Bevezető

Elektrokémiai tárolórendszer integrálása egy fotovoltaikus rendszerbe
A háztartási rendszer fő célja, hogy a napenergia-termelést idővel átirányítsa
a termelés által közvetlenül nem fedezett fogyasztási órákra vonatkozó többlet
napenergia. Ennek az átvitelnek a legjellemzőbb mérőszáma a
az’energetikai önellátás (angolul önellátási arány),
amelyet a rendszer által fedezett háztartási fogyasztás arányaként határoznak meg, és a következőképpen számítják ki:

autonómia (%) = (teljes fogyasztás − hálózati felvétel) / teljes fogyasztás × 100

A szakirodalomban szereplő olasz lakásautonómia-értékek méretre szabott felhalmozással
A helyes értékek általában a 60% és a 80% között mozognak
(lásd az RSE 2022-es tanulmányait; Quoilin és társai., 2016). Ez a jegyzet bemutatja
egy lakóépületekből álló mintán végzett belső ellenőrzés eredményei
Heiwit nátrium-akkumulátorral, amelynek energiaeloszlása a következő területre koncentrálódik:
a magasabb értékek bemutatásával, valamint azoknak a technológiai tényezőknek a megvitatásával, amelyek ezt lehetővé teszik.

Módszertan

Az adatok a Heiwit nevű megfigyelőplatformtól származnak, amely
percenkénti gyakorisággal a hálózatra kapcsolt berendezések elektromos paramétereit.
A jelen tanulmányhoz az alábbi adatokat óránként összesítettük:
a belső inverter-mérők összesített értékei egy csúszó ablakban
60 napos:

• a fotovoltaikus generátor által termelt energia;
• a hálózatba visszatáplált energia (kimenet);
• a hálózatból felvett energia (bemenet);
• az akkumulátor feltöltése és lemerítése során átvitt energia.

Kizárták azokat a rendszereket, amelyek nem rendelkeztek teljes idősorral
az adott időszakban (30 napnál rövidebb ideje telepített berendezések vagy üzemszünetekkel járó esetek)
(amelyek kommunikációs értéke meghaladja az akkori 15%-t). Ezenkívül elkülönítették
a “Zero Export” üzemmódban működő létesítmények, amelyek fotovoltaikus termelése
alulbecsültnek tűnik a korlátozás az inverter által előírt
a hálózati csatlakozási engedélyre várva: ezeknél a rendszereknél
A hatótávolság ugyan kiszámítható, de tisztában kell lennünk azzal, hogy ez
a végleges üzemeltetési rendszerhez képest óvatos becslés alapján.

A mintában szereplő összes rendszer nátrium-ionos akkumulátorral van felszerelve
Heiwit (16S-es konfiguráció, ~48 V névleges feszültség) saját fejlesztésű BMS-sel és
az akkumulátor legfontosabb állapotparamétereinek folyamatos figyelemmel kísérése
(SoH, ciklusok, cellahőmérséklet).

Eredmények

Az energetikai önellátás eloszlása

A minta átlagos energiaönellátási aránya
82%, amelynek megfigyelt tartománya a 23% és a 98% között van. Az eloszlás
jelentősen a magasabb értékek felé hajlik, mivel a nagy többsége a
a 80% és a 95% közötti rendszerek.

A legszembetűnőbb adat az, hogy a
A parkban található 68% az 80% felett az önállóság, egy szint
amelyet a szakirodalomban általában halmozott konfigurációkhoz társítanak
túlméretezett, vagy nagyon egyenletes fogyasztási jellemzőkkel rendelkező. A megállapítás
hogy egy heterogén működési minta (különböző terhelések, különböző expozíciók,
(különböző szezonalitás mellett) elérje ezeket a szinteket a méretezésnek köszönhetően
A szabványt érdemes alaposabban megvizsgálni azoknak a mechanizmusoknak a szempontjából, amelyek ezt lehetővé teszik.

Kisülési görbe és a kihasznált mélység

Réteges katódokon vagy polianionokon alapuló nátrium-ionos akkumulátorok
(NFPP) kisülési feszültséggörbét mutatnak
lényegében lapos a töltöttségi állapot széles tartományában
(SoC) — általában 5% és 95% között — ellentétben a lítium-vas akkumulátorokkal
foszfát (LFP), amelynek ugyan széles a platója, de lezárja a hasznos tartományt
néhány százalékponttal többet a két szélső értéknél. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy
hogy a nátrium-akkumulátor által leadható teljesítmény névleges értékét megőrzi egészen
nagyon alacsony töltöttségi állapotok, anélkül, hogy a BMS teljesítménycsökkentést vagy kikapcsolást rendelne el
korai kisülés.

Gyakorlatilag ez a hasznos kisütési mélységet (DoD) jelenti
ténylegesen kihasznált aránya néhány százalékponttal magasabb, mint
egy azonos névleges kapacitású lítium-akkumulátorhoz képest. Napi használat során
Egy tipikus lakossági fogyasztás esetében ezek a további pontok eltolják a
átállás az “ellenőrzött kisülés” üzemmódról a “kiegészítő hálózat” üzemmódra”
30–50 perc, ami közvetlenül hozzájárul az önállóság javulásához
nyilvántartásba vett.

