Комбинирането на оловно-киселинни батерии с литиево-железен фосфат (LiFePO4) батерии в системи за съхранение на слънчева енергия позволява хибридно решение за съхранение. Този подход използва превъзходния жизнен цикъл на литиевите батерии, като същевременно използва рентабилността на оловно-киселинните батерии като буфер. Въпреки това, той въвежда повишена сложност на системата и потенциални рискове за безопасността.
Конфигурационен дизайн
1. Електрическа връзка
• Диодно изолирано паралелно свързване: Положителните клеми на двете батерии са свързани към диоди, преди да бъдат свързани паралелно на изхода на контролера. Това предотвратява кръстосано зареждане (където по-ниското вътрешно съпротивление на оловно-киселинните батерии може да ги накара да черпят ток от литиевите батерии) и обратно захранване (където батерия с по-високо напрежение може да се разреди в такава с по-ниско напрежение).
• Независимо управление на контролера: Контролер за слънчево зареждане с двоен изход (като двуканален MPPT модел) трябва да се използва за прилагане на специфични алгоритми за зареждане към всеки тип батерия – постоянен ток/постоянно напрежение/плавно зареждане за оловно-киселинни и постоянен ток/постоянно напрежение за литиева.
2. Съотношение на капацитета
• Типичното съотношение на капацитета на оловна киселина към литиев капацитет (в Ah) е 1:2 до 1:3. Например:
- 100Ah оловно-киселинен (с ефективен използваем капацитет от 30–50Ah) в комбинация с 200Ah LiFePO4 (с ефективен използваем капацитет от 160–180Ah).
• Литиевите батерии се справят с основното циклично натоварване (ежедневни цикли на зареждане/разреждане), докато оловно-киселинните батерии служат като буфер или резерв (за справяне с краткосрочни пикови натоварвания или осигуряване на аварийно захранване, ако защитната система на литиевата батерия задейства прекъсване).
3. Стратегия за контрол
• Литиево-приоритетно разреждане: Контролерът е конфигуриран да дава приоритет на извличането на енергия от литиевите батерии. След като напрежението падне до определен защитен праг (напр. 12,8 V), системата превключва към оловно-киселинни батерии.
• Поетапно управление на зареждането: Слънчевият вход се насочва първо към литиевите батерии за бързо зареждане; след като са напълно заредени, системата превключва към зареждане на оловно-киселинните батерии. По време на периоди на слаба слънчева светлина, оловно-киселинните батерии могат да се справят с постепенно зареждане.
Ключови параметри за изпълнение
• Съпоставяне на напрежението: И двете банки батерии трябва да споделят едно и също номинално напрежение (напр. и двете 12V или 24V системи), със статична разлика в напрежението по-малка или равна на 0,2V. • Параметри на защита:
- Литиево-железен фосфат (LiFePO4): Защита от презареждане По-голямо или равно на 14,6 V; защита от прекомерно разреждане По-малко или равно на 10,0 V (за 12 V системи).
- Оловно-киселинни батерии: Напрежение на плаващ заряд 13.8V; изравнително зарядно напрежение 14.4V (за 12V гелови батерии).
• Температурна компенсация: Оловно-киселинните батерии изискват корекции на напрежението на зареждане въз основа на температурата на околната среда (-3mV/градус/2V); литиевите батерии не изискват такава компенсация.
Рискове и ограничения
• Рискове за безопасността: Директното паралелно свързване може да доведе до термично изтичане (напр. газове, отделяни от оловно-киселинни батерии, реагиращи с искри от литиеви батерии); изолацията чрез диоди или релета е задължителна.
• Загуба на ефективност: Спадът на напрежението на диодите (0,4–0,7 V) води до загуба на енергия от 5–8%.
• Сложност на управлението: Изисква специализиран хибриден контролер (като Victron MultiPlus-II), увеличавайки разходите с 30–40%.
Приложими сценарии
• Преоборудване на съществуващи системи: Добавяне на литиеви батерии за разширяване на капацитета на старите оловно-киселинни системи, като по този начин се намаляват разходите за подмяна на пълната система.
• Силно променливи натоварвания: В сценарии, включващи високи моментни токове - като станции за зареждане на електрически превозни средства (EV) - литиевите батерии могат да се справят с импулсни натоварвания, докато оловно-киселинните батерии управляват базовото натоварване.
• Нискотемпературни среди: При температури под -20 градуса, оловно-киселинните (гел) батерии може да са по-лесни за работа от литиевите батерии (които изискват нагряване); хибридната конфигурация може да бъде изгодна тук.
Забележка: Настоящите технически стандарти се отнасят до документа на Министерството на промишлеността и информационните технологии (MIIT) от 2023 г. „Изисквания за безопасност за батерии, използвани във фотоволтаични системи за съхранение на енергия“ (GB/T 36276-2023) и стандарта за телекомуникационната индустрия YD/T 2344.1-2022.