кВт і кВт·год: як визначити потужність та ємність УЗЕ

Потужність УЗЕ у кВт показує, яке навантаження система може підтримувати в конкретний момент. Енергетична ємність у кВт·год описує запас енергії. Щоб оцінити час роботи підприємства, потрібні обидва показники, графік споживання та умови, за яких виробник визначив характеристики. Напис «100 кВт·год» сам по собі не означає, що установка здатна живити обладнання потужністю 100 кВт.

Нижче розберемо послідовність попереднього розрахунку: від переліку споживачів до перевірки пропозиції. Приклади умовні й допомагають підготувати вихідні дані для проєктування. Якщо ви лише знайомитеся з темою, спочатку перегляньте пояснення будови та роботи УЗЕ: батарея, перетворювач і керування виконують різні завдання.

кВт і кВт·год: у чому різниця

Кіловат є одиницею потужності, а кіловат-година є одиницею енергії. Постійне навантаження 10 кВт за дві години споживає 20 кВт·год. Такий самий обсяг енергії може знадобитися навантаженню 20 кВт за одну годину, але вимоги до вихідної потужності накопичувача будуть іншими.

Для постійного навантаження базовий зв’язок простий: енергія = потужність × час. Для змінного навантаження окремо рахують кожний інтервал, потім додають результати. Значення мають стосуватися однієї межі вимірювання, наприклад енергії, яку отримують споживачі на виході змінного струму.

Хвилини перед множенням переводять у години: 15 хвилин дорівнюють 0,25 години. Тому 8 кВт за цей інтервал відповідають 2 кВт·год.

Потужність СЕС, потужність перетворювача УЗЕ та потужність підприємства не можна автоматично прирівнювати. Сонячна станція має власний графік генерації, а накопичувач працює в межах можливостей батареї, силової частини й налаштувань керування.

Коли корисна енергія вже визначена саме для споживачів, час за сталого навантаження оцінюють діленням: час = доступна енергія ÷ потужність навантаження. Умовні 60 кВт·год забезпечують 30 кВт протягом двох годин або 15 кВт протягом чотирьох. Таке порівняння справедливе лише за прийнятих меж потужності та врахованих втрат. Воно показує, чому відповідь «на скільки годин вистачить» завжди потребує опису навантаження.

Почніть із графіка потрібних навантажень

Спочатку визначте, що саме має працювати: всі лінії чи лише погоджені процеси. Для складу це можуть бути освітлення, зв’язок та окремі механізми, для виробництва потрібен інший перелік. Записуйте фактичну електричну потужність і час роботи кожного споживача. Паспорт двигуна та рахунок за місяць не замінюють вимірювання робочого режиму.

Окремо позначте обладнання, яке запускається разом, працює циклічно або допускає перенесення запуску. Це дозволяє побачити дві різні потреби: максимальну одночасну потужність та енергію за весь період. Для попередньої оцінки корисні погодинні або детальніші дані обліку, доповнені інформацією про короткі пуски.

Щоб передати дані проєктувальнику, зберіть коротку відомість. Біля кожного значення позначте, чи це вимірювання, вимога підприємства або припущення, яке ще треба перевірити.

Якщо резервування входить до нового проєкту СЕС, ці дані варто узгодити на етапі проєктування сонячної електростанції. Так розрахунок накопичення буде пов’язаний із реальною генерацією, підключенням і майбутнім споживанням.

Номінальна ємність і доступна енергія

У специфікації може бути зазначена номінальна енергія батареї або корисна енергія системи. Уточніть, чи показник наведений на стороні постійного струму батареї, чи на виході змінного струму, та які втрати вже враховані. Інакше дві схожі цифри описуватимуть різні можливості.

Ступінь зарядженості, або SOC, показує поточний рівень заряду. Глибина розряду, або DoD, характеризує частку використаної ємності. Для конкретного резервного періоду важливо знати початковий заряд і нижню дозволену межу. Початок із 90 % та завершення на 20 % залишають робоче вікно 70 відсоткових пунктів, якщо обидві межі задані від тієї самої бази.

До навантажень додаються власні потреби системи, наприклад керування й охолодження. Їх враховують один раз: або вони вже включені у заявлену корисну енергію, або їх віднімають окремо. Так само не потрібно повторно застосовувати обмеження глибини розряду до значення, яке виробник уже визначив як корисне в цьому вікні.

Перевірте межу розрахунку. ККД повного циклу враховує заряд і розряд. Для оцінки віддачі вже зарядженої батареї потрібні втрати відповідного шляху розряду. Це різні величини.

Умовний приклад на три години

Уявімо об’єкт із трьома групами погоджених споживачів. Освітлення та робочі місця споживають 12 кВт протягом трьох годин. Насос потужністю 8 кВт працює сумарно півтори години. Автоматика і зв’язок споживають 2 кВт увесь період. Усі значення нижче задані для прикладу, це не вимірювання об’єкта ONG.

• Освітлення й робочі місця: 12 × 3 = 36 кВт·год.
• Насос: 8 × 1,5 = 12 кВт·год.
• Автоматика і зв’язок: 2 × 3 = 6 кВт·год.
• Разом споживачам потрібно: 54 кВт·год.

