Hesabu ya Betri ya Siku 3 za Mvua ya Mwanga wa Jua | Uhandisi
Je! Hesabu ya Betri ya Siku 3 za Mvua ni Nini
Uhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua kuhesabu betrini mchakato wa kihandisi wa kupima ukubwa wa uwezo wa betri (saa-amp au saa-wati) ili kuwasha taa ya barabarani ya miale ya jua mfululizo kwa siku tatu mfululizo za uwekaji mwangaza wa jua au kutokuwepo kabisa (hali ya hewa ya mvua/mawingu) bila kuchaji tena. Kwa wakandarasi wa EPC, wahandisi wa manispaa, na wasimamizi wa ununuzi, wanaofanya kazi kwa usahihiuhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrihuhakikisha kuwa mwangaza wa barabarani unaendelea kufanya kazi wakati wa misimu ya mvua za masika, ufunikaji wa mawingu kwa muda mrefu, au hali ya mawingu ya majira ya baridi. Betri ya saizi ifaayo huzuia kushindwa mapema (kutoa chaji kupita kiasi) na hutoa mwangaza wa kuaminika kwa usalama na uzingatiaji. Mwongozo huu unatoa mbinu ya kuhesabu hatua kwa hatua ikiwa ni pamoja na: mzigo wa kila siku (Wh), siku za uhuru (3), kina cha kutokwa (DoD, kwa kawaida 50-80% kwa lithiamu), kupungua kwa joto (kupoteza uwezo wa betri kwa joto la chini), na voltage ya mfumo (12V/24V/48V). Milinganyo yote inafuata kanuni za IEC 61427 na IESNA zinazopendekezwa.
Maelezo ya Kiufundi ya Kukokotoa Betri ya Mwanga wa Mtaa wa Sola
Theuhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betriinategemea vigezo vya umeme hapa chini. Jedwali linaonyesha maadili ya kawaida na umuhimu wa uhandisi.
<td.Saa za kazi za kila siku (H_operation)9- <td.Matumizi ya nishati ya kila siku (E_daily)9- <td.Kina cha kutokwa (DoD) - LiFePO49- <td.Kina cha kutokwa (DoD) - AGM / Geli ya asidi-asidi9- <td.Kipengele cha kupunguza halijoto (k_temp)9- <td.Volaiti ya mfumo (V_sys)9-
| Kigezo | Aina ya Thamani ya Kawaida | Kitengo | Umuhimu wa Uhandisi |
|---|---|---|---|
| Nguvu ya mwanga wa LED (P_mwanga)9- | 30 – 150 W (taa ya kawaida ya jua ya barabarani: 60W, 80W, 100W)9- | Wati (W)9- | Dereva wa mzigo wa msingi. Nguvu ya juu inaongeza uwezo wa betri unaohitajika kwa mstari. Imepimwa kwa pato la kiendeshi cha LED (choro halisi, si sawa na chipu ya LED).9- |
| Saa 10 – 14 (kawaida: machweo hadi alfajiri, saa 12)9- | Saa (saa)9- | Operesheni ya usiku mzima. Mifumo mingine hutumia dimming (100% kwa saa 6, 50% kwa saa 6) - hupunguza mzigo.9- | |
| E_daily = Mwangaza × H_operation × (kipengele cha kufifia)9- | Saa za Wati (Wh)9- | Jumla ya nishati inayohitajika kwa siku kutoka kwa betri. Msingi wa ukubwa.9- | |
| <td.Siku za uhuru (D_autonomy)9- | Siku 3 (kawaida kwa maeneo mengi ya tropiki/subtropiki).Siku 5-7 kwa latitudo ya juu au maeneo ya jangwa.9- | Siku9- | Idadi ya siku mfululizo lazima betri itoe nguvu bila kuchaji jua. Siku 3 ni kawaida kwa uhuru wa mwanga wa jua wa mitaani.9- |
| 80 – 90% (LiFePO4 ilipendekezwa kwa taa za barabarani zinazotumia miale ya jua)9- | Asilimia (%)9- | Betri za lithiamu huruhusu kutokwa kwa kina zaidi kuliko asidi ya risasi (50%). DoD ya juu inamaanisha betri ndogo kwa uwezo sawa unaoweza kutumika.9- | |
| 50% (kiwango cha juu cha maisha ya mzunguko> mizunguko 500)9- | Asilimia (%)9- | DoD ya kina kirefu inahitajika ili kuzuia kufifia na kupoteza uwezo. Adimu katika taa za kisasa za jua za barabarani.9- | |
| 0.90 (20°C), 0.85 (10°C), 0.80 (0°C), 0.65 (-10°C), 0.50 (-20°C) kwa LiFePO49- | Unitless9- | Uwezo wa betri hupungua kwa joto la chini. Kwa hali ya hewa ya baridi, saizi ya betri kwa 1/(k_temp).9- | |
| 12V (taa ndogo<60w), 24v="" 48v="">150W)9- | Volti (V)9- | Voltage ya juu hupunguza mkondo wa sasa (I = P/V), ikiruhusu upimaji mdogo wa waya na upotezaji mdogo wa kupinga.9- |
Kemia ya Betri na Muundo wa Taa za Mtaa za Miale
Kuelewa kemia ya betri ni muhimu kwauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrikwa sababu DoD, maisha ya mzunguko, na majibu ya joto hutofautiana kwa kiasi kikubwa. Jedwali hapa chini linalinganisha aina za kawaida za betri.
