Система накопления энергии — это батареи, один или несколько инверторов и защита между ними, которые держат объект без сети. Для бизнеса её размер считают не от площади помещения, а от двух чисел: мощности самых тяжёлых потребителей, работающих одновременно, и количества часов, которые нужно простоять без света. Универсального рецепта нет: бывает, что в кофейне одна кофемашина на 5 кВт весит для расчёта больше, чем целое производство без мощных потребителей.
Таких систем мы собрали десятки: от кофеен и пекарни до объекта на 512 кВт·ч. Очень популярная наша схема — три инвертора на 12 кВт в параллели, три фазы и от двух до шести батарей по 16 кВт·ч.
Из чего состоит система накопления энергии
В спецификациях её называют ESS, energy storage system, а в предложениях — системы хранения энергии, накопители энергии или система накопления электроэнергии. Речь везде об одном и том же. Для бизнес-объекта такая система состоит из пяти частей:
- Батареи LiFePO4 — запас энергии в кВт·ч. В каждой своя BMS, плата управления, которая отключает батарею при перезаряде, глубоком разряде, перегреве или чрезмерном токе.
- Гибридный инвертор преобразует постоянный ток батарей в 220 В и заряжает их от сети или солнечных панелей. Как он устроен, мы разобрали в статье что такое гибридный инвертор. На бизнес-объекте их обычно несколько.
- Щит постоянного тока с автоматами и медными шинами между батареями и инверторами.
- АВР, если на объекте есть второй ввод или генератор.
- Мониторинг: экран на батарее, приложение или связь BMS с инвертором по CAN или RS-485.
Бывает, что батарею и инвертор собирают в одном шкафу, — такое продают как «all in one ESS». Мы ставим систему из отдельных блоков: инвертор или батарею можно докупить или заменить по одному, не трогая остальное.
⚡ От чего зависит размер: мощность и часы автономии
Систему описывают два разных числа, и их постоянно путают. Мощность в кВт — сколько инверторы отдают одновременно: сумма всего, что работает вместе, плюс запас на пуск двигателей. Ёмкость в кВт·ч — сколько времени батареи эту нагрузку продержат.
Поэтому запрос «система хранения энергии на 10 кВт» всегда нужно уточнять. 10 кВт — это инвертор. 10 кВт·ч — запас энергии: при средней нагрузке 2 кВт его хватит примерно на пять часов, без учёта потерь.
Считают от самого тяжёлого. Сначала — что на объекте включается одновременно и сколько потребляет каждый прибор; для холодильников, бойлеров и другой техники мы собрали таблицу потребления приборов с источником у каждого числа. Потом — часы: сколько объект должен работать без сети и какая за это время средняя нагрузка, а не пиковая.
Именно здесь ломаются «стандартные» расчёты. Кофемашина на 5 кВт в кофейне — едва ли не самая тяжёлая нагрузка всего заведения, и инвертор приходится брать под неё. А большое на вид производство порой не имеет ни одного мощного потребителя, и система там получается скромнее, чем кажется по площади. Поэтому готового «комплекта для магазина» мы не предлагаем: каждый объект считаем в разговоре с владельцем. Неизменным остаётся одно правило — чем больше батарей, тем лучше: они дают и часы, и мощность.
Одна фаза или три: когда бизнесу нужна трёхфазная система
Три фазы на вводе ещё не значат, что вся система обязана быть трёхфазной. Трёхфазный выход обязателен там, где стоят трёхфазные потребители, например насосы, компрессоры или станки с двигателями на 380 В. Если же всё на объекте однофазное — кассы, компьютеры, свет, холодильники, — можно резервировать только те фазы, на которых они сидят.
Собрать три фазы можно двумя способами:
- Тремя однофазными инверторами в параллели. Гибридный PowerMR серии HVM на 12 кВт (на корпусе — PowMr) сам выдаёт одну фазу 220 В. Три фазы появляются, когда три таких прибора соединены в параллель, по одному на фазу.
- Одним трёхфазным гибридным инвертором. В нашем каталоге это PowerMR SunSmart на 12 кВт: три фазы 230/400 В из одного прибора, батареи 48 В. На 20 кВт такой инвертор есть, например, у Deye — SUN-20K-SG05LP3.
Оба варианта есть среди наших однофазных и трёхфазных инверторов PowerMR. Важная для выбора разница между ними — нагрузка на отдельную фазу. В схеме из трёх однофазных PowerMR на каждой фазе работает свой инвертор, поэтому одна фаза получает до 11 кВт от батарей.
Трёхфазный инвертор делит номинал между фазами, а сколько он отдаёт на одну фазу, задаёт его паспорт: у Deye на 20 кВт — не больше половины номинала, то есть до 10 кВт. Для SunSmart на 12 кВт это число уточняйте у нас до покупки. Если кофемашина, печь и холодильники кухни сидят на одной фазе, считайте именно её, а не общие кВт.
