Wie man eine benutzerdefinierte Batterie für ein Solarenergiespeichersystem angebt

Eine Solar-Photovoltaik-Energiespeicherprojekt wird nicht einfach durch die Umwandlung der PV-Kapazität in Batteriekapazität zu einer geeigneten Batteriespezifikation.

Für OEMs, SolarePCs, Systemintegratoren und Anbieter von Energiespeicherlösungen muss die Batterie dem Lastprofil des Projekts, dem Speicherziel, dem Wechselrichter oder PCS, der Installationsumgebung und dem Zielmarkt entsprechen. Wenn Standardprodukte diesen Anforderungen nicht gerecht werden, ist der nächste Schritt, eine benutzerdefinierte Batteriespezifikation zu definieren, die ein Hersteller bewerten, prototypisch herstellen und produzieren kann.

Dieses Handbuch erläutert, wie man von den Projektanforderungen zu einer herstellerfertigen Spezifikation und RFQ gelangt.

Schritt 1: Definieren Sie, was die Batterie tun muss

Beginnen Sie mit der Anwendung, nicht mit dem Batteriemodell.

Bestimmen Sie, wie die Batterie verwendet werden wird und was das Solarsystem erwartet wird. Zum Beispiel kann ein Projekt die Batterie verwenden, um die eigene Solarverbrauch zu erhöhen, den Spitzenbedarf zu reduzieren, Backup-Strom bereitzustellen oder eine Anwendung im Off-Grid-Bereich zu unterstützen. Jeder Anwendungsfall erzeugt unterschiedliche Anforderungen an Kapazität, Leistung, Betriebsprofil und Steuerung.

Die grundlegenden Projektinformationen sollten die PV-Leistung, den typischen und den Spitzenlastwert, die kritische Last bei Notstromversorgung, die gewünschte Speicherdauer, die vorhandene oder geplante PV-Konfiguration und die Installationsumgebung beinhalten. Bei einem bestehenden System sollten auch der aktuelle Wechselrichter oder PCS identifiziert werden und ob die Batterie über einen AC- oder DC-koppelte Architektur.

Beachten Sie ein C&I-Projekt mit 500 kWp Photovoltaik, einer Spitzenlast von 350 kW und einer zwei Stunden langen Notstromversorgung. Diese Zahlen geben einen Ausgangspunkt für die Batteriekapazität vor, bestimmen jedoch nicht allein die endgültige Batteriekapazität.</p>

Die wichtige Ausgabe aus diesem Schritt ist eine klare Beschreibung der Aufgabe der Batterie im System. Dies bildet die Grundlage für die elektrischen Anforderungen im nächsten Schritt.

Schritt 2: Definieren Sie die erforderliche Energie und Leistung

Die Batteriespezifikation benötigt zwei separate Ziele: nutzbare Energie in kWh und Leistung in kW.

Für Backup-Anwendungen ist eine nützliche Ausgangsberechnung:

Notwendige nutzbare Energie ≈ kritische Last × erforderliche Notfallzeit

Wenn die kritische Last 200 kW beträgt und die benötigte Notstromdauer zwei Stunden ist, benötigt das System etwa 400 kWh nutzbarer Energie. Die erforderliche Nennbatteriekapazität wird in der Regel höher sein, weil das Design auch den Tiefenentladegrad (DoD), Umwandlungsverluste, Betriebsbedingungen und die erforderliche Leistung über die Lebensdauer der Batterie berücksichtigen muss.

Bei solarer Eigenverbrauch oder Lastspitzenbegrenzung muss die Berechnung das tatsächliche Betriebsprofil der Anlage widerspiegeln. Der Akku kann laden, wenn die PV-Erzeugung die Belastung übersteigt und entladen während ausgewählter Zeiträume. In diesen Anwendungen können stündliche Last- und PV-Erzeugungsdaten eine viel bessere Grundlage für die Auslegung bieten als allein die PV-Leistung.