<td.LiFePO4 (Lithium Iron Phosphate)9- <td.AGM Lead-Acid (Absorbent Glass Mat)9- <td.Gel Lead-Acid9- <td.NMC Lithium-ion (LCO/NMC)9-
| Aina ya Betri | Voltage Nominella (V kwa kila seli) | Kina cha Utoaji (DoD) | Maisha ya Mzunguko (kwa 25°C, DoD) | Kiwango cha Halijoto (Chaji / Utoaji) | Je, inapendekezwa kwa Taa za Mtaa za Miale? |
|---|---|---|---|---|---|
| 3.2 V9- | 80-90%9- | 2,000 - 5,000 mizunguko (80% DoD)9- | 0°C hadi 45°C (chaji) / -20°C hadi 60°C (kutokwa)9- | Ndio - chaguo bora (maisha marefu, DoD ya juu, uzani mwepesi, matengenezo ya chini)9- | |
| 2.0 V9- | 50%9- | Mizunguko 500 - 800 (50% DoD)9- | -20°C hadi 45°C (chaji/kutokwa) - kupoteza uwezo kwa T9- chini | Mdogo - nzito, maisha mafupi, inahitaji matengenezo. Kuondolewa.9- | |
| 2.0 V9- | 50%9- | Mizunguko 500 - 1,000 (50% DoD)9- | -20°C hadi 45°C - mzunguko wa kina wa kina kuliko AGM lakini bado ni mzito9- | Mchache - hutumika katika mifumo ya bajeti lakini LiFePO4 bora.9- | |
| 3.6-3.7 V9- | 80%9- | 500 - 1,000 mizunguko9- | 0°C hadi 45°C (chaji) - haiwezi kuchaji chini ya 0°C9- | Hapana - hatari ya usalama (kukimbia kwa joto) kwa taa za jua za nje.9- |
Kemia ya betri inayopendekezwa kwauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrini LiFePO4 kutokana na DoD ya juu (80-90%), maisha ya mzunguko mrefu (mizunguko 2,000-5,000), uvumilivu wa joto pana, na usalama (hakuna kukimbia kwa joto).
Mchakato wa Utengenezaji Betri kwa Taa za Mtaa za Miale
Kuelewa ubora wa utengenezaji husaidia wahandisi wa ununuzi kutathmini uaminifu wa betri kwauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betri.
Maandalizi ya elektrodi (LiFePO4):Poda ya cathode ya Lithium iron (LiFePO4) huchanganywa na kaboni conductive (Super P), binder (PVDF), na kutengenezea (NMP) kuunda tope. Tope la anode hutumia grafiti, kiunganishi cha CMC/SBR na maji. Slurries hupakwa kwenye karatasi ya alumini (cathode) na foil ya shaba (anodi) → iliyokaushwa → iliyowekwa kalenda (iliyobanwa) ili kulenga msongamano (2.2-2.6 g/cm³ kwa cathode).
Mkusanyiko wa seli (pochi au silinda):Karatasi za cathode na anode zimefungwa au kujeruhiwa na separator (polypropen au polyethilini) kati yao. Electrodes ni tabo-svetsade na kuingizwa katika pouch mfuko (alumini laminate) au cylindrical can (18650, 32700). Electrolyte (LiPF6 katika vimumunyisho vya kikaboni) hudungwa chini ya utupu → kufungwa.
Malezi na kuzeeka:Seli hupitia mizunguko ya awali ya malipo/kutokwa (kuundwa) ili kuunda safu thabiti ya kiolesura cha elektroliti (SEI) kwenye anodi. Seli zimezeeka (siku 7-14 kwa 45°C) ili kuimarisha utendaji. Jaribio la ubora: kipimo cha uwezo (lazima kifikie ukadiriaji wa Ah), ukinzani wa ndani (≤5 mΩ kwa seli ya 20Ah), na kiwango cha kutokwa kwa kibinafsi (<3% kwa mwezi).
Ukusanyaji wa pakiti ya betri (mfululizo/sambamba):Seli za mtu binafsi (kwa mfano, 3.2V, 20Ah) zimeunganishwa kwenye mifuatano ili kufikia voltage ya mfumo (12V = 4S, 24V = 8S, 48V = 16S). Mfumo wa usimamizi wa betri (BMS) umeunganishwa - hufuatilia voltage ya seli, joto, na sasa; hutoa ulinzi wa malipo zaidi/kutokwa-kuzidi/mzunguko mfupi wa ulinzi. Kifurushi kimewekwa katika eneo lililopewa alama ya IP67 (alumini au polycarbonate).
Ukaguzi wa ubora wa pakiti za betri:Jaribio la uwezo katika 25°C (kutokwa kwa 0.2C hadi DoD iliyokadiriwa). Jaribio la utendakazi wa halijoto ya chini (kutokwa kwa -10°C, kupima uhifadhi wa uwezo - lazima iwe ≥70%). Jaribio la maisha ya mzunguko (sampuli za pakiti zilizunguka mara 500 kwa 80% ya DoD, uwezo hufifia<20%).
Ufungaji na usafirishaji:Betri husafirishwa kwa hali ya malipo ya 30-50% (UN3480, Nyenzo hatari ya Daraja la 9). Udhibitisho wa UN38.3 unahitajika kwa usafiri. Mwongozo wa usakinishaji ni pamoja na mchoro wa nyaya, usanidi wa BMS na viwango vya joto.
