Ампер-гадзіны ў ват-гадзіны: поўнае кіраўніцтва па пераўтварэнні

У трэцім квартале мінулага года мы страцілі праект халоднага захоўвання AGV. Інжынер заказчыка настойваў на пераразліку фактычнай Wh з выкарыстаннем 80% DoD плюс іх уласны каэфіцыент зніжэння тэмпературы. Мы прапанавалі прамую цытату, выкарыстоўваючы намінальны вытворца 100 А·г, памножаны на 12 В, і ў выніку атрымалі зніжку каля 15%.

 

Шчыра кажучы, у той час я лічыў іх разлікі занадта кансерватыўнымі. Азіраючыся назад, іх тэмпературная карэкцыя сапраўды была агрэсіўнай, але мы ўжо прайгралі-спрачацца, ці правільна ці няправільна, было бессэнсоўна. З тых часоў мы патрабуем, каб усе расцэнкі ўключалі табліцу разліку зніжэння ацэнкі, і яна павінна прайсці інжынерны этап, перш чым фінансавы дырэктар падпіша. Працэс больш стомны, але, па меншай меры, мы больш не будзем губляць здзелкі з-за асноўных памылак.

 

Гэты досвед прымусіў мяне зразумець: большасць людзей ставіцца да пераўтварэння Ah у Wh як да матэматыкі ў сярэдняй школе-Wh роўна Ah, памножанаму на V, гатова. Але кожны, хто сапраўды займаецца закупкамі, ведае, што за гэтай «простай формулай» хаваецца мноства падводных камянёў.

Пачнем з самой формулы

Wh=Ah × V, правільна. Акумулятар ёмістасцю 100 Аг пры намінале 12 В дае вам 1200 Втч.

Але гэта 12 В - гэта намінальнае напружанне. Пры фактычнай працы напружанне вагаецца ад 10,5 да 14,4 В. Які нумар вы выкарыстоўваеце?

Больш дакладны метад заключаецца ў інтэграванні крывой разраду, назапашваючы Ah, памножаную на імгненнае напружанне V(t). Тэарэтычна найбольш дакладны, але, шчыра кажучы, мы рэдка робім гэта ў рэальных праектах-занадта грувасткімі, і не многія пастаўшчыкі могуць нават даць поўныя крывыя разраду.

Урок з леташняга праекта AGV

Вернемся да страчанага праекта. Мы ацанілі трох пастаўшчыкоў, і вось як гэта выглядала:

Гледзячы толькі на $/Wh:

Пастаўшчык C выглядае як лепшая здзелка, так? Але мы не маглі чакаць 16 тыдняў-затрымкі праекта азначалі пяці{2}}штрафы за тыдзень. Мы скончылі цытаванне з пастаўшчыком B, і кліент выкарыстаў дадзеныя пастаўшчыка C, каб сцвярджаць, што наш памер памылковы.

Ні адзін з бакоў фактычна не дапусціў памылак у разліках-здагадкі былі іншымі. Мы выкарыстоўвалі намінальнае напружанне плюс стандартнае Міністэрства абароны; яны выкарыстоўвалі вымеранае сярэдняе-напружанне плюс агрэсіўнае зніжэнне. Як вы нават спрачаецеся з гэтай нагоды? Тэхнічна абодва могуць быць апраўданы; камерцыйна, той, хто прайграе, прымае гэта.

Чаму я цяпер больш засяроджваюся на Wh, чым на Ah

Ах мае сур'ёзную праблему як паказчык: ён не адлюстроўвае энергію, а толькі зарад.

Для акумулятараў з магутнасцю 100 Аг:

Чаму карысная здольнасць свінцовай-кіслаты менш чым напалову? Міністэрства абароны абмежавана 50%, у адваротным выпадку тэрмін службы цыкла рэзка зніжаецца. LFP можа разраджацца да 80% ці нават 90%, захоўваючы тэрмін службы.

Гэтая розніца часта не заўважаецца на этапе цытавання. Фінансавы дырэктар лічыць, што свінцовая-кіслата каштуе 180 долараў супраць LFP — 400 долараў, і першая рэакцыя: "цана больш чым у два разы". Але калі падлічыць фактычную карысную энергію, свінцовая-кіслата каштуе каля $0,30/Вт·гадз, LFP — каля $0,38/Вт·гадз-разрыў не такі драматычны. Улічыце цыклы замены, і LFP насамрэч танней.