Die Leistung muss dann unabhängig überprüft werden. Wenn das System 200 kW entladen muss, bietet eine Batterie mit 400 kWh nutzbarer Energie etwa zwei Stunden theoretische Entladezeit bei dieser Leistung:

Speicherdauer = nutzbare Energie ÷ Entladungsleistung

Die tatsächliche Design noch immer Berücksichtigung der Inverter/PCS-Grenzen, Batterie-Betriebsgrenzen und Systemverluste.

Am Ende dieses Schritts sollte das Projekt einen definierten nutzbaren Energiezielwert und einen kontinuierlichen Leistungszielwert haben. Diese werden zu den primären elektrischen Anforderungen für die maßgeschneiderte Batterie.

Schritt 3: Überprüfen Sie die Anforderungen des Wechselrichters, PCS und BMS

Die Batterie kann nicht unabhängig vom Gerät angegeben werden, mit dem sie arbeiten muss.

Für ein neues System bestätigen Sie die geplanten Wechselrichter- oder PCS-Anforderungen, bevor Sie die Batterie endgültig festlegen. Bei einem Nachrüstprojekt sind diese Anforderungen noch wichtiger, weil die vorhandene Ausrüstung möglicherweise feste Grenzen vorgeben kann.

Überprüfen Sie das Wechselrichter- oder PCS-Modell, den DC-Spannungsbetriebsbereich, die maximale Lade- und Entladestromstärke, die Anforderungen an der Batterie-Seite und die Kommunikationsschnittstelle. Die BMS muss möglicherweise mit dem Wechselrichter, PCS oder EMS über CAN, RS485 oder einen anderen angegebenen Protokoll kommunizieren.

Dies ist nicht einfach eine Frage der Überprüfung, ob zwei Produkte den gleichen Stecker verwenden. Die Spannungsbereich der Batterie, die Stromkapazität, die BMS-Logik, die Schutzgrenzen und das Kommunikationsverhalten müssen alle mit dem System kompatibel sein.

Beispielsweise muss die Batteriekonfiguration unter Berücksichtigung dieses Bereichs entworfen werden, wenn der PCS die Batterie zum Betrieb innerhalb eines bestimmten Gleichstromspannungsbereichs benötigt. Wenn der PCS auf die BMS-Kommunikation angewiesen ist, um Laden und Entladen zu steuern, müssen die erforderliche Kommunikationsprotokolle und Datenübertragung vor Abschluss der Batteriedesigns definiert werden.

Für detaillierte Überlegungen zur Kompatibilität von Wechselrichter und Batterie kann sich ein Projekt auch an ACE Battery's bestehenden Leitfaden zu Wie man einen Solar-Wechselrichter mit einer LiFePO4-Batterie abstimmt.

Das Ergebnis dieses Schritts ist eine definierte Menge elektrischer und Kommunikationsbeschränkungen, die die maßgefertigte Batterie erfüllen muss.

Schritt 4: Entscheiden Sie, was tatsächlich angepasst werden muss

Einmal die Systemanforderungen klar sind, prüfen Sie, ob eine Standardbatterie sie erfüllen kann.

Ein Standardprodukt kann passend sein, wenn seine Spannung, Kapazität, Leistung, Abmessungen, Kommunikationsschnittstelle und Wechselrichterkompatibilität bereits mit dem Projekt übereinstimmen. Anpassungen werden relevant, wenn eines oder mehrere kritische Anforderungen außerhalb der Standardprodukonfiguration liegen.

Beispielsweise kann eine Anpassung in Betracht gezogen werden, wenn das Projekt eine spezifische Spannung oder Kapazität erfordert, strenge Platzbegrenzungen hat, besondere BMS-Funktionen benötigt, eine Integration mit einem bestimmten Wechselrichter oder PCS erfordert oder eine andere mechanische Konfiguration benötigt.