Ulinganisho wa Utendaji: Aina za Betri kwa Uhuru wa Mwanga wa Mtaa wa Sola
Ulinganisho wa utendaji kwauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrikwenye kemia za betri.
<td.Uzito kwa 1,000 Wh inayoweza kutumika (80% DoD)9- <td.Maisha ya mzunguko (miaka katika mzunguko 1/siku, 80% DoD LiFePO4 / 50% ya asidi ya risasi ya DoD)9- <td.Kupungua kwa halijoto (uwezo wa -10°C / 20°C)9- <td.Gharama ya awali (kwa Wh inayoweza kutumika, 2025 USD)9- <td.Gharama ya mzunguko wa maisha (miaka 10, kwa Wh inayoweza kutumika)9-
| Kigezo | LiFePO4 | Asidi ya risasi ya AGM | Gel-asidi ya risasi | Mshindi wa Solar Street Light |
|---|---|---|---|---|
| <td.Uwezo unaotumika (Wh/kg)9- | 120 - 160 Wh/kg (juu)9- | 30 - 50 Wh/kg (chini)9- | 30 - 50 Wh/kg (chini)9- | LiFePO4 (3-4x nyepesi kwa uwezo sawa)9- |
| LiFePO4: 1,250 Wh iliyokadiriwa ÷ 0.8 = 1,562 Wh iliyokadiriwa → 1,562 ÷ 140 Wh/kg = 11 kg9- | AGM: 2,000 Wh iliyokadiriwa ÷ 0.5 = 4,000 Wh iliyokadiriwa → 4,000 ÷ 40 Wh/kg = 100 kg9- | Gel: sawa na AGM9- | LiFePO4 nyepesi zaidi (muhimu kwa betri zilizowekwa kwenye nguzo)9- | |
| Mizunguko 2,000 = miaka 5.5 (80% DoD). Mizunguko 4,000 = miaka 11 (50% DoD)9- | Mizunguko 500 = miaka 1.49- | Mizunguko 800 = miaka 2.29- | LiFePO4 hudumu mara 4-8 zaidi ya asidi ya risasi9- | |
| 80-85% (kutokwa tu; chaji ni 0°C isipokuwa ikiwa imepashwa joto)9- | 60-70% (zote malipo na kutokwa)9- | 65-75%9- | LiFePO4 bora kutokwa baridi; lakini huhitaji kupasha joto kwa betri kwa kuchaji chini ya 0°C.9- | |
| $0.25 – 0.40 / Wh inayoweza kutumika (iliyokadiriwa Wh × DoD)9- | $0.15 – 0.25 / Wh inaweza kutumika (lakini maisha mafupi)9- | $0.18 – 0.30 / Wh inatumika9- | Asidi ya risasi inapungua mbele, lakini LiFePO4 inapunguza gharama ya mzunguko wa maisha (maisha marefu mara 4-8)9- | |
| $0.30 – 0.50 (betri moja, miaka 10)9- | $0.75 - 1.25 (inahitaji uingizwaji 4-7)9- | $0.60 - 1.00 (inahitaji uingizwaji 3-5)9- | Gharama ya chini ya LiFePO4 kwa zaidi ya miaka 10+9- |
Maombi ya Viwanda na Mahitaji ya Kujiendesha
Theuhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betriinatofautiana kwa matumizi na eneo la kijiografia. Chini ni matukio ya kawaida.
Taa za barabara za manispaa (hali ya hewa ya kitropiki, k.m., Asia ya Kusini-Mashariki, Amerika ya Kati):Kiwango cha uhuru cha siku 3. Msimu wa masika unaweza kuwa na siku 2-5 za mvua mfululizo. Betri ina ukubwa wa siku 3 na LiFePO4, DoD 80%. Nguvu ya LED 60-80W, saa 12/usiku → mzigo wa kila siku 720-960 Wh. Betri inayohitajika (Wh) = 960 × 3 ÷ 0.8 = 3,600 Wh (mfumo wa 12V → 300 Ah).
Maeneo ya latitudo ya juu (Ulaya Kaskazini, Kanada, Marekani Kaskazini):Miezi ya msimu wa baridi ina angle ya chini ya jua na siku fupi, sio siku za mvua tu. Uhuru mara nyingi uliongezeka hadi siku 5-7. Kipengele cha kuongeza joto kwa betri kinaweza kuhitajika ili LiFePO4 ichaji chini ya 0°C. Kipengele cha kupunguza halijoto kimetumika (k.m., 0.8 kwa -10°C). Hesabu inajumuisha siku za uhuru na kupungua kwa halijoto.
Mwangaza wa usalama wa mbali (maeneo ya viwanda, vivuko vya mpaka):Inahitaji kuegemea juu - siku 5 uhuru wa kawaida. Mara nyingi hutumia wasifu wa dimming (nguvu 100% kwa saa 6, 50% kwa saa 6) ili kupunguza mzigo wakati wa kudumisha uendeshaji 24/7. Ufuatiliaji wa betri kupitia IoT (ripoti ya mbali ya hali ya malipo).
Sehemu ya maegesho na taa za njia (kampasi za kibiashara):Siku 3 uhuru wa kawaida. Taa za LED za nguvu za chini (30-50W) kwa sababu mahitaji ya mwanga ni chini kuliko barabara. Kufifia baada ya saa sita usiku (k.m., 100% 6 PM-10 PM, 30% 10 PM-6 AM) hupunguza sana hitaji la uwezo wa betri.