Вядома, гэта залежыць ад канкрэтнага прымянення. Для сцэнарыяў-змены,-лёгкай працы, свінцовая-кіслата можа быць сапраўды больш эканамічнай-не трэба падштурхоўваць LFP.

Тэмпература: пераменная, якую многія людзі недаацэньваюць

У нас ёсць кліент у Вісконсіне, які выкарыстоўвае халадзільную ланцуг-на іх складзе круглы год тэмпература каля 40 градусаў F-, а зімой апускаецца ніжэй за 20 градусаў F. Раней яны выкарыстоўвалі акумулятары AGM, і іх давялося замяніць праз 14 месяцаў, калі ёмістасць апусцілася ніжэй за 60 % ад намінальнай-цалкам непрыдатнай для выкарыстання.

Пасля пераходу на LFP, 26 месяцаў у тым жа асяроддзі і ўсё яшчэ вышэй за 90% ёмістасці. Рэнтабельнасць інвестыцый у гэтым выпадку выглядае выдатна, але я павінен сказаць ясна: гэта лепшы-сцэнар-халадзільны ланцуг - гэта прывабнасць LFP.

Вось прыкладна тое, як тэмпература ўплывае на ёмістасць (гэта нашы ўласныя даныя выпрабаванняў; розныя вытворцы будуць адрознівацца):

Як бачыце, калі тэмпература паніжаецца, разрыў паміж двума тыпамі батарэй павялічваецца. Перавага LFP значная ў прыкладаннях для халоднага захоўвання.

Але звярніце ўвагу-, што гэта характарыстыка разраду. Нізкая{2}}тэмпературная зарадка для LFP - яшчэ адзін падводны камень. Зарадка пры тэмпературы ніжэй за 0 градусаў выклікае літыевае пакрыццё, і многія сістэмы BMS проста блакіруюць зарадку. Калі б кліенты скардзіліся на гэта, кажучы, што акумулятар зламаўся-, насамрэч спрацаваў механізм абароны BMS. Продажы не паведамяць вам пра гэта загадзя.

Як разлічыць TCO

У мяне ёсць дадзеныя з двух параўнальных аўтапаркаў. Мы кантралявалі зменныя, наколькі гэта было магчыма, але па-ранейшаму існуюць адрозненні ў кліенцкіх аперацыях-прымайце дадзеныя толькі ў якасці даведкі.

Зэканомлена каля 120 тысяч долараў, бясстратнасць паміж месяцамі 14 і 16, у залежнасці ад таго, як вы разлічваеце частку выдаткаў на прастой.

Парку B цяпер 38 месяцаў, і ён па-ранейшаму загружаны прыкладна на 87%. Зыходзячы з гэтай крывой дэградацыі, яшчэ 3 гады не павінна быць праблемай. Аўтапарк А ўжо прайшоў адзін цыкл замены акумулятара і яму спатрэбіцца яшчэ адзін.

Падводныя камяні памераў ёмістасці

Я бачыў, як многія спецыялісты па закупках ставілі батарэі большага памеру для "бяспекі". Было б дастаткова 100 Аг, але яны купляюць 200 Аг. Зразумелае мысленне, але гэты падыход мае праблемы з LFP.

LFP не любіць заставацца на высокім SOC надоўга-. У нас быў кліент, які павялічыў габарыты на 40%, думаючы, што гэта кансерватыўна. Праз два гады іх захаванне ёмістасці было горшым, чым батарэі звычайнага памеру. Праверка журналаў BMS паказала, што батарэі пастаянна перавышаюць 75% SOC, рэдка-разраджаюцца глыбока.

Клеткі, якія доўга знаходзяцца пад высокім напружаннем-, фактычна паскараюць каляндарнае старэнне.

Наш цяперашні прынцып вызначэння памераў: праца ў зваротным кірунку ад 70-80% DoD у горшых-умовах. 15-20% запасу дастаткова - не будзьце прагнымі.

Вось як разлічыць (на прыкладзе фактычнага праекта):

1. Спачатку вызначыце патрэбнасць у энергіі. Скажам, абсталяванне бесперапынна працуе пры магутнасці 500 Вт на працягу 6 гадзін-гэта запатрабаванне ў 3000 Вт·гадз.
2. Затым дадайце зніжэнне. Унутрана мы выкарыстоўваем каэфіцыент 0,65 для складскіх памяшканняў, тэмпературы пакрыцця, C-каэфіцыента, старэння і г.д. Для халоднага захоўвання мы выкарыстоўваем 0,55,3000 Вт·гадз ÷ 0.65=4615Вт·гадз
3. Дадайце аперацыйную маржу ў 15%.4615 Вт·гадз ÷ 0.85=5430Вт·гадз
4. Пры намінале 12,8 В: 5430 ÷ 12.8=424Аг.