Das gleiche Prinzip gilt für OEM- und Private-Label-Projekte. Eine Batterie kann die elektrischen Anforderungen erfüllen, aber dennoch Änderungen an ihrer Produktkonfiguration oder Herstellungsprozess erfordern.</p>

Das Ziel ist daher nicht, möglichst viele Parameter anzupassen. Es geht darum zu identifizieren, welche Anforderungen durch ein geeignetes Standardprodukt nicht erfüllt werden können und nur dort anzupassen, wo es notwendig ist.

Diese Unterscheidung kann unnotige Ingenieursarbeit reduzieren, während die Batterie mit der tatsächlichen Anwendung ausgerichtet bleibt.

Schritt 5: Erstellen Sie die benutzerdefinierte Batteriespezifikation

Nach der Identifizierung der erforderlichen Anpassung, verwandeln Sie die Projektanforderungen in eine einzelne technische Spezifikation.

Die Spezifikation sollte die Parameter definieren, gegen die der Hersteller entwerfen muss, anstatt lediglich allgemeine Begriffe zum Projekt zu beschreiben.

Auf elektrischer Ebene geben Sie die Batterietechnologie, die Nennspannung, die nutzbare Kapazität, die angegebene Lade-/Entladespannung, die Tiefenentladung und das erforderliche Zykluslebensziel an.

Auf Ebene der Integration, definieren Sie den Wechselrichter oder PCS, den Betriebsspannungsbereich, das Kommunikationsinterface, die BMS-Anforderungen und die EMS-Anforderungen.

Mechanische und umweltbedingte Anforderungen sollten den verfügbaren Installationsraum, maximale Abmessungen, Installationskonfiguration, Betriebstemperatur und Gehäuseanforderungen abdecken, sofern anwendbar.

Definieren Sie zuletzt den Zielmarkt und die anwendbaren Compliance-Anforderungen für die geplante Batterie- und Systemkonfiguration.

Eine nützliche Spezifikation könnte daher eher so aussehen:

Erstelle Solar PV-Anwendung / LFP / definierte Nennspannung / definierte nutzbare Kapazität / definierte kontinuierliche Leistung / angegebener DoD / CAN-Kommunikation mit Ziel-PCS / Außenaufstellung / definierte Abmessungsgrenzen / Zielmarktanforderungen

als einfach nur:

500 kWp Solarsystem + 1 MWh Batterie

Der erste gibt einem Hersteller einen Ingenieur-Startpunkt. Der zweite bietet nur eine projektbezogene Beschreibung.

Die Spezifikation sollte auch zwischen obligatorischen Anforderungen und bevorzugten Anforderungen unterscheiden. Dies gibt dem Hersteller Raum, alternative Konfigurationen vorzuschlagen, bei denen sie das gleiche Projektziel effektiver erreichen können.

Schritt 6: Die Spezifikation in ein maßgeschneidertes Batterie-Angebot umwandeln

Einmal, wenn die technische Spezifikation fertig ist, kann sie die Grundlage für die maßgeschneiderte Batterie RFQ werden.

Die RFQ sollte nicht die gesamte Projektbesprechung wiederholen. Stattdessen sollten Sie die finalisierte Spezifikation als technische Grundlage verwenden und die Informationen hinzufügen, die ein Hersteller benötigt, um Entwicklung und Produktion zu bewerten.

Dies beinhaltet normalerweise die erforderliche Prototypenmenge, die erwartete Produktionsmenge, das Zielentwicklungszeitplan, das gewünschte Massenproduktionsdatum und alle Anforderungen an Validierung oder Zertifizierungshilfe.

Beispielsweise könnte ein Käufer anfordern:

Entwickeln und kalkulieren Sie eine maßgeschneiderte LFP-Batterie für einen C&I Solar-PV-Anwendungsfall auf der Grundlage der beigefügten elektrischen und mechanischen Spezifikation. Die Batterie muss mit dem angegebenen PCS kommunizieren, den definierten Betriebsbereich erfüllen und vor der Pilotproduktion validiert werden.