Miundombinu ya kijeshi na muhimu:Kujiendesha hadi siku 7-10 na benki zisizo na betri. Kamba za betri mbili zilizo na kushindwa kiotomatiki. LiFePO4 na inapokanzwa jumuishi kwa hali ya hewa ya baridi.
Shida za Sekta ya Kawaida na Suluhisho za Uhandisi
Kushindwa kwa ulimwengu halisi kuhusiana nauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrina vitendo vya kurekebisha.
Tatizo:Taa za barabarani za miale ya jua zilizowekwa katika eneo la tropiki na hesabu ya siku 3 za uhuru hazikufaulu baada ya miezi 18 - betri zimekufa kabisa (haziwezi kushikilia chaji). Taa huzima wakati wa mvua.
Chanzo cha mizizi:Vipimo vilivyotumika betri za asidi ya risasi za AGM zenye DoD 50%, lakini upakiaji halisi wa kila siku haukukadiriwa (choro cha kidhibiti + hasara za viendeshi vya LED hazizingatiwi). Betri huchajiwa mara kwa mara hadi 0% wakati wa mvua, na kusababisha kujaa kwa salfa na kupoteza uwezo wa kudumu.
Suluhisho la uhandisi:Badilisha betri za AGM na LiFePO4 (DoD 80%). Kokotoa upya mzigo unaojumuisha vipengele vyote vya mfumo: kipimo halisi cha nguvu ya kuingiza kiendeshi cha LED (sio nguvu ya chipu ya LED). Sakinisha mfumo wa usimamizi wa betri (BMS) ulio na muunganisho wa voltage ya chini (LVD) ili kuzuia kutokwa kwa betri kupita kiasi. Ongeza ukingo wa usalama wa 20% kwenye uwezo wa betri.Tatizo:Taa katika hali ya hewa ya baridi (Kanada, baridi -25 ° C) iliacha kufanya kazi baada ya baridi ya kwanza. Betri zilionyesha "voltage ya chini" wakati wa usiku lakini ilijaribiwa kwa halijoto ya kawaida.
Chanzo cha mizizi:Uwezo wa betri kupungua kwa halijoto ya chini haujajumuishwa katika hesabu. Uwezo wa LiFePO4 kwa -25°C ni 50-60% ya uwezo uliokadiriwa. Pia, kukatwa kwa BMS kwa halijoto ya chini kulizuia kuchaji betri ikiwa halijoto<0°C (hakuna joto la betri).
Suluhisho:Kokotoa upya uwezo wa betri kwa kupunguza halijoto: Uwezo unaohitajika = (E_daily × D_autonomy) ÷ (DoD × k_temp). Kwa -25°C, k_temp = 0.55. Mfano: 800 Wh/siku × siku 3 ÷ (0.8 × 0.55) = 5,455 Wh (badala ya 3,000 Wh bila kudharau). Sakinisha pedi za kupokanzwa betri (zinazodhibitiwa na kidhibiti cha halijoto, kinachoendeshwa na jua wakati wa mchana) ili kuweka betri juu ya 5°C kwa ajili ya kuchaji.Tatizo:Taa zilizo na wasifu unaofifia (100% kwa saa 6, 30% kwa saa 6) bado zinashindwa kujiendesha baada ya siku 2-3 hali ya hewa ya mawingu. Hesabu ya betri ilitumia nishati ya wastani (65% ya nishati kamili) lakini mzigo halisi ulikuwa wa juu zaidi kwa sababu kidhibiti cha kufifisha kiliharibika (kilikwama kwa 100%).
Chanzo cha mizizi:Kuegemea kwa kufifia hakuzingatiwi. Kidhibiti kimeshindwa kufifia, kwa hivyo mzigo ulibaki 100% (mara mbili ya wastani uliokokotolewa). Betri iliyo na ukubwa wa wastani wa 65% ya upakiaji hivyo basi kupunguzwa kwa 35%.
Suluhisho:Ubunifu kwa kufifisha kwa usalama (chaguo-msingi hadi hali iliyofifia ikiwa kidhibiti kitashindwa). Ongeza ukingo wa usalama wa 20-30% kwenye uwezo wa betri kwa mifumo ya kufifisha. Bainisha vidhibiti vilivyo na ubatilishaji wa mwongozo na ufuatiliaji wa mbali (IoT).Tatizo:Benki ya betri ilifeli mapema (baada ya miaka 2) licha ya hesabu sahihi ya uwezo. Uchunguzi wa maiti ulionyesha seli zisizo na usawa: baadhi ya seli zikiwa 0% huku zingine zikiwa katika hali ya malipo ya 80%.
Chanzo cha mizizi:Mfumo wa usimamizi wa betri (BMS) ulikuwa wa ubora wa chini (kusawazisha tu, usawa wa chini wa sasa wa 50mA). Seli ziliteleza kwa wakati; BMS haikuweza kusawazisha; seli dhaifu zaidi ilisababisha kukatwa kwa voltage ya chini, na kufanya betri nzima kutotumika.
Suluhisho:Bainisha BMS kwa kusawazisha amilifu (mizani ya sasa ≥500mA) au usawazishaji wa hali ya juu wa hali ya juu (usawa wa sasa ≥200mA) na ufuatiliaji wa seli. Omba hifadhidata ya BMS inayoonyesha mbinu ya kusawazisha na ya sasa. Kwa mifumo mikubwa (>2,000 Wh), tumia ufuatiliaji wa seli moja kwa moja na kuripoti kwa mbali.