Hőviselkedés

A nátriumkémia második jellemzője, amelyet az adatokban megfigyeltünk
a nyomon követés az a teljesítmény hőmérsékletfüggő stabilitása
üzemeltetési. A lítium-alapú akkumulátorok esetében viszont a rendelkezésre álló teljesítmény
kisütéskor a hőmérséklet jelentősen +5 °C alá csökken, míg töltéskor
amely általában 0 °C alatt korlátozott, a minta Na-ion-csomagjain a
a névleges kisülési teljesítmény az adatkészletekben is állandó maradt
amelyeket az észak-olaszországi létesítményekben a téli hónapokban szereztek be,
a helyiségek hőmérséklete −5 °C és +35 °C közötti tartományban mérve.

Ez síkosság a hőhatásnak jelentős gyakorlati hatása van
az önállóságról: kora reggel, amikor a fogyasztás
jellemzően koncentrált (meleg víz, főzés, elektromos fűtés)
(segédberendezés), és a fotovoltaikus áramtermelés még mindig elenyésző, az akkumulátor képes
hogy a terhelés által igényelt teljesítményt biztosítsa, még akkor is, ha a műszaki helyiség
nincs légkondicionálva, így elkerülhető, hogy egy bizonyos összeg levonásra kerüljön
olyan háló, amely más vegyi anyagok használata esetén elkerülhetetlen lenne.

Megbeszélés

A mintában megfigyelt magas autonómia legfőbb oka
Az elemzés szerint ez a nátriumtechnológiára jellemző három elem kombinációja:

1. A SoC kiterjesztett hasznos ablaka: a lapos feszültséggörbe
   lehetővé teszi, hogy a teljesítménycsökkentés nélkül akár nagyon alacsony állapotokig is működjön,
   a napi ciklusban ténylegesen kihasznált DoD növelésével.
2. Hőmérséklettől függetlenség: a névleges teljesítmény
   klímátlan üzemi körülmények között is használható,
   kiküszöbölve a lítium-alapú akkumulátorokra jellemző teljesítménycsökkenést a hideg hónapokban
   és a reggeli terheléscsúcsok kezelésével.
3. A csomagok és a BMS dinamikus válasza: a késleltetés
   a feltöltésről a lemerülésre (és fordítva) történő átmenet során kevesebb, mint egy másodperc
   a megfigyelt rendszereken, ami minimalizálja a fogyasztás arányát
   átmeneti állapotban a hálózat által lefedett.

Ezekhez a belső tényezőkhöz egy rendszerszintű tényező is társul: a
lehetőség arra, hogy az akkumulátort nagyon alacsony töltöttségi szintre csökkentsük anélkül, hogy
a kalendáriumi és ciklikus lebomlásra gyakorolt gyorsító hatások. A bizonyítékok
az NFPP-katódokon és a Prussian típusú katódokon végzett kísérleti eredmények
White (lásd Hwang és társai., Chem. Soc. Rev. 2017;
Tapia-Ruiz és társai., J. Phys. Energy (2021) szerint egy
széles kémiai stressz-tartomány, ami összhangban áll azzal a ténnyel, hogy a mi
Az adatok szerint a több mint 12 hónapja üzemelő létesítményeknél nem figyelhető meg eltérés
a SoH rendszerei a legújabbakhoz képest.

A tanulmány korlátai

Az itt bemutatott eredmények egy lakóépület-állományra utalnak
olasz, és nem általánosíthatók más fogyasztói profilokra (kereskedelmi,
könnyűipari, hálózaton kívüli). A 60 napos megfigyelési időszak
csak egy korlátozott időszakra vonatkozik; egy 12 hónapos elemzés megerősíti a
a medián hatótávolság becslése, és lehetővé teszi a külön-külön történő értékelést a
nyári és téli szemeszter, amelyekben visszaesésre számítunk
a hőmérséklet szabályozása a hideg hónapokban (a kisebb napsugárzás miatt,
(nem az akkumulátor technológiai korlátai miatt).

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a vizsgált járműpark egy nem elhanyagolható része
“Zero Export” üzemmódban van, a csatlakozási engedélyre várva
végleges, azaz olyan állapot, amelyben a váltó korlátozza a fotovoltaikus áramtermelést. A
Ezeknél a rendszereknél az önállóságra vonatkozó mutató alulbecsült érték a
névleges üzemmód: további eltolódás várható
az elosztás magasabb értékek felé történő eltolódása az eljárás lezárását követően
engedélyező.

Következtetések

A terepi elemzés megerősíti, hogy egy olasz lakóépület-állományban
heterogén rendszer, amely Heiwit nátrium-ionos akkumulátorral van felszerelve, ez
átlagosan elérhető az energetikai önellátás szintje
80%-nél nagyobb, amelynek állományának több mint egytizede a
a skála felső tartománya (≥ 95%). A
nátrium-technológia — lapos kisülési görbe, függetlenség a
üzemi hőmérséklet, széles SoC-működési tartomány — mindez hozzájárul ahhoz, hogy
ezeknek az értékeknek a magyarázata túlméretezés nélkül
a felhalmozódás.

A következő hónapokban közzéteszünk egy frissítést, amelyben a következő témákat fogjuk tárgyalni:
egy teljes naptári év és az eloszlás külön elemzése
az időszaktól és az évszaktól függő autonómia, beleértve egy
a mért Na-ion és LFP kisülési görbék mennyiségi összehasonlítása
azonos méretű csomagokon a laboratóriumban.