Ώρες ενισχυτή σε Ώρες Watt: Πλήρης οδηγός μετατροπής

Χάσαμε ένα έργο ψυχρής αποθήκευσης AGV το τρίτο τρίμηνο του περασμένου έτους. Ο μηχανικός του πελάτη επέμεινε στον επανυπολογισμό της πραγματικής Wh χρησιμοποιώντας το 80% DoD συν τον δικό τους παράγοντα μείωσης θερμοκρασίας. Είχαμε κάνει προσφορά απευθείας χρησιμοποιώντας τα ονομαστικά 100Ah επί 12V του κατασκευαστή και καταλήξαμε περίπου 15% έκπτωση.

 

Ειλικρινά, νόμιζα ότι οι υπολογισμοί τους ήταν πολύ συντηρητικοί εκείνη την εποχή. Κοιτάζοντας πίσω, η διόρθωση της θερμοκρασίας τους ήταν πράγματι επιθετική, αλλά είχαμε ήδη χάσει την προσφορά-το επιχείρημα για το σωστό ή το λάθος ήταν άσκοπο. Έκτοτε, απαιτούμε όλα τα εισαγωγικά να περιλαμβάνουν ένα φύλλο εργασίας υπολογισμού υποβάθμισης και πρέπει να περάσει από μηχανική προτού υπογράψει ο CFO. Η διαδικασία είναι πιο κουραστική, αλλά τουλάχιστον δεν θα χάσουμε ξανά προσφορές για βασικά λάθη όπως αυτό.

 

Αυτή η εμπειρία με έκανε να συνειδητοποιήσω κάτι: οι περισσότεροι άνθρωποι αντιμετωπίζουν τη μετατροπή Ah σε Wh σαν μαθηματικά γυμνασίου-Το Wh ισούται με Ah επί V, ολοκληρώθηκε. Αλλά όποιος κάνει πραγματικά προμήθειες ξέρει ότι υπάρχουν πολλές παγίδες που κρύβονται πίσω από αυτή την «απλή φόρμουλα».

Ας ξεκινήσουμε με την ίδια τη φόρμουλα

Wh=Ah × V, σωστά. Μια μπαταρία 100Ah στα 12V ονομαστική σας δίνει 1200Wh.

Αλλά αυτό το 12V είναι η ονομαστική τάση. Στην πραγματική λειτουργία, η τάση κυμαίνεται μεταξύ 10,5V και 14,4V. Ποιον αριθμό χρησιμοποιείτε;

Μια πιο ακριβής μέθοδος είναι η ενσωμάτωση της καμπύλης εκφόρτισης, συσσωρεύοντας το Ah πολλαπλασιασμένο με τη στιγμιαία τάση V(t). Θεωρητικά το πιο ακριβές, αλλά ειλικρινά σπάνια το κάνουμε αυτό σε πραγματικά έργα-υπερβολικά δυσκίνητα και πολλοί προμηθευτές δεν μπορούν ακόμη και να παρέχουν πλήρεις καμπύλες εκφόρτισης.

Το μάθημα από το έργο AGV του περασμένου έτους

Επιστροφή σε εκείνο το χαμένο έργο. Αξιολογήσαμε τρεις προμηθευτές και δείτε πώς φαινόταν:

Βλέποντας καθαρά $/Wh:

Ο προμηθευτής C μοιάζει με την καλύτερη προσφορά, σωστά; Αλλά δεν μπορούσαμε να περιμένουμε 16 εβδομάδες-καθυστερήσεις έργου σήμαιναν πέντε-ποινές ανά εβδομάδα. Καταλήξαμε να παραθέτουμε τον Προμηθευτή Β και ο πελάτης χρησιμοποίησε τα δεδομένα του Προμηθευτή Γ για να υποστηρίξει ότι το μέγεθος του ήταν λάθος.

Καμία πλευρά δεν έκανε πραγματικά σφάλματα υπολογισμού-οι υποθέσεις ήταν διαφορετικές. Χρησιμοποιήσαμε την ονομαστική τάση συν το τυπικό DoD. χρησιμοποίησαν μετρημένη μεσαία-τάση σημείου συν επιθετική μείωση. Πώς διαφωνείς για αυτό; Τεχνικά και τα δύο μπορούν να δικαιολογηθούν. εμπορικά όποιος χάνει το δέχεται.

