計算離網光伏系統需要的電池數量不是一個簡單的數字,它取決于多個關鍵因素。要確定電池數量,你需要考慮以下幾個核心要素:
這是最關鍵的因素。你需要知道你的電器設備每天會消耗多少電量(單位:千瓦時,kWh)。
如何計算? 列出所有你打算在離網系統中使用的電器,記錄它們的功率(瓦特,W) 和平均每天使用的小時數。將每個設備的功率乘以使用時間,得到該設備每天的耗電量(瓦時,Wh),將所有設備的耗電量相加,再除以1000,就得到總日耗電量(kWh)。
例如: 冰箱 (150W x 24h = 3600Wh), 燈 (3盞 x 10W x 5h = 150Wh), 水泵 (500W x 1h = 500Wh), 電視 (100W x 3h = 300Wh), 筆記本電腦 (60W x 4h = 240Wh) 總計: 4790Wh ≈ 4.8kWh/天。
指在完全沒有陽光(比如連續陰雨天)的情況下,你的電池系統需要能獨立供電多少天。
這取決于你所在地的氣候(雨季長短、陰天頻率)以及你對供電可靠性的要求。通常選擇 3-7天。
例如: 如果你需要維持 3天 無太陽能輸入。
指電池可以安全使用的容量百分比。不能把電池的電量完全用光,否則會嚴重損壞電池,縮短其壽命。
鉛酸電池: 通常允許的放電深度為 50%。這意味著你只能使用電池標稱容量的一半。
鋰電池: 通常允許的放電深度為 80%-90%(甚至更高)。這意味著你可以使用電池標稱容量的大部分。
這個值對電池總容量需求影響巨大!
離網系統通常工作在 12V, 24V 或 48V 直流電壓。更高的系統電壓(如48V)在傳輸相同功率時電流更小,線損更小,更高效,是較大系統的首選。
電池需要串聯起來以達到系統電壓。單塊電池的電壓(通常是12V)決定了需要多少塊電池串聯。
例如:
如果系統電壓是 48V,使用 12V 的電池,那么需要 4塊 電池串聯組成一個 “串” 來達到48V。
如果系統電壓是 24V,使用 12V 的電池,那么需要 2塊 電池串聯組成一個“串”。
指單塊電池在特定條件下能存儲的電量,單位是 安時。常見的規格有100Ah, 200Ah, 250Ah等。
注意: 這個容量通常是在 20小時率 下測定的(例如,200Ah的電池意味著以10A的電流放電,可以持續20小時)。
a. 計算所需的總可用能量:
`總可用能量 = 日耗電量 × 自給天數`
例如: 日耗電 4.8kWh, 自給天數 3天 → `總可用能量 = 4.8kWh × 3 = 14.4kWh`
b. 計算所需的總電池容量:
`總電池容量 = 總可用能量 / 放電深度`
例如 (鉛酸): 放電深度 50% → `總電池容量 = 14.4kWh / 0.5 = 28.8kWh`
例如 (鋰電池): 放電深度 80% → `總電池容量 = 14.4kWh / 0.8 = 18.0kWh`
c. 將總電池容量轉換為安時:
`總安時容量 = (總電池容量 × 1000) / 系統電壓`
例如 (48V系統): `總安時容量 = (28.8kWh × 1000) / 48V = 600Ah` (鉛酸場景)
例如 (48V系統): `總安時容量 = (18.0kWh × 1000) / 48V = 375Ah` (鋰電場景)
d. 確定每串電池的數量 (基于系統電壓和單塊電池電壓):
`串聯電池數 = 系統電壓 / 單塊電池電壓`
例如: 系統電壓 48V, 單塊電池電壓 12V → `串聯電池數 = 48V / 12V = 4塊`
e. 計算需要的并聯組數:
`并聯組數 = 總安時容量 / 單塊電池容量`
假設使用 200Ah 鉛酸電池: `并聯組數 = 600Ah / 200Ah = 3組`
假設使用 200Ah 鋰電池: `并聯組數 = 375Ah / 200Ah = 1.875組 ≈ 2組` (必須向上取整,不能部分使用電池)
f. 計算總電池數量:
`總電池數 = 串聯電池數 × 并聯組數`
鉛酸例子: `總電池數 = 4塊/串 × 3組 = 12塊` (200Ah 鉛酸電池)
鋰電例子: `總電池數 = 4塊/串 × 2組 = 8塊` (200Ah 鋰電池)
重要結論與比較:
從上面的例子可以看出:
對于同樣的 4.8kWh/天 負載和 3天 自給天數:
使用 鉛酸電池 (50% DoD):需要 12塊 200Ah電池 (總容量 28.8kWh)。
使用 鋰電池 (80% DoD):只需要 8塊 200Ah電池 (總容量 19.2kWh)。
鋰電池的優勢非常明顯: 更高的放電深度意味著可以用更少的電池容量存儲更多的可用能量,從而顯著減少電池數量、體積和重量(盡管鋰電池單體價格更高,但整體系統成本可能在復雜安裝中接近甚至更低)。鉛酸電池需要更多的數量來提供相同的可用能量,并且需要更頻繁的維護。
電池類型: 鉛酸(富液式、AGM、膠體) vs 鋰電池(LiFePO4最常見)。鋰電池在循環壽命、放電深度、能量密度、充電速度和免維護方面具有壓倒性優勢,是離網系統的現代首選,盡管初始成本較高。
溫度: 低溫會顯著降低電池容量(尤其是鉛酸),高溫會加速老化。電池需要安裝在溫度適宜的環境中。
系統效率: 逆變器將直流電轉換為交流電有損耗(通常效率在85%-95%),充電控制器也有損耗。在計算總容量時可能需要增加10%-20%的裕量。
電池壽命與成本: 鋰電池的循環壽命(例如3000-6000次)遠高于鉛酸電池(例如500-1500次)。雖然鋰電池初始購買成本高,但更長的使用壽命可能使其在全生命周期內的成本更低。
專業設計: 離網系統設計復雜,強烈建議咨詢專業的太陽能系統設計師或安裝商。
華紐電能可以精確計算你的負載,考慮當地氣候,選擇合適的組件(太陽能板、充電控制器、逆變器、電池),并進行安全設計。
無法直接告訴你需要多少塊電池。你必須:
1. 精確計算你的每日耗電量。
2. 確定你需要的自給天數。
3. 選擇電池類型及其允許的放電深度。沒有一個放之四海而皆準的答案。
4. 確定你的系統工作電壓。
5. 選擇單塊電池的標稱容量。
6. 按照上述步驟進行計算。
對于任何有實際意義的離網系統(例如為一個家庭供電),電池數量通常不是幾塊,而是幾十塊(鉛酸)或幾塊到十幾塊(鋰電池)。 務必進行詳細計算并咨詢專業人士,這是確保系統可靠、安全和經濟運行的關鍵。
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