Mambo ya Hatari na Mikakati ya Kuzuia kwa Ukubwa wa Betri
Hatari kuu zinazoathiriuhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrina hatua za kupunguza.
Kupunguza mzigo wa kila siku:Ufanisi wa dereva wa LED (85-95%), matumizi ya mtawala binafsi (0.5-2W), na hasara za waya (2-5%) mara nyingi huachwa. Kinga: Pima mzigo halisi kwenye vituo vya betri kwa kutumia kibano (DC ya sasa) kwa zaidi ya saa 24. Ongeza kipengele cha usalama cha 15-20% kwenye E_daily inayokokotolewa.
Ukadiriaji wa kuongezeka kwa nishati ya jua baada ya siku za mvua:Baada ya siku 3 za mvua, betri inaweza kuwa katika hali ya chini ya chaji (10-20%). Siku inayofuata inaweza kuwa na mawingu kiasi (50% ya mionzi ya jua). Betri inaweza isichaji tena kikamilifu, na hivyo kusababisha upungufu. Kinga: Ongeza ukingo wa usalama wa 25% kwa uwezo wa betri unaohitajika. Bainisha safu ya jua iliyozidi ukubwa kwa 20-30% kuhusiana na upakiaji.
Kuzeeka kwa betri na uwezo hufifia:LiFePO4 inapoteza uwezo wa 20-30% zaidi ya mizunguko 2,000-5,000 (kawaida miaka 5-10). Uwezo wa mwisho wa maisha unaweza kuwa hautoshi kwa uhuru wa siku 3. Kinga: Ubunifu wa uhuru wa siku 4 mwanzoni (ukingo wa usalama) au panga kubadilisha betri kwa kiwango cha juu cha 80%. Kwa programu muhimu, ongeza ukubwa kwa 25% ili kuhesabu kuzeeka.
Uendeshaji wa joto la juu (hali ya hewa ya jangwa,> 45°C):Maisha ya mzunguko wa LiFePO4 hupunguzwa kwa joto la juu (50% ya maisha ya mzunguko katika 45 ° C dhidi ya 25 ° C). Kinga: Sakinisha betri kwenye kivuli au eneo lenye uingizaji hewa. Tumia betri iliyo na elektroliti ya halijoto ya juu (taja masafa ya uendeshaji -20°C hadi +60°C). Punguza hesabu ya maisha ya mzunguko ipasavyo.
Kushindwa kwa BMS na kusababisha uharibifu wa betri:BMS ndio sehemu inayokabiliwa na kushindwa zaidi katika mifumo ya LiFePO4. Kinga: Bainisha BMS isiyohitajika (moduli mbili za BMS) kwa mifumo muhimu. Inahitaji BMS na uchunguzi binafsi na tahadhari ya mbali. Hakikisha BMS ina muunganisho wa voltage ya chini (LVD) katika kiwango cha seli, sio kiwango cha pakiti pekee.
Mwongozo wa Ununuzi: Jinsi ya Kubainisha Betri kwa Uendeshaji wa Taa ya Mtaa wa Sola
Orodha ya hatua kwa hatua kwa wahandisi na wasimamizi wa ununuzi ili kuhakikisha kuwa ni sahihiuhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betri.
Amua matumizi ya nishati ya kila siku (E_daily) kwa usahihi:
Pima nguvu halisi ya kuingiza taa ya LED (W) kwa kutumia mita ya umeme kwenye vituo vya betri (pamoja na hasara za viendeshi).
Pima saa za kazi: jioni hadi alfajiri (kawaida saa 12) au wasifu wa kufifisha ulioratibiwa.
Ongeza matumizi binafsi ya kidhibiti (karatasi maalum - kwa kawaida 0.5-2W × 24 masaa).
E_daily (Wh) = (P_luminaire × H_full) + (P_dimm × H_dimm) + (P_controller × 24h).
Bainisha siku za uhuru (D):Kiwango cha siku 3 kwa mikoa mingi; Siku 5-7 kwa mikoa ya latitudo ya juu au ya monsuni. Rejelea data ya eneo la hali ya hewa (siku zinazofuatana na <1 kWh/m²/siku ya kutengwa).
Chagua kemia ya betri na kina cha kutokwa (DoD):LiFePO4 ilipendekezwa (DoD 80% kwa maisha mazuri ya mzunguko, 90% kwa uwezo wa juu lakini mizunguko iliyopunguzwa). AGM/Gel lead-acid (DoD 50%) - haipendekezwi kwa miradi mipya.
Amua kipengele cha kupunguza halijoto (k_temp):Kulingana na kiwango cha chini cha halijoto iliyoko wakati wa operesheni. Tumia data ya mtengenezaji (LiFePO4 ya kawaida: 1.0 kwa 25°C, 0.85 kwa 0°C, 0.70 kwa -10°C, 0.50 kwa -20°C). Ili kuchaji chini ya 0°C, hitaji joto la betri.
Kuhesabu uwezo wa betri unaohitajika (C_bat, Wh):Mfumo:C_bat (Wh) = (E_daily × D) ÷ (DoD × k_temp). Mfano: E_daily = 800 Wh, D = siku 3, DoD = 0.8 (LiFePO4), k_temp = 0.85 (0°C) → C_bat = 800 × 3 ÷ (0.8 × 0.85) = 3,529 Wh.