Γιατί τώρα εστιάζω περισσότερο στο Wh παρά στο Ah

Το Ah έχει ένα σημαντικό πρόβλημα ως μέτρηση: δεν αντανακλά ενέργεια, μόνο φορτίο.

Για μπαταρίες όλες με χωρητικότητα 100 Ah:

Γιατί η χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα του μολύβδου{0}}οξέος είναι μικρότερη από το μισό; Το DoD περιορίζεται στο 50%, διαφορετικά η διάρκεια ζωής του κύκλου μειώνεται δραματικά. Το LFP μπορεί να εκφορτιστεί στο 80% ή ακόμα και στο 90% διατηρώντας παράλληλα τη διάρκεια ζωής του κύκλου.

Αυτή η διαφορά συχνά παραβλέπεται κατά τη φάση της αναφοράς. Ο CFO βλέπει το μόλυβδο-οξέος στα 180 $ έναντι του LFP στα 400 $ και η πρώτη αντίδραση είναι "υπερδιπλάσια τιμή". Αλλά αν υπολογίσετε την πραγματική χρησιμοποιήσιμη ενέργεια, το μόλυβδο-οξύ είναι περίπου 0,30 $/Wh, το LFP περίπου 0,38 $/Wh-το χάσμα δεν είναι τόσο δραματικό. Υπολογίστε τους κύκλους αντικατάστασης και το LFP είναι στην πραγματικότητα φθηνότερο.

Φυσικά, αυτό εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Για σενάρια μίας-βάρδιας, ελαφριάς-λειτουργίας, το μόλυβδο-οξύ μπορεί να είναι πραγματικά πιο οικονομικό-δεν χρειάζεται να πιέσετε το LFP.

Θερμοκρασία: Μια μεταβλητή που πολλοί άνθρωποι υποτιμούν

Έχουμε έναν πελάτη στο Ουισκόνσιν που κάνει κρύα αλυσίδα-η αποθήκη του βρίσκεται σε θερμοκρασία 40 βαθμών F όλο το χρόνο-και πέφτει κάτω από τους 20 βαθμούς F το χειμώνα. Χρησιμοποιούσαν μπαταρίες AGM στο παρελθόν και έπρεπε να τις αντικαταστήσουν μετά από 14 μήνες όταν η χωρητικότητα έπεσε κάτω από το 60% της ονομαστικής-εντελώς αχρησιμοποίητης.

Μετά τη μετάβαση σε LFP, 26 μήνες στο ίδιο περιβάλλον και ακόμα μεγαλύτερη χωρητικότητα 90%. Η απόδοση επένδυσης (ROI) σε αυτήν την περίπτωση φαίνεται εξαιρετική, αλλά θα πρέπει να είμαι σαφής: αυτό είναι το καλύτερο-σενάριο-η κρύα αλυσίδα είναι το γλυκό σημείο του LFP.

Εδώ είναι περίπου πώς η θερμοκρασία επηρεάζει τη χωρητικότητα (αυτά είναι τα δικά μας δεδομένα δοκιμών· διαφορετικοί κατασκευαστές θα διαφέρουν):

Όπως μπορείτε να δείτε, όταν η θερμοκρασία πέφτει, το χάσμα μεταξύ των δύο τύπων μπαταριών μεγαλώνει. Σε εφαρμογές ψυχρής αποθήκευσης, το πλεονέκτημα του LFP είναι σημαντικό.

Αλλά σημειώστε-αυτή είναι η απόδοση εκφόρτισης. Η φόρτιση χαμηλής- θερμοκρασίας για το LFP είναι μια άλλη παγίδα. Η φόρτιση κάτω από 0 μοίρες προκαλεί επιμετάλλωση λιθίου και πολλά συστήματα BMS απλώς κλειδώνουν τη φόρτιση. Οι πελάτες παραπονέθηκαν για αυτό, λέγοντας ότι η μπαταρία ήταν σπασμένη-ότι στην πραγματικότητα ενεργοποιήθηκε ο μηχανισμός προστασίας BMS. Οι πωλήσεις δεν θα σας το πουν προληπτικά.