Deye в нашем каталоге нет. Мы упоминаем его, потому что на инверторах Deye по 20 кВт собран наш самый большой объект. Наши батареи с Deye тоже работают — например, на объекте с фото ниже.
🔋 Как наращивать систему: параллель инверторов и батарей
Инверторы в параллели добавляют мощность, батареи в параллели — ёмкость и ток. Сколько приборов можно соединить, задаёт производитель:
| Что соединяем | Сколько в параллели | Что это даёт |
|---|---|---|
| Однофазные PowerMR HVM на 11 и 12 кВт | до 9 | 3, 6 или 9 приборов — три фазы и 33, 66 или 99 кВт от батарей |
| Трёхфазный Deye на 20 кВт | до 10 | до 200 кВт |
| Вертикальная батарея ANTPower на 16 кВт·ч | до 16 | до 256 кВт·ч в одном банке |
| Сборка из 16 ячеек на 628 А·ч | зависит от её BMS | около 32 кВт·ч на сборку |
Для параллели мало соединить приборы проводами. Производитель PowerMR отдельно указывает, что для параллельной работы аккумулятор обязателен, а все инверторы должны работать от общего батарейного банка. Инверторы берут одинаковые, кабели от батарей к каждому делают одинаковой длины, а режим параллели выставляют в настройках каждого прибора перед запуском.
Одна из самых популярных наших схем — три однофазных гибридных инвертора PowerMR на 12 кВт в параллели. Это три фазы, до 33 кВт от батарей и до 36 кВт, когда добавляются солнечные панели: 12 кВт каждый выдаёт, только если с панелей идёт не меньше 2 кВт. К ним ставим от двух до шести батарей по 16 кВт·ч, например вертикальных батарей ANTPower на 16 кВт·ч, — это 32, 48, 64, 80 или 96 кВт·ч.
Батарей при этом нужно больше, чем подсказывают часы автономии. BMS каждой вертикальной ANTPower длительно отдаёт 150 А, то есть около 7,7 кВт при 51,2 В. Две батареи тянут около 15 кВт: три инвертора от них работать будут, но не на все 33 кВт. Чтобы забрать из батарей полную мощность трёх PowerMR, нужно минимум пять батарей.
Готовые батареи или сборки из больших ячеек: что удобнее на сотнях кВт·ч
Когда счёт идёт на сотни кВт·ч, встаёт вопрос формата. Возьмём 512 кВт·ч — столько ёмкости стоит на нашем самом большом объекте.
| Готовая вертикальная батарея | Сборка из 16 ячеек на 628 А·ч | |
|---|---|---|
| Ёмкость блока | 16 кВт·ч | около 32 кВт·ч |
| Блоков на 512 кВт·ч | 32 | 16 |
| Длительная мощность блока | около 7,7 кВт (BMS 150 А) | около 16 кВт (0,5P ячеек) |
| Вес блока | 115 кг с корпусом | около 182 кг — только ячейки |
| Что ещё нужно | только кабели: BMS, корпус, экран и автомат уже внутри | BMS, корпус, шины, стяжка |
Готовый блок в нашем каталоге — аккумулятор для дома LiFePO4 51,2 В от ANTPower. Название домашнее, но это стоячий модуль на колёсах, рассчитанный и на офис, и на магазин: BMS на 150 А, стальной корпус и автомат на 250 А в нём уже есть. 32 такие батареи — это два отдельных банка по 16, потому что в одну параллель их соединяют до 16 штук.
Сборка — это 16 ячеек EVE MB56 на 628 А·ч, соединённых последовательно: 51,2 В и около 32 кВт·ч в одном блоке. По паспорту ячейки длительно отдают 0,5P, и для сборки это около 16 кВт, если BMS рассчитана на ток около 314 А. На 512 кВт·ч блоков и соединений между ними вдвое меньше: 16 вместо 32.
Платой за это становится работа. Сборке нужны BMS под её ток, корпус, шины и стяжка: ячейки такого размера сжимают в жёсткой раме, потому что во время циклов они расширяются, — зачем сжимать большие ячейки, мы объяснили отдельно. Набор из 16 ячеек весит около 182 кг без корпуса, поэтому сборку делают на месте. Готовую батарею ставят, подключают и меняют по одной. На 32–96 кВт·ч разница невелика — 2–6 готовых батарей против 1–3 сборок, и простота перевешивает. Сборки из больших ячеек MB56 выигрывают там, где счёт идёт на сотни кВт·ч и есть кому их обслуживать.
Где мы ставили такие системы: от кофейни до 512 кВт·ч
Среди наших объектов много кофеен — тех, где варят кофе и пекут булочки, — и пекарня, где делали торты. Ещё гостиница, автосалоны, несколько производств и офисы, где просто много компьютеров. Для офиса такая система работает как большой ИБП: PowerMR в режиме UPS переключается за 10 мс, и компьютеры не перезагружаются, когда пропадает свет. Генератор так не умеет: его нужно запустить, а потом каждый день заправлять.