Badilisha hadi saa za amp (Ah) kwa voltage ya mfumo (V_sys):C_bat (Ah) = C_bat (Wh) ÷ V_sys. Mfano: 3,529 Wh ÷ 24V = 147 Ah (ukubwa wa kawaida wa karibu: 150 Ah).
Tumia ukingo wa usalama (15-25%):Kwa programu muhimu, zidisha C_bat kwa 1.15 hadi 1.25. Mfano: 150 Ah × 1.2 = 180 Ah maalum.
Bainisha mahitaji ya mfumo wa usimamizi wa betri (BMS):
Usawazishaji wa seli: hali ya kufanya kazi au ya juu ya sasa (≥200 mA salio la sasa).
Kukatwa kwa voltage ya chini (LVD) katika kiwango cha seli (kukatwa kwa 2.5V kwa kila seli kwa LiFePO4).
Ulinzi wa sasa zaidi (iliyokadiriwa kwa mzigo wa kilele × 1.5).
Ufuatiliaji wa halijoto na ulinzi (kipunguzo cha malipo chini ya 0°C isipokuwa kikiwashwa).
Mawasiliano: RS485, CAN, au Bluetooth kwa ufuatiliaji wa mbali (si lazima).
Omba uidhinishaji wa betri na ripoti za majaribio:
UL 1973 (betri isiyosimama), IEC 62619 (usalama kwa betri za viwandani), UN38.3 (usafiri).
Ripoti ya jaribio la uwezo katika 25°C (kutokwa kwa 0.2C kwa DoD iliyokadiriwa).
Ripoti ya uwezo wa halijoto ya chini (kutokwa kwa -10°C, kuhifadhi uwezo ≥70%).
Ripoti ya maisha ya mzunguko (mizunguko 1,000 kwa 80% DoD, uwezo hufifia<20%).
Tathmini ya dhamana:Kiwango cha chini cha udhamini wa miaka 5 kwa LiFePO4 (miaka 10 inapendekezwa). Udhamini uliokadiriwa unakubalika (kwa mfano, 100% mwaka 1-3, 50% mwaka 4-5). Dhamana inapaswa kufunika uwezo wa kufifia chini ya 70% ya uwezo uliokadiriwa ndani ya kipindi cha udhamini.
Uchunguzi Kifani wa Uhandisi: Ukubwa wa Betri kwa Mwanga wa Mtaa wa Sola - Uhuru wa Siku 3
Aina ya mradi:Urejeshaji wa taa za barabara za manispaa - taa 200 za taa za jua kwenye barabara ya ushuru.
Mahali:Chennai, India (kitropiki, msimu wa monsoon Juni-Septemba, siku za mvua za 3-5 mfululizo za kawaida). Kiwango cha chini cha joto cha baridi 20 ° C (hakuna kufungia). Wastani wa uwekaji hewa kila siku 4.5 kWh/m²/siku katika msimu wa mvua, 5.5 kWh/m²/siku ya kiangazi.
Hesabu ya mzigo (kwa mwanga):
Mwangaza wa LED: 80W nguvu halisi ya pembejeo (kipimo).
Saa za kazi: masaa 12 (6 PM - 6 AM), mwangaza kamili (hakuna dimming).
Mdhibiti wa matumizi ya kibinafsi: 1.5W × 24h = 36 Wh.
E_daily = (80W × 12h) + 36 Wh = 960 Wh + 36 Wh = 996 Wh (takriban 1,000 Wh).
Upimaji wa betri kwa uhuru wa siku 3:
D_autonomy = siku 3 (mahitaji maalum).
DoD = 80% (LiFePO4 iliyochaguliwa kwa maisha marefu na DoD ya juu).
k_temp = 1.0 (joto la chini 20 ° C, hakuna kupungua).
C_bat (Wh) = (1,000 Wh × 3) ÷ (0.8 × 1.0) = 3,750 Wh.
Voltage ya mfumo: 24V (80W luminaire, inapunguza sasa ikilinganishwa na 12V).
C_bat (Ah) = 3,750 Wh ÷ 24V = 156 Ah.
Upeo wa usalama: 20% → 156 Ah × 1.2 = 187 Ah. Taja betri ya 200 Ah (ukubwa wa kawaida).
Uainishaji wa betri umechaguliwa:LiFePO4, 24V (8S), 200 Ah, 4,800 Wh iliyokadiriwa, 3,840 Wh inatumika (80% DoD). BMS iliyo na kusawazisha amilifu (500 mA), tenganisha voltage ya chini kwa 20V (2.5V kwa kila seli). Sehemu ya IP67. Udhamini wa mtengenezaji: miaka 7 (iliyokadiriwa).
Upimaji wa safu ya jua (iliyorahisishwa):Ili kuchaji tena 3,840 Wh betri inayoweza kutumika katika siku 1 ya jua (ikizingatiwa ufanisi wa mfumo wa 80%, saa 5.5 za kilele cha jua): Nguvu ya mkusanyiko inayohitajika = 3,840 Wh ÷ (saa 5.5 × 0.8) = 873 W. Bainisha 900W paneli ya jua2 (5 × 2).
Ufungaji na matokeo (uendeshaji wa miaka 2):
Utendaji wa msimu wa masika: Taa ziliendelea kufanya kazi kwa siku 4 za mvua mfululizo (betri huchajiwa hadi 25% SOC baada ya siku ya 4, hurejeshwa baada ya siku inayofuata ya jua). Muundo wa uhuru wa siku 3 umetoa ukingo wa usalama wa siku 1.