Πώς να υπολογίσετε το TCO

Έχω στοιχεία από δύο συγκρίσιμους στόλους. Ελέγχαμε τις μεταβλητές όσο το δυνατόν περισσότερο, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν διαφορές στις λειτουργίες των πελατών-λαμβάνετε τα δεδομένα μόνο ως αναφορά.

Εξοικονόμησε περίπου 120.000 $, με εξισορρόπηση μεταξύ 14 και 16 μηνών, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο υπολογίζετε το τμήμα κόστους του χρόνου διακοπής λειτουργίας.

Ο στόλος Β είναι πλέον 38 μήνες και εξακολουθεί να είναι περίπου 87% χωρητικότητα. Με βάση αυτή την καμπύλη υποβάθμισης, άλλα 3 χρόνια δεν θα πρέπει να είναι πρόβλημα. Ο στόλος Α έχει ήδη περάσει από έναν κύκλο αντικατάστασης μπαταρίας και πρόκειται να χρειαστεί άλλον.

Παγίδες μεγέθους χωρητικότητας

Έχω δει πολλούς προμηθευτές να μεγαλώνουν τις μπαταρίες για «ασφάλεια». 100Ah θα αρκούσαν αλλά αγοράζουν 200Ah. Κατανοητή νοοτροπία, αλλά αυτή η προσέγγιση έχει προβλήματα με το LFP.

Η LFP δεν θέλει να παραμένει μακροπρόθεσμα σε υψηλό SOC. Είχαμε έναν πελάτη που είχε υπερμεγέθη κατά 40%, πιστεύοντας ότι ήταν συντηρητικός. Δύο χρόνια αργότερα, η διατήρηση της χωρητικότητάς τους ήταν στην πραγματικότητα χειρότερη από τις κανονικού μεγέθους μπαταρίες. Ο έλεγχος των αρχείων καταγραφής BMS έδειξε ότι οι μπαταρίες ήταν συνεχώς πάνω από το 75% SOC, σπάνια εκφορτισμένες σε βάθος-.

Τα κύτταρα που επιπλέουν σε υψηλή τάση μακροπρόθεσμα-επιταχύνουν στην πραγματικότητα τη γήρανση του ημερολογίου.

Η τρέχουσα αρχή του μεγέθους μας: η εργασία προς τα πίσω από το 70-80% DoD υπό τις χειρότερες-συνθήκες περίπτωσης. 15-20% είναι αρκετό-μην γίνεστε άπληστοι.

Ακολουθεί ο τρόπος υπολογισμού (χρησιμοποιώντας ένα πραγματικό έργο ως παράδειγμα):

1. Πρώτα, καθορίστε τις ενεργειακές απαιτήσεις. Ας υποθέσουμε ότι ο εξοπλισμός λειτουργεί συνεχώς στα 500 W για 6 ώρες-που είναι ακατέργαστη απαίτηση 3000 Wh.
2. Στη συνέχεια, προσθέστε μείωση. Εσωτερικά, χρησιμοποιούμε συντελεστή 0,65 για εφαρμογές αποθήκης, θερμοκρασία κάλυψης, ρυθμό C-, γήρανση κ.λπ.
3. Προσθέστε λειτουργικό περιθώριο 15%.4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
4. Στα 12,8 V ονομαστική: 5430 ÷ 12.8=424Αχ.

Επομένως, σύμφωνα με τις προδιαγραφές, επιλέξτε μια διαμόρφωση 450Ah ή 500Ah.

Αυτή η μέθοδος δεν ταιριάζει σε κάθε σενάριο, αλλά είναι πιο αξιόπιστη από το μέγεθος απευθείας από τις αξιολογημένες τιμές.

Το φαινόμενο Peukert

Δεν επρόκειτο να γράψω αυτήν την ενότητα επειδή έχει ελάχιστο αντίκτυπο στο LFP, αλλά επειδή αυτός είναι ένας πλήρης οδηγός, που αξίζει να αναφερθεί.

Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος παρουσιάζουν σημαντική μείωση χωρητικότητας σε υψηλούς ρυθμούς C--αυτό ονομάζεται φαινόμενο Peukert. Μια μπαταρία AGM 100Ah αποφορτισμένη στον 1C (100A) μπορεί να αποδίδει μόνο 55-60Ah. Τα στοιχεία του φύλλου δεδομένων του κατασκευαστή βασίζονται σε δοκιμές C/20 ή C/10, πολύ μακριά από την πραγματική χρήση.

Ο εκθέτης Peukert του LFP είναι περίπου 1,02-1,05, ουσιαστικά αμελητέος. Είτε εκφορτίζετε στους 0,5 C είτε στους 1 C, η χωρητικότητα διαφέρει μόνο κατά λίγα τοις εκατό.

Επομένως, εάν η εφαρμογή σας περιλαμβάνει υψηλές-εκρήξεις ρεύματος-επιτάχυνση AGV, ανύψωση περονοφόρου κ.λπ.-η ονομαστική χωρητικότητα του μολύβδου-οξέος είναι απλώς ένας αριθμός αναφοράς. τι πραγματικά λαμβάνετε εξαρτάται από τον κύκλο εργασίας. Η ονομαστική χωρητικότητα του LFP είναι σχετικά αξιόπιστη.

Τι να προσέξετε με τους προμηθευτές

Δεν θα προτείνω ούτε θα κακολογήσω κανένα συγκεκριμένο προμηθευτή εδώ. Κάθε ένα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και τα σενάρια εφαρμογής μας ενδέχεται να μην ισχύουν για τα δικά σας.

Αλλά υπάρχουν μερικά πράγματα που μπορώ να μοιραστώ:

• Για τους προμηθευτές πακέτων μπαταριών στην αγορά τώρα, οι κυψέλες προέρχονται από λίγες μόνο πηγές. CATL, BYD, GOTION, EVE-αυτοί οι κορυφαίοι παίκτες κατέχουν το μεγαλύτερο μέρος του μεριδίου αγοράς. Τόσο συχνά, δεν συγκρίνετε την ποιότητα κυψέλης, αλλά τη σχεδίαση BMS και την ικανότητα ενσωμάτωσης πακέτων.
   
• Όταν ζητάτε από τους προμηθευτές καμπύλες εκφόρτισης, ζητήστε τουλάχιστον τρεις: 0,2C, 0,5C, 1C. Πολλοί μικρότεροι πωλητές δεν μπορούν να τα παράγουν ή να σας δώσουν γραφήματα που προφανώς έχουν αντιγραφεί από κάποιον άλλο. Οι μεγαλύτεροι προμηθευτές συνήθως ρωτούν πρώτα για τη συγκεκριμένη εφαρμογή σας και μετά παρέχουν στοχευμένα δεδομένα δοκιμής.
   
• Οι πωλήσεις που δεν μπορούν να απαντήσουν επί τόπου σε τεχνικές ερωτήσεις δεν σημαίνει πολλά. Αυτό που έχει σημασία είναι αν μπορείτε να λάβετε χρησιμοποιήσιμα δεδομένα εντός 72 ωρών. Η πραγματική κόκκινη σημαία είναι η σιωπή του ραδιοφώνου μετά από ερώτηση ή λήψη ενός σωρού γενικού υλικού μάρκετινγκ.
   
• Διαβάστε προσεκτικά τους όρους εγγύησης. Πολλοί πωλητές γράφουν "10 χρόνια ή 4000 κύκλοι", αλλά τα ψιλά γράμματα έχουν όρια απόδοσης που μπορεί να σημειωθούν στα 6 χρόνια. Ορισμένοι ορίζουν τους κύκλους με παράλογους τρόπους-Το 10% DoD και το 90% DoD θεωρούνται ως οι ίδιοι κύκλοι που καθιστούν αυτές τις εγγυήσεις ουσιαστικά άχρηστες.
   
• Δεδομένα δοκιμής θερμικής διαφυγής UL 9540A-οι νόμιμοι πωλητές LFP θα πρέπει να τα έχουν όλοι. Όσοι διστάζουν και λένε «μπορούμε να κανονίσουμε τεστ» είτε δεν έχουν κάνει τεστ είτε έχουν κάνει δοκιμές με δυσμενή αποτελέσματα.