Для навчального розрахунку приймемо номінальну енергію батареї 100 кВт·год, початковий заряд 90 %, нижню межу 20 % і ККД шляху розряду 94 %. Додаткові власні потреби на стороні змінного струму умовно становлять 0,6 кВт протягом трьох годин. Ці припущення не є характеристиками будь-якої моделі Sungrow.

Для спрощення вважаємо запас енергії пропорційним SOC. Фактичну залежність уточнюють за характеристиками батареї та даними її керування.

Доступно споживачам: 100 × (0,90 − 0,20) × 0,94 − 0,6 × 3 = 64 кВт·год.

Порівняно з потребою 54 кВт·год залишаються 10 кВт·год. Це лише результат обраного сценарію. Він не враховує старіння батареї, інший початковий заряд або зміну режиму насоса, тому не є гарантованим запасом на весь строк експлуатації.

Тепер змінимо лише початковий заряд із 90 % на 60 %. За тієї самої нижньої межі та інших припущень доступна енергія для споживачів за три години становитиме 100 × (0,60 − 0,20) × 0,94 − 1,8 = 35,8 кВт·год. До потреби 54 кВт·год бракуватиме 18,2 кВт·год. Це означає, що забезпечити весь заданий графік не вийде: потрібні інший початковий заряд, інша конфігурація або погоджений перегляд процесів.

За тими самими припущеннями арифметична потреба в номінальній енергії дорівнює (54 + 1,8) ÷ (0,70 × 0,94), тобто приблизно 84,8 кВт·год. Вибирати обладнання лише за цим числом рано: ще потрібні перевірка потужності, умов роботи та окремий погоджений резерв на зміни.

Чому запасу енергії недостатньо для запуску

У нашому прикладі одночасна потужність трьох груп становить 22 кВт, а разом із прийнятими власними потребами дорівнює 22,6 кВт. Перетворювач має забезпечувати цей режим за фактичних умов. Водночас пуск насоса може вимагати короткочасного струму, який не видно в розрахунку кВт·год.

Для двигунів перевіряють спосіб запуску, струм, тривалість перевантаження й допустиме просідання напруги. Значення активної потужності у кВт та повної потужності у кВА не взаємозамінні. Дані про коефіцієнт потужності, фазність і нерівномірність навантаження потрібні для перевірки сумісності.

Також з’ясуйте, чи наведена потужність доступна при потрібній температурі та рівні заряду. Збільшення кількості батарей не означає автоматичного збільшення можливостей силового перетворювача. Вирішальними залишаються обмеження всієї конфігурації, а не найбільше число в її описі.

Для роботи під час зникнення мережі потрібен відповідний режим і схема перемикання. Перегляд гібридного рішення для підприємства допоможе перейти від арифметики до обговорення сумісної системи. Сам запас енергії не підтверджує можливість резервування.

Коли система встигне зарядитися знову

Після визначення резерву перевірте проміжок для відновлення заряду. Важливо не лише мати достатню батарею перед першим відключенням, а й підготувати її до наступного. Доступна потужність заряджання залежить від джерела, ліміту приєднання, паралельного споживання підприємства та можливостей обладнання.

Наприклад, повернення 60 кВт·год у батарею при постійній доступній потужності 20 кВт на її вході потребувало б трьох годин в ідеалізованому розрахунку без втрат. Реальний графік може бути довшим через втрати й обмеження заряджання. Якщо зазначені 20 кВт виміряні на вході системи з мережі, результат потрібно перерахувати з урахуванням відповідних втрат.

Не вважайте всю номінальну потужність СЕС доступною для заряду. Спочатку частина генерації може йти на поточні споживачі. Для сонячного джерела потрібен часовий графік залишку енергії, а для генератора додатково перевіряють сумісність і допустимий режим роботи.

Що попросити у пропозиції на обладнання

Порівнюйте конфігурації за однаковими умовами. У картках Sungrow PowerStack 255CS-2H та Sungrow PowerStack 510CS-4H можна переглянути параметри відповідних моделей. Позначення тривалості в назві не замінює розрахунку для вашого графіка й не обіцяє стільки ж годин резерву будь-якому об’єкту.

1. Вихідні дані: погоджені споживачі, одночасна потужність, пуски та потрібний час.
2. Енергетичні межі: номінальне або корисне значення, сторона вимірювання, початковий заряд і нижня межа.
3. Умови віддачі: доступна потужність, температура, допустимі перевантаження та власні потреби.
4. Повторний цикл: джерело, доступний час і потужність заряджання.
5. Перспектива: погоджене врахування деградації, нових навантажень і умов гарантії.

Попросіть показати, які дані виміряні, які взяті з документації, а які ще є припущеннями. Такий перелік робить пропозиції порівнюваними та показує, що треба уточнити перед замовленням. Для попередньої консультації підготуйте графік навантаження, перелік обладнання й бажану тривалість роботи.

Зафіксуйте також дату та режим вимірювань. Дані вихідного дня не описують завантажену виробничу зміну, а літній графік не завжди відображає зимові потреби. Для кожного суттєво відмінного режиму варто перевірити окремий сценарій, а не приховувати різницю в одному середньому значенні.