энергии, и систему, в которой фотоэлектрические источники энергии имеют приоритет для зарядки батарей, а затем для зарядки используются фотоэлектрические и сетевые источники энергии.

Эксперимент длился около трёх месяцев с 21 августа 2019 года по 8 ноября 2019 года. Ученые рассказали, что для проверки результатов зарядки и разрядки эксперименты проводились во все дни, кроме дождливых дней и дней проверки приборов.

Они обнаружили, что в первом режиме разряжается примерно 92% емкости аккумулятора и поступает на батарею примерно 91% нагрузки. Они также заметили, что напряжение батареи достигло полного диапазона разрядного напряжения 33 В, поэтому батарея не использовалась, поскольку напряжение батареи не могло поддерживаться до следующей фотоэлектрической зарядки.

Они сказали, что во втором режиме фотоэлектрическая энергия преимущественно подается в нагрузку, и если после подачи нагрузки не осталось фотоэлектрической энергии, зарядить батарею практически невозможно. Они утверждают, что это делает необходимым предотвращение разряда аккумуляторов за счет сокращения времени простоя аккумуляторов и использования электроэнергии из сети.

Третий режим работы обеспечивает полную разрядку батареи, при этом напряжение батареи не поддерживается до следующего дня, когда фотоэлектрическая энергия заряжается и затем передается в нагрузку и сеть. В четвертой конфигурации высока вероятность того, что аккумулятор не разрядится полностью из-за зарядки электросети. Когда напряжение батареи достигает напряжения защиты от полной разрядки, батарея заряжается от электросети.

Режимы работы бытовых аккумуляторных систем накопления энергии и балконных фотоэлектрических установок подтверждены экспериментами по каждому режиму работы жилых (аккумуляторных систем накопления энергии) в отдельных домовладениях квартир. Результаты показывают, что четвертый режим является наиболее подходящим среди четырех режимов работы (аккумуляторных систем хранения энергии). Однако для применения этого решения в различных домах в квартирах все же необходимы некоторые функции.

Исследователи описали свою работу в недавней статье, опубликованной в журнале Sustainable Development, о режимах работы BESS и фотогальваники на балконах в корейских многоквартирных домах.