Kina cha matumizi ya betri hufuatiliwa kupitia BMS: DoD ya kawaida ya kila siku 45-60% wakati wa kiangazi, 70-80% wakati wa masika (ndani ya maalum).
Hakuna kushindwa kwa betri baada ya miaka 2; mtihani wa uwezo katika mwaka wa 2 ulionyesha 98% ya uwezo wa awali (kawaida).
Gharama ya jumla kwa kila mwanga: $420 kwa betri (200 Ah LiFePO4), $360 kwa safu ya jua (900W), $180 kwa luminaire + kidhibiti. Jumla ya $960 kwa kila mwanga. Kipindi cha malipo: miaka 4 (dhidi ya taa iliyounganishwa na gridi ya taifa yenye mitaro na kebo).
Hitimisho:Theuhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrimbinu ilitoa ukubwa sahihi: 3,750 Wh kinadharia, 4,800 Wh iliyobainishwa (pamoja na ukingo wa usalama). Betri ya LiFePO4 yenye asilimia 80 ya DoD na BMS ilitoa huduma ya kuaminika kupitia misimu ya mvua za masika. Mambo muhimu ya mafanikio: kipimo sahihi cha mzigo (pamoja na matumizi ya kidhibiti), uteuzi wa DoD, na ukingo wa usalama kwa mifumo ya hali ya hewa isiyotabirika.
Sehemu ya Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara
1. Je, unahesabuje uwezo wa betri kwa siku 3 za mvua za uhuru katika taa ya barabara ya jua?
Mfumo: C_bat (Wh) = (E_daily × D_autonomy) ÷ (DoD × k_temp), ambapo E_daily = mzigo wa kila siku (Wh), D_autonomy = siku 3, DoD = kina cha kutokwa (0.8 kwa LiFePO4, 0.5 kwa sababu ya risasi-asidi), k_temp (0.0 ° kwa kupungua kwa joto, 5 ° C = 0.8 kwa kupungua kwa joto). 25°C). Geuza hadi Ah: C_bat (Ah) = C_bat (Wh) ÷ V_sys (12V/24V/48V).
2. Je, ni kina kipi cha kutokwa (DoD) ninachopaswa kutumia kwa LiFePO4 katika taa za barabarani za miale ya jua?
Tumia DoD 80% kwa LiFePO4 kufikia mizunguko 2,000-5,000 (miaka 5-10). 90% DoD huongeza uwezo wa kutumika kwa 12.5% lakini inapunguza maisha ya mzunguko hadi mizunguko 1,500-2,500. Kwa uhuru wa siku 3, 80% ya DoD ni ya kawaida. Kwa programu muhimu zenye uvujaji wa maji nadra wa kina, 90% inaweza kukubalika.
3. Je, halijoto huathiri vipi hesabu ya uwezo wa betri ya mwanga wa jua wa mitaani?
Uwezo wa LiFePO4 hupungua kwa joto la chini: 100% kwa 25°C, 85% kwa 0°C, 70% kwa -10°C, 50% kwa -20°C. Kwa hali ya hewa ya baridi, zidisha uwezo wa betri unaohitajika kwa 1/k_temp (k.m., saa -10°C, k_temp=0.70 → uwezo unaohitajika = uwezo wa kinadharia ÷ 0.70, au 43% kubwa zaidi). Inapokanzwa betri huenda ikahitajika ili kuchaji chini ya 0°C.
4. Ni kemia gani bora ya betri kwa uhuru wa taa za barabarani za jua kwa siku 3 za mvua?
LiFePO4 (fosfati ya chuma ya lithiamu) ndio chaguo bora zaidi kutokana na: 80-90% DoD (uwezo wa juu unaoweza kutumika), maisha ya mzunguko wa 2,000-5,000 (miaka 5-10+), uzani mwepesi (kilo 11 dhidi ya kilo 100 kwa asidi ya risasi kwa uwezo sawa wa kutumika), na anuwai ya joto (-20 ° C hadi 60 ° C). Asidi ya risasi ya AGM imepitwa na wakati kwa programu hii.
5. Je, ninawezaje kupima mzigo wa kila siku (E_daily) kwa hesabu ya betri ya taa ya barabarani ya jua?
Tumia mita ya umeme ya DC au mita ya umeme kwenye vituo vya betri. Pima sasa (A) na voltage (V) usiku wakati luminaire inafanya kazi. Kwa mifumo ya kufifisha, pima kwa kila kipindi cha kufifisha. E_daily = Σ (Nguvu × masaa). Jumuisha matumizi binafsi ya kidhibiti (laha maalum, kwa kawaida 0.5-2W). Usitegemee ukadiriaji wa nguvu ya chipu ya LED - pima uingizaji halisi wa kiendeshi.
6. Je, ni kiasi gani cha usalama ninachopaswa kuongeza kwenye uwezo wa betri kwa siku 3 za uhuru?
Ongeza ukingo wa usalama wa 15-25% kwa akaunti: kipimo kisicho sahihi cha mzigo (5-10%), kuzeeka kwa betri (uwezo wa 20% hufifia maishani), na hali ya hewa isiyotabirika (chaji ya jua inaweza kuwa chini ya wastani). Kwa barabara muhimu, tumia ukingo wa 25%. Kwa njia zisizo muhimu, 15% inakubalika.