Такім чынам, -з пункту гледжання спецыфікацый, выбірайце канфігурацыю 450 Аг або 500 Аг.

Гэты метад не падыходзіць для ўсіх сцэнарыяў, але ён больш надзейны, чым вызначэнне памеру непасрэдна з намінальных значэнняў.

Эфект Пейкерта

Я не збіраўся пісаць гэты раздзел, паколькі ён мае мінімальны ўплыў на LFP, але паколькі гэта поўнае кіраўніцтва, варта згадаць.

Свінцова-кіслотныя батарэі дэманструюць значнае зніжэнне ёмістасці пры высокіх -каэфіцыентах C-гэта называецца эфектам Пейкерта. Акумулятар AGM на 100 Аг, разраджаны пры 1C (100 А), можа забяспечваць толькі 55-60 Аг. Лічбы ў табліцы дадзеных вытворцы заснаваныя на тэставанні C/20 або C/10, далёкіх ад рэальнага выкарыстання.

Паказчык Пейкерта LFP складае каля 1,02-1,05, што па сутнасці нязначна. Незалежна ад таго, разраджаеце вы пры 0,5C або 1C, ёмістасць адрозніваецца ўсяго на некалькі працэнтаў.

Такім чынам, калі ваша прымяненне прадугледжвае высокія-ўсплёскі току-паскарэнне AGV, пад'ём вілачнымі пагрузчыкамі і г.д.-намінальная магутнасць свінцова-кіслотнай кіслаты - гэта толькі даведачная лічба; што вы на самой справе атрымаеце, залежыць ад працоўнага цыклу. Намінальная магутнасць LFP адносна надзейная.

На што трэба сачыць з пастаўшчыкамі

Я не буду рэкамендаваць або лаяць тут нейкіх канкрэтных пастаўшчыкоў. Кожны з іх мае плюсы і мінусы, і нашы сцэнары прымянення могуць не прымяняцца да вашага.

Але я магу падзяліцца некаторымі рэчамі:

• Для пастаўшчыкоў акумулятарных блокаў, якія зараз прадстаўлены на рынку, элементы пастаўляюцца толькі з некалькіх крыніц. CATL, BYD, GOTION, EVE-гэтыя вядучыя гульцы займаюць большую частку долі рынку. Таму часта вы параўноўваеце не якасць сот, а дызайн BMS і магчымасць інтэграцыі ўпакоўкі.
   
• Запытваючы ў пастаўшчыкоў крывыя расходу, запытвайце як мінімум тры: 0,2C, 0,5C, 1C. Многія дробныя пастаўшчыкі не могуць вырабіць іх або даць вам дыяграмы, відавочна скапіяваныя ў кагосьці іншага. Буйнейшыя пастаўшчыкі, як правіла, спачатку спытаюць пра ваша канкрэтнае прымяненне, а потым прадаставяць мэтавыя тэставыя дадзеныя.
   
• Немагчымасць аддзела продажаў адказаць на тэхнічныя пытанні на месцы мала што значыць. Важна тое, ці зможаце вы атрымаць даныя, якія можна выкарыстоўваць, на працягу 72 гадзін. Сапраўдны чырвоны сцяг - гэта маўчанне радыё пасля пытання або атрыманне кучы агульных маркетынгавых матэрыялаў.
   
• Уважліва прачытайце ўмовы гарантыі. Многія пастаўшчыкі пішуць "10 гадоў або 4000 цыклаў", але дробны шрыфт мае абмежаванні прапускной здольнасці, якія могуць быць дасягнуты праз 6 гадоў. Некаторыя абсурдна вызначаюць цыклы-10% DoD і 90% DoD лічацца адным і тым жа цыклам, што робіць такія гарантыі па сутнасці бескарыснымі.
   
• UL 9540A даныя цеплавога ўцёку-ва ўсіх законных пастаўшчыкоў LFP павінны быць. Тыя, хто вагаецца і кажа "мы можам арганізаваць тэставанне", альбо не прайшлі тэставанне, альбо з неспрыяльнымі вынікамі.