Отдельное направление — жилые дома и ОСМД. Там система держит лифты, свет, отопление и воду, то есть критическую инфраструктуру дома, и таких объектов у нас много. В сельском хозяйстве мы ставили батареи к насосам на полях, которые работают от больших солнечных станций.
Самый большой объект — 512 кВт·ч ёмкости в одном месте и шесть Deye по 20 кВт, вместе 120 кВт мощности. Промышленные системы накопления электрической энергии считают уже мегаватт-часами — до них отсюда ещё далеко.
🛡️ Что учесть перед установкой: место, холод и вес
- Тепло. LiFePO4 не любит холода именно во время заряда. Вертикальная ANTPower принимает заряд от +5 °C. Ячейки MB56 по серийной спецификации EVE при 0 °C и ниже не заряжаются вовсе, а при +5 °C — только с мощностью до 0,10P, в пять раз медленнее номинала. Неотапливаемое помещение зимой без подогрева для батарей не годится: заряд там просто остановится.
- Помещение. Корпус вертикальной ANTPower имеет защиту IP21, только от капель сверху, поэтому ставится только внутри.
- Вес. Вертикальная батарея весит 115 кг при габаритах 120 × 45 × 20 см и стоит на колёсах. Шесть таких — это 690 кг на небольшой площади, и перекрытие старого здания стоит проверить заранее.
- Доступ. К экранам батарей и к щиту постоянного тока оставьте проход: их осматривают и обслуживают.
- Монтаж — только электрик. От батарей один однофазный PowerMR на 12 кВт берёт до 11 кВт, а на просевшей батарее это около 250 А на линию. Под этот ток подбирают кабель и автоматы.
❓ Частые вопросы
Как подключить несколько аккумуляторов к одному инвертору?
Параллельно: плюс к плюсу, минус к минусу, через общие шины в щите постоянного тока. Напряжение остаётся 51,2 В, а ёмкость складывается: две батареи по 16 кВт·ч дают 32 кВт·ч. Батареи берите одинаковые по модели и ёмкости; вертикальные ANTPower так соединяются до 16 штук. Для нескольких PowerMR в параллели производитель требует, чтобы все они работали от этого же общего банка.
Можно ли подключить два инвертора одновременно?
Да, если модель поддерживает параллельную работу: однофазные PowerMR HVM на 11 и 12 кВт соединяются до 9 штук, Deye на 20 кВт — до 10. Два PowerMR в параллели дают одну фазу с удвоенной мощностью, до 22 кВт от батарей. Для PowerMR производитель требует общий батарейный банк, а инверторы в параллели должны быть одинаковыми или официально совместимыми. Два разных инвертора без функции параллели на одну нагрузку не соединяют.
Обязательно ли брать трёхфазный инвертор, если на объекте три фазы?
Нет. Три фазы можно получить тремя однофазными PowerMR в параллели, по одному на фазу. Трёхфазный инвертор, например PowerMR SunSmart на 12 кВт из нашего каталога или Deye на 20 кВт, — другой способ, а не обязательное условие. А если трёхфазных потребителей нет, можно зарезервировать только ту фазу, на которой сидят кассы, компьютеры и свет.
Бывают ли промышленные системы накопления для малого бизнеса?
Промышленными обычно называют контейнеры на мегаватт-часы для сетей и заводов: например, EVE собирает на ячейках на 628 А·ч контейнеры на 5 МВт·ч. Малому бизнесу такое не нужно: его систему собирают из тех же блоков, что и домашнюю, только их больше. Наша популярная схема из трёх инверторов на 12 кВт начинается с двух батарей, то есть с 32 кВт·ч, а самый большой наш объект — 512 кВт·ч.
Что такое ESS и чем она отличается от аккумулятора с инвертором?
Ничем, кроме названия: ESS, energy storage system, — английское название той же системы накопления энергии, то есть батарей с инвертором и защитой. «All in one ESS» — когда батарея, инвертор и управление собраны в одном шкафу. Мы собираем систему из отдельных блоков, чтобы инвертор и каждую батарею можно было докупить или заменить отдельно.
Итог
Систему накопления для бизнеса считают от двух чисел: мощности самых тяжёлых потребителей и часов без сети. Три фазы нужны там, где есть трёхфазные потребители, и собрать их можно параллелью трёх однофазных PowerMR или трёхфазным инвертором. Батарей берите с запасом: от их количества зависят и часы, и мощность.
Выпишите самые мощные потребители объекта и сколько часов он должен работать без света — с этим списком мы подберём систему в разговоре. Из чего её собирают, видно в разделе гибридные инверторы PowerMR в каталоге.