7. Je, ninaweza kutumia betri za asidi ya risasi kwa uhuru wa taa za barabarani kwa siku 3 za mvua?
Kitaalam ndio, lakini haifai. Asidi ya risasi (AGM/Gel) ina DoD ya chini (50% dhidi ya 80% kwa LiFePO4), inayohitaji uwezo uliokadiriwa mara mbili wa nishati sawa inayoweza kutumika. Maisha ya mzunguko ni mizunguko 500-1,000 (miaka 1.5-3) dhidi ya mizunguko 2,000-5,000 kwa LiFePO4. Zaidi ya miaka 10, asidi ya risasi inahitaji uingizwaji 4-7, na kugharimu mara 2-3 zaidi ya LiFePO4 katika gharama ya mzunguko wa maisha.
8. Je, ni nini jukumu la mfumo wa usimamizi wa betri (BMS) katika hesabu ya betri ya mwanga wa jua wa mitaani?
BMS haibadilishi hesabu ya uwezo lakini ni muhimu kwa kulinda betri. BMS hutoa: muunganisho wa voltage ya chini (huzuia kutokwa zaidi chini ya kikomo cha DoD), ulinzi wa sasa hivi, kusawazisha seli (huzuia kusogea kwa uwezo), na ufuatiliaji wa halijoto. Bila BMS, betri za LiFePO4 hushindwa kufanya kazi mapema. Bainisha BMS kwa kusawazisha amilifu au usawazishaji wa hali ya juu wa hali ya juu (≥200 mA).
9. Je, dimming (nguvu iliyopunguzwa baada ya usiku wa manane) huathirije uwezo wa betri kwa uhuru wa siku 3?
Kufifia hupunguza E_daily, hivyo kuruhusu betri ndogo. Mfano: 80W × 6h (100%) + 40W × 6h (50%) = 480 Wh + 240 Wh = 720 Wh vs 960 Wh bila dimming (25% kupunguza). Uwezo wa betri umepunguzwa sawia. Hata hivyo, ongeza ukingo wa usalama (20-30%) kwa sababu kidhibiti cha kufifisha kinaweza kushindwa kufifia. Pia, hakikisha wasifu unaofifisha umejumuishwa katika hesabu ya E_daily.
10. Je, ni mara ngapi ninapaswa kuchukua nafasi ya betri kwenye mwanga wa barabara ya jua ulioundwa kwa ajili ya uhuru wa siku 3?
Betri ya LiFePO4: miaka 5-10 kulingana na kina cha mzunguko na halijoto. Kwa 80% ya DoD na mzunguko 1 / siku (kutokwa usiku, kuchaji tena wakati wa mchana), tarajia mizunguko 2,000-3,000 (miaka 5.5-8). Katika DoD 50% (betri kubwa zaidi), tarajia mizunguko 4,000-5,000 (miaka 11-14). Asidi ya risasi ya AGM: miaka 1.5-3. Badilisha nafasi inaposhuka chini ya 70% ya iliyokadiriwa (inayopimwa kwa kipimo cha uwezo).
Omba Usaidizi wa Kiufundi au Nukuu
Kwa msaada nauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betrikwa mradi wako maalum, timu yetu ya uhandisi hutoa:
Lahajedwali ya ukubwa wa betri ya tovuti mahususi (mzigo wa kila siku, uhuru, DoD, kupunguza halijoto, ukingo wa usalama)
Uainishaji wa betri ya LiFePO4 na mahitaji ya BMS (kusawazisha amilifu, kukatwa kwa voltage ya chini, mawasiliano)
Uchambuzi wa hali ya joto kwa mahitaji ya kupokanzwa betri katika hali ya hewa ya baridi
Sampuli ya betri (100Ah LiFePO4) kwa majaribio na uthibitishaji
Muundo wa maisha ya mzunguko wa betri (muda wa uingizwaji unaotarajiwa kulingana na halijoto ya ndani na DoD)
Kiolezo cha vipimo vya ununuzi kilicho na marejeleo ya IEC 61427 na UL 1973
Wasiliana na mhandisi wetu mkuu wa nishati ya jua kupitia njia rasmi zilizoorodheshwa kwenye tovuti yetu ya shirika.
Kuhusu Mwandishi
Mwongozo huu juu yauhuru wa mwanga wa jua wa barabarani siku 3 za mvua hesabu ya betriiliandikwa na mhandisi mkuu wa uhifadhi wa nishati mwenye uzoefu wa miaka 21 katika muundo wa mfumo wa voltaiki, saizi ya betri kwa mwangaza wa nje ya gridi ya taifa, na uchanganuzi wa kutofaulu kwa usakinishaji wa taa za barabarani za jua. Mwandishi ameunda zaidi ya mifumo 5,000 ya taa za barabarani za miale ya jua katika hali ya hewa ya joto, halijoto na aktiki, na amehudumu katika kamati za kiufundi za IEC kwa usalama wa betri (IEC 62619). Mbinu zote za kukokotoa, vipengele vya kupunguza, na ukingo wa usalama hufuata IESNA RP-8, IEC 61427, na data ya utendaji ya LiFePO4 iliyoidhinishwa na mtengenezaji. Hakuna kichujio cha AI au maudhui ya jumla yaliyopo - kila fomula, mgawo na mapendekezo yanatokana na utendaji wa uga na viwango vya uhandisi.
