CC BY
2
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЁМКОСТИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ Белов А.А.
Белов Антон Алексеевич - кандидат технических наук, доцент, кафедра электротехники и электрических машин, Кубанский государственный технологический университет; директор по развитию, ООО НТК «Солнечный центр», г. Краснодар
Аннотация: в статье приводится методика определения ёмкости аккумуляторных батарей для фотоэлектрической станции.
Ключевые слова: аккумуляторные батареи, ёмкость аккумуляторных батарей, фотоэлектрическая станция.
THE METHODOLOGY FOR DETERMINING THE CAPACITY OF THE BATTERY
OF A PHOTOVOLTAIC PLANT Belov A.A.
Belov Anton Alekseevich - candidate of technical sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING AND ELECTRICAL MACHINES, THE KUBAN STATE TECHNOLOGICAL UNIVERSITY; Development Director, LLC STC "SOLAR CENTER ", KRASNODAR
Abstract: in this article provides the methodology for determining the capacity of the battery of a photovoltaic plant.
Keywords: rechargeable batteries, battery capacity, photovoltaic plant.
УДК 620.92
В данной работе применены следующие сокращения.
АКБ - аккумуляторная батарея.
АФЭС - автономная фотоэлектрическая станция.
К.З. - контроллер заряда АКБ.
СФЭС - сетевая фотоэлектрическая станция.
ФЭС - фотоэлектрическая станция.
При строительстве ФЭС (АФЭС или СФЭС) важной инженерно-технической задачей является расчет емкости АКБ.
Разработанная и приведенная ниже методика позволяет определить ёмкость АКБ ФЭС в зависимости от исходных данных (потребляемой электроэнергии, тока или мощности нагрузки АКБ). Основа методики - работа [1].
Разработанная методика отличается от известных следующим: включением коэффициента запаса, КПД системы и уточнением составляющих выражений. Для удобства методика разделена на 3 части.
1. Определение расчетной требуемой ёмкости АКБ ФЭС при известной энергии потребления нагрузкой АКБ:
_ Wh акб • кз ,1л
cx акб q - 77 , (1)
ьакб • пс • ином гр акб
где Сх АКБ - общая расчетная ёмкость АКБ ФЭС, Ач;
^Н АКБ - общее расчетное потребление активной электроэнергии нагрузки АКБ (через систему вида «АКБ-соединительные клеммы и кабели-К.З.-инвертор-соединительные клеммы и кабели-нагрузка») за среднее время работы нагрузки от ФЭС в сутки в выбранном периоде времени года, Втч;
КЗ - коэффициент запаса емкости АКБ; коэффициент учитывает снижение емкости АКБ в процессе эксплуатации в течение 3-х лет, влияние температуры в зимние месяцы, погодное снижение инсоляции в среднем за выбранный период в году с наименьшей инсоляцией; обычно КЗ = 1,0 ^ 1,35;
$акб - допустимая степень разреженности АКБ; многие типы АКБ нельзя разряжать ниже определенной остаточной ёмкости, тем более ежесуточно в режиме заряд-разряд; подробная формула определения Бакб приведена ниже в (2);
ПС - общий КПД системы, подключенной к АКБ и передающей электроэнергию нагрузке; в случае, если WН акб рассчитано с учетом КПД системы, то пС=1;
иНОМ гр акб - номинальное значение групп АКБ, подключенных к К.З. или инвертору, В. В свою очередь, допустимая степень разреженности АКБ равна [1]:
„ _ сх акб - сакб доп ост
^акб — р , (2)
сх акб
где САКБ дОП ост - допустимая остаточная ёмкость моноблоков АКБ выбранного вида для ФЭС с учетом их работы в режиме заряд-разряд ежесуточно, Ач.
Для некоторых видов АКБ, с учетом работы нагрузки от ФЭС в зимнее время, рекомендуется Бакб < 0,7 [1].
2. Определение расчетной требуемой ёмкости АКБ ФЭС при известной мощности и времени потребления нагрузкой АКБ:
„ _ е;=1(рн ат • ^ акб0] • кз .,,4
сх акб — ^ г^ти ' (3)
^акб Пс ином гр акб
где РН акбi - средняя расчетная мощность потребления от АКБ за время ^ акбЬ Вт; 1 - номер временного промежутка в сутках; п - общее количество временных промежутков в сутках;
^ акб - длительность 1 временного промежутка со средней мощностью потребления от АКБ РН акК; длительности временных промежутков, на которые могут быть разделены как сутки в целом, так и расчетное время работы ФЭС от АКБ в сутках, могут быть равными или отличаться друг от друга, ч. 3. Определение расчетной требуемой ёмкости АКБ ФЭС при известном токе потребления от АКБ:
„ _ Ег^Рн ат • tн акбi)] • кз
сх акб — -с-, (4)
¿акб • Пс
где 1н АКБi - средний расчетный ток потребления от АКБ за время ^ акбь А; ^ АКБi - длительность 1 временного промежутка со средним током потребления от АКБ 1Н АКБЬ ч. Возможен вариант расчета ёмкости по среднему току потребления от АКБ:
1н
ср акб • tн акб
К,
х акб
^акб • пс
(5)
где 1Н ср акб - средний расчетный ток потребления от АКБ за временной промежуток ^ акб электропитания нагрузки от АКБ ФЭС в сутки, А;
tН акб - среднесуточное время потребления нагрузки от АКБ со средним током потребления от АКБ
1н ср а^ ч.
Часто среднесуточное время работы нагрузки ФЭС от АКБ рассчитывается для зимних месяцев и принимается равным ^ акб = 16 ч [1].
Выбор и расчет параметров для данной методики рекомендуется производить для двух вариантов:
1) месяца в наименьшей инсоляцией;
2) месяца с максимальным потреблением нагрузки ФЭС (если месяц с наименьшей инсоляцией не совпадает с месяцем максимального потребления нагрузки ФЭС). Далее результаты расчетов сравниваются и создается технико-экономическое обоснование выбора АКБ для ФЭС.
При проведении расчетов и выборе основного оборудования ФЭС (в т.ч. количества моноблоков в группах АКБ) важным условием является непревышение зарядных и разрядных токов АКБ. В случае
превышения необходимо и/или выбрать другой тип (ёмкость моноблоков) АКБ, и/или реконфигурировать состав ФЭС в части К.З (инверторов) и состава моноблоков АКБ в группах.
Таким образом, представленная методика позволяет определить необходимую общую ёмкость аккумуляторных батарей фотоэлектрической станции исходя из первичных расчетных данных: энергии/мощности/тока потребления от аккумуляторной батареи, а также времени работы нагрузки станции от данной батареи.
Список литературы /References
1. Охоткин Г.П. Методика расчета мощности солнечных электростанций // Вестник Чувашского университета. 2013. № 3. - С. 222 - 230.
