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家庭用户在加州停电新常态中如何选择和部署电池储能系统

加利福尼亚州的公用事业公司在今年秋天为了防止电力线路引起森林火灾,不得不中断该州300多万居民的电力供应,长达数天的停电影响了他们的日常工作和生活。在此之后,该州储能部署量迅速增长,这是因为许多拥有住宅太阳能发电设施的用户已经意识到,当电网电力中断时,其太阳能发电设施无法正常工作。

家庭用户在加州停电新常态中如何选择和部署电池储能系统

而市场上有各种各样的电池储能系统和电池产品,并没有一种适用于所有家庭用户的解决方案。这一选择很大程度上取决于住宅用户关键负载所需的电量、住宅用户计划使用储能系统的次数,以及他们希望储能系统提供的持续放电时间。

调整储能系统的规模

如果住宅用户部署了一个适当规模的太阳能+储能系统,可以在白天为负载提供电力并为电池储能系统充电,在夜晚和电网故障期间使用其存储的电力。一些用户可能会扩展其储能系统的装机容量,希望电力供应能够持续3到5天。对于其他人来说,考虑到电池成本以及停电五天的可能性,这可能有些过度配置。此外,还需要确定他们是否愿意为此支付更多的费用。

住宅太阳能+储能系统开始应用的第一步是住宅用户确定哪些负载需要采用备用电源。这些设备通常包括电视、冰箱、微波炉、家用空调、关键医疗设备(如CPAP呼吸机),以及如果电力足够的话,也需要为路由器和娱乐系统提供电力。

专业安装人员需要为住宅用户确定功率输出和使用量提供帮助,从而确定其关键负载情况。例如,一只20瓦的灯泡运行4个小时相当于消耗80瓦时的电能,也就是0.08千瓦时或.08 kWh。然后将每台设备的用电量累计在一起,就是家庭用户的负荷总量,用户希望这些设备在电网电力中断时正常运行,可以将这些负载称之为“备用负载”。

接下来,用户需要了解现有太阳能发电设施的装机容量。通常,加利福尼亚州的住宅太阳能发电系统并网运行,这意味着其主要目的是节省电费。因此,必须确保住宅太阳能发电系统能够在电网故障时为电池充电,并为备用负载供电。通过查看太阳能发电设施逆变器的额定功率,并采用一块太阳能电池板的输出功率乘以电池板数量,可以确定太阳能发电系统的装机容量。如果用户想要添加更多的太阳能电池面板的话,或者更换更大的太阳能逆变器,或者根据使用情况添加逆变器。

在计算临界负载时,可能需要将电动汽车考虑在内。在停电时,太阳能发电设施需要为电动汽车充电,但往往并不足够。在这种情况下,用户可能要考虑添加更多太阳能电池面板,或者安装一个专门给电动汽车充电的DC-DC充电系统。

确定储能系统规模的第三步是容纳电池的可用物理空间是否足够。通常情况下,住宅用户在其地下室、车库或公用设施壁橱中都有一些容纳空间。由于某些储能系统可能占用更多的空间,因此可能影响所选的电池类型。如果没有足够的空间容纳足电池来满足他们的用电需求的话,则用户还必须重新评估其关键负载情况。

电池的选择

如果储能系统的规模确定,下一步就是选择适合用户需要的电池。尽管铅酸电池有着长期使用的历史,被人们认为是一种“低技术含量”电池,但这并不意味着它们不是储能系统可行的电池选择。铅酸电池通常坚固耐用且可靠,很少需要维护,并且可以通过新的增强功能来提供更多的好处,提供更长的循环寿命和更高的能源效率。

但使用铅酸电池也面临一些问题,首先铅酸电池可能很重,需要特定的安装空间和通风条件。大多数铅酸蓄电池在放电后恢复到完全充电状态(100%完全充电)时性能最佳。如果只对它们进行部分充电,并在这种充电状态下保持留数天和数周的时间,这可能会导致铅酸蓄电池性能过早退化。含有碳添加剂的铅酸电池解决了这个问题,可以提供了一种低成本的、可靠的产品,非常适合使用时间较长或充放电次数较多的应用。

对于频繁停电的充放电次数多的储能应用,还可以考虑使用锂离子电池。锂离子电池重量较轻,因此易于安装,并且根据品牌的不同,其空间限制也较小。锂离子电池适合连续充放电使用,如果在再次放电之前只是部分充电的话,也不会导致性能退化。

在电网正常运行时,这两种电池可用于其他用途,例如不经常发生的紧急供电。电池储能系统可以在电力需求峰值期间使用为负载供电,可以减少用户的电力成本,并最大程度降低总拥有成本。

了解相关法规和标准

在选择或安装储能系统之前,用户和安装人员需要了解其所在地区的各种法规限制。用户可以咨询的组织机构包括业主协会、城市建筑部门和消防部门。例如,对于在加利福尼亚州部署的储能系统,锂离子电池应该遵循UL-1973标准,并且储能系统还应符合UL9540标准。而对于铅酸电池来说,应该遵循UL-1989标准。

由于加利福尼亚州的法规与其他州相比有所不同。例如Outback公司为该州最常见的用例提供了三种选择,无论住宅用户需要10.5 kWh、15 kWh还是22 kWh的储能系统,每个储能系统都采用该公司提供的逆变器和可以满足加利福尼亚法规的锂离子电池。该公司在2020年3月31日之前为加利福尼亚居民提供特惠价格。

加利福尼亚州的公用事业部门表示,2019年秋天中断电力只是该州公民面临电网变革的开始。由于公用事业公司希望减少电力设施引发的森林火灾,在未来几年将会出现更多的停电和限电情况。而这一事实与即将到来的法规要求,迫使公用事业公司在峰值需求期间收取更高的电费费率时,电力行业将会面临巨大的变化,而储能厂商在加利福尼亚州部署更多储能系统的时机已经成熟。

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