Dies gibt dem Hersteller eine viel klarere Grundlage für die Beurteilung der Machbarkeit und Kosten als ein allgemeiner Antrag auf einen „maßgeschneiderten Solarbatterie“.

Beim Vergleich von Angeboten sollten Sie sich darauf konzentrieren, ob der Hersteller die definierten technischen Anforderungen erfüllen kann, die erforderliche Integration und Validierung unterstützen und das Design vom Prototypen in die Produktion skalieren kann.

Für OEMs und Systemintegratoren, die nach einer langfristigen Solarbatterie OEM/ODM Partner, dies ist auch der Punkt, an dem die Entwicklungsfähigkeit so wichtig wird wie die ursprüngliche Produktangebotskosten.

Haben Sie eine Projektbeschreibung bereit? ACE Battery kann mit OEMs, Systemintegratoren und Energie-Speicher-Lösungsanbietern arbeiten, um maßgeschneiderte Batterieanforderungen und Entwicklungsbedürfnisse zu bewerten.

Schritt 7: Akku vor der Serienproduktion prüfen

Eine Herstellerangebot und Prototyp bestätigen nicht, dass die Batterie für die Produktion bereit ist. Der Prototyp muss den während der Spezifikationsphase festgelegten Anforderungen getestet werden.

Beginnen Sie mit der elektrischen Validierung. Bestätigen Sie die tatsächliche Kapazität der Batterie, den Spannungsbereich, das Lade-/Entladeverhalten, die Leistungsfähigkeit und die Schutzfunktionen.

Dann das System-Integration mit dem vorgesehenen Wechselrichter oder PCS testen. BMS-Kommunikation, Alarme, Betriebsgrenzen und Lade-/Entladekontrollen sollten unter repräsentativen Bedingungen überprüft werden.

Zusätzliche umweltbezogene, Gehäuse-, Sicherheits- und Konformitätstests können je nach Anwendung, Zielmarkt und endgültiger Systemkonfiguration erforderlich sein.

Der Entwicklungsprozess sollte daher einer kontrollierten Sequenz folgen:

Spezifikation → Prototyp → Validierung → Pilotproduktion → Massenproduktion

Die Ziel der Validierung besteht nicht nur darin zu bestätigen, dass die Batterie funktioniert. Es geht darum zu bestätigen, dass sie im vorgesehenen Solar-Photovoltaik-Energiespeichersystem und gemäß der vereinbarten Spezifikation funktioniert.

Für OEM- und ODM-Projekte kann die Identifizierung von Design- oder Integrationsproblemen vor dem Pilot- oder Massenproduktionsstadium dazu beitragen, spätere Änderungen an der Batteriegestaltung, Werkzeugen, Zertifizierungsarbeiten und Produktionsprozessen zu vermeiden.

Von den Solar-PV-Projektanforderungen zu einem maßgeschneiderten Batteriesystem

Eine benutzerdefinierte Batterieprojekt ist einfacher zu verwalten, wenn jeder Schritt die Informationen liefert, die der nächste benötigt:

Projektantrag → Energie- und Leistungsanforderungen → Inverter/PCS-Beschränkungen → Anpassungsentscheidung → Batteriespezifikation → RFQ → Prototypenvalidierung → Produktion

Dieser Ansatz vermeidet es, die Batteriekapazität als den einzigen Entwurfsparameter zu behandeln. Er gibt dem Hersteller zudem genug technischen Kontext, um die Batterie als Teil des gesamten Energiespeichersystems zu bewerten.

Für OEMs, SolarePCs, Systemintegratoren und Energie-Speichermarken bietet ACE Battery maßgeschneiderte Batterien und Energie-Speicherentwicklung für anwendungsspezifische Anforderungen.

Wenn Sie ein Solar-PV + ESS-Projekt entwickeln und eine Batterie benötigen, die um Ihr System herum konzipiert ist, Kontaktieren Sie ACE Battery mit Ihren Projektanforderungen, um Spezifikationen, Prototypentwicklung und Produktion zu besprechen.