Система хра­не­ния энергии в городе Русе

После мон­тажа сол­неч­ной элек­тро­стан­ции в городе Русе наш заказ­чик решил повы­сить уро­вень авто­ном­но­сти своего дома с помо­щью литий-ионных акку­му­ля­то­ров энер­гии. Идея заклю­ча­ется в том, чтобы исполь­зо­вать сол­неч­ную энер­гию не только днём, но и в тёмное время суток.

Вторая при­чина для уста­новки нако­пи­теля энер­гии — частые отклю­че­ния город­ской сети и низкое напря­же­ние пита­ния, пада­ю­щее вре­ме­нами до 190 вольт. Следова­тельно, система хра­не­ния должна заря­жаться не только от сол­неч­ной элек­тро­стан­ции, но и, при необ­хо­ди­мо­сти, от город­ской сети или дизель-гене­ра­тора, выда­вая потре­би­те­лям ста­биль­ные 230 вольт.

Для реше­ния этой задачи мы решили исполь­зо­вать про­фес­сио­наль­ную систему хра­не­ния энер­гии TESVOLT с пере­до­вой систе­мой балан­си­ровки напря­же­ния между эле­мен­тами в каждом модуле.

Накопи­тели TESVOLT ком­плек­ту­ются бата­рей­ными инвер­то­рами SMA Sunny Island раз­лич­ной мощ­но­сти. Для трех­фаз­ной сети тре­бу­ется три таких инвер­тора, с них мы и начали монтаж.

Мы раз­ме­стили инвер­торы Sunny Island SI8.0H-12 на стене, соблю­дая необ­хо­ди­мые интер­валы для эффек­тив­ной вен­ти­ля­ции. Каждый инвер­тор обла­дает номи­наль­ной мощ­но­стью 6 000 ватт.

Батарей­ные инвер­торы пре­об­ра­зуют пере­мен­ный ток от сол­неч­ного инвер­тора или внеш­ней сети в посто­ян­ный для зарядки акку­му­ля­то­ров, а при исполь­зо­ва­нии сохра­нён­ной в акку­му­ля­то­рах энер­гии — обратно в пере­мен­ный. Таким обра­зом, бата­рей­ные инвер­торы создают свою сеть пере­мен­ного тока.

Инверторы Sunny Island рас­счи­таны на 48-воль­то­вые системы хра­не­ния энер­гии, что под­ра­зу­ме­вает боль­шие зна­че­ния тока между ними. В нашем случае мак­си­маль­ный ток на «посто­ян­ной» сто­роне каж­дого инвер­тора дости­гает 140 ампер, поэтому мы исполь­зуем медные кабели с сече­нием 75 mm².

Шесть таких кабе­лей от бата­рей­ных инвер­то­ров входят в DC-выклю­ча­тель с предо­хра­ни­те­лями и соеди­ня­ются парал­лельно для под­клю­че­ния к системе хра­не­ния энер­гии.

Из DC-выклю­ча­теля выхо­дят два кабеля с сече­нием 120 mm². Они обес­пе­чат мини­маль­ные потери энер­гии при боль­ших токах.

Инвертор, кото­рый фор­ми­рует первую фазу пере­мен­ного тока, мы настро­или в каче­стве «мастера», чтобы по нему могли син­хро­ни­зи­ро­ваться другие два инвер­тора. Направ­ле­ние чере­до­ва­ния фаз «ABC» при этом должно сов­па­дать с внеш­ней сетью для обес­пе­че­ния общей син­хро­ни­за­ции.

Затем мы уста­но­вили два шкафа TS 40 и раз­ме­стили в них 16 бата­рей­ных моду­лей TESVOLT по 4.8 kW·h каждый, полу­чив, таким обра­зом, общий запас энер­гии 76.8 kW·h.

Пиковая мощ­ность фото­воль­та­и­че­ской системы состав­ляет 21.78 kW. Следова­тельно, отно­ше­ние энер­ге­ти­че­ской ёмко­сти хра­ни­лища к инстал­ли­ро­ван­ной мощ­но­сти элек­тро­стан­ции состав­ляет около 3.5:1.

Аккуму­ля­тор­ные модули мы под­клю­чили парал­лельно, исполь­зуя спе­ци­аль­ные соеди­ни­тель­ные шины. Номиналь­ное напря­же­ние всей системы хра­не­ния в этом случае состав­ляет без­опас­ные 48 вольт, как и у каж­дого модуля в отдель­но­сти. При этом, модули TESVOLT могут под­клю­чаться и после­до­ва­тельно, обра­зуя высо­ко­вольт­ные хра­ни­лища энер­гии.

Также мы соеди­нили все модули TESVOLT с помо­щью дата-кабе­лей, чтобы они могли обме­ни­ваться инфор­ма­цией между собой и с блоком управ­ле­ния. Баланси­ровка напря­же­ния между бата­рей­ными моду­лями и между ячей­ками внутри каж­дого такого модуля делает систему хра­не­ния более надеж­ной и дол­го­веч­ной.

Запуск системы — тор­же­ствен­ный момент. Мы замы­каем мощные DC-разъ­еди­ни­тели и вклю­чаем все устрой­ства.

Блок управ­ле­ния TESVOLT провёл само­ди­а­гно­стику и «увидел» все бата­рей­ные модули. Уровень заряда (SOC) состав­ляет 19%, а «здо­ро­вье» акку­му­ля­то­ров (SOH) — 100%.

Один блок управ­ле­ния (APU) может кон­тро­ли­ро­вать до 16 акку­му­ля­тор­ных моду­лей, обра­зуя кла­стер. Необхо­ди­мое коли­че­ство кла­сте­ров может быть объ­еди­нено в муль­ти­кла­стер­ную систему хра­не­ния.

Запустив систему на полную мощ­ность, мы вни­ма­тельно про­ве­рили все модули и соеди­не­ния с помо­щью теп­ло­ви­зора. Очень важно убе­диться, что бата­реи имеют оди­на­ко­вую тем­пе­ра­туру, а кон­такты не пере­гре­ва­ются.

Теплови­зи­он­ная диа­гно­стика не выявила ника­ких про­блем. Все соеди­не­ния имеют уме­рен­ный и рав­но­мер­ный нагрев. Батарей­ные модули также имеют оди­на­ко­вую тем­пе­ра­туру.

Специаль­ное про­грамм­ное обес­пе­че­ние поз­во­ляет дистан­ци­онно кон­тро­ли­ро­вать пара­метры каж­дого бата­рей­ного модуля, и даже отдель­ных ячеек внутри модуля.

Фильм о нашей работе

Фотогра­фии системы