محاسبه تعداد باتری و آرایش رشته‌ها در بانک باتری اینورتر هیبریدی

ولتاژ باس DC و منطق آرایش بانک باتری اینورتر هیبریدی

محاسبه بانک باتری اینورتر هیبریدی با تعیین ولتاژ باس DC شروع می‌شود، نه با ظرفیت آمپرساعت. اینورترهای هیبریدی رایج در بازار ایران عموماً با باس ۴۸ ولت، ۹۶ ولت یا ۱۹۲ ولت کار می‌کنند و ولتاژ باس همان عددی است که آرایش سری رشته‌ها را تحمیل می‌کند. اگر ولتاژ باس اینورتر ۴۸ ولت باشد، تعداد باتری‌های سری‌شده در هر رشته بر اساس ولتاژ نامی هر باتری تعیین می‌شود؛ نه کمتر و نه بیشتر. دلیلش این است که اینورتر تنها در بازه‌ی مشخصی از ولتاژ DC کار می‌کند و خروج از آن بازه یا باعث خطای ولتاژ پایین می‌شود یا به قطع حفاظتی منجر می‌شود.

برای دیدن مشخصات فنی اینورترهای موجود و ولتاژ باس هر مدل، به کاتالوگ اینورترهای هیبریدی مراجعه کنید. در ادامه، گام‌به‌گام محاسبه تعداد باتری، ظرفیت آمپرساعت، جریان دشارژ بیشینه و آرایش سری/موازی را بررسی می‌کنیم.

محاسبه ظرفیت آمپرساعت بر اساس انرژی مورد نیاز و DoD

ابتدا انرژی مورد نیاز بار حساس را بر حسب کیلووات‌ساعت حساب کنید. مثلاً اگر بار حساس ۵ کیلووات باشد و قرار است ۴ ساعت پشتیبان‌گیری شود، انرژی لازم ۲۰ کیلووات‌ساعت است. حالا این عدد را بر ولتاژ باس تقسیم کنید تا آمپرساعت پایه به دست بیاید. برای باس ۴۸ ولت: ۲۰۰۰۰ وات‌ساعت ÷ ۴۸ ولت = ۴۱۷ آمپرساعت. این عدد هنوز ظرفیت نهایی نیست.

دو ضریب را باید اعمال کنید: عمق دشارژ مجاز (DoD) و راندمان مسیر اینورتر-باتری. اگر DoD مجاز باتری لیتیومی ۸۰٪ باشد، ظرفیت اسمی باید ۴۱۷ ÷ ۰٫۸ = ۵۲۱ آمپرساعت باشد. اگر راندمان رفت‌وبرگشت ۹۰٪ فرض شود، ظرفیت نهایی به حدود ۵۷۹ آمپرساعت می‌رسد. برای باتری سرب‌اسید با DoD مجاز ۵۰٪، همین محاسبه ظرفیتی حدود ۹۲۶ آمپرساعت طلب می‌کند که تفاوت چشمگیر هزینه را نشان می‌دهد.

آرایش سری و موازی باتری: از ولتاژ باس تا تعداد رشته

آرایش سری و موازی باتری را با یک قاعده ساده بچینید: سری برای ولتاژ، موازی برای ظرفیت. اگر باتری لیتیومی ۵۱٫۲ ولت نامی با ظرفیت ۱۰۰ آمپرساعت دارید و باس اینورتر ۴۸ ولت است، هر رشته فقط یک باتری خواهد داشت. برای رسیدن به ۵۷۹ آمپرساعت، حداقل ۶ رشته موازی لازم است. در باتری‌های ۱۲ ولت با باس ۴۸ ولت، هر رشته ۴ باتری سری می‌خواهد و مثلاً برای ۶۰۰ آمپرساعت با باتری ۲۰۰ آمپرساعت، ۳ رشته موازی کافی است.

نکته‌ی مهم بالانس رشته‌ها است. رشته‌های موازی باید از نظر ظرفیت، برند، مدل و سن تا حد امکان یکسان باشند. اگر یک رشته ضعیف‌تر باشد، جریان شارژ و دشارژ بین رشته‌ها به‌درستی تقسیم نمی‌شود و رشته‌ی ضعیف زودتر فرسوده می‌شود. حداکثر تعداد رشته‌های موازی را از دیتاشیت اینورتر یا BMS بگیرید؛ برخی مدل‌ها بیش از ۴ تا ۶ رشته موازی را توصیه نمی‌کنند.

جریان دشارژ بیشینه و انتخاب کابل DC

جریان دشارژ بیشینه را از توان نامی اینورتر و ولتاژ باس حساب کنید. برای اینورتر ۵ کیلووات با باس ۴۸ ولت: ۵۰۰۰ ÷ ۴۸ ≈ ۱۰۴ آمپر. این جریان، مبنای انتخاب کابل DC، فیوز و کلید اصلی است. افت ولتاژ کابل نباید از حدود ۱ تا ۲ درصد ولتاژ باس بیشتر شود؛ در ۴۸ ولت این یعنی حداکثر حدود ۰٫۵ تا ۱ ولت افت. هرچه طول کابل بیشتر باشد، سطح مقطع باید بزرگ‌تر انتخاب شود.

برای فیوز DC، جریان نامی را کمی بالاتر از جریان دشارژ بیشینه و پایین‌تر از جریان مجاز کابل انتخاب کنید. فیوز AC در مسیر DC کار نمی‌کند؛ قوس DC خاموش نمی‌شود. از فیوز و کلید مخصوص DC با ولتاژ نامی حداقل برابر ولتاژ باس استفاده کنید. در پروژه‌های بزرگ‌تر، هر رشته را جداگانه فیوز کنید تا خطای یک رشته به کل بانک سرایت نکند.

نکات عملی در سایزینگ بانک باتری صنعتی و پروژه‌های مشهد

در پروژه‌های صنعتی مشهد و خراسان، دمای محیط نقش مستقیمی در ظرفیت قابل استفاده دارد. باتری سرب‌اسید در دمای پایین بخشی از ظرفیت اسمی خود را از دست می‌دهد و در دمای بالا عمر آن کوتاه می‌شود. باتری لیتیومی حساسیت کمتری دارد اما مدیریت حرارتی مناسب همچنان ضروری است. برای محاسبه‌ی دقیق‌تر دوره بازگشت سرمایه و مقایسه‌ی سناریوها، از محاسبه‌گر بازگشت سرمایه استفاده کنید.

اگر تامین تجهیزات برای پروژه‌ی خود را به‌صورت عمده برنامه‌ریزی می‌کنید، شرایط حداقل سفارش و قیمت‌گذاری در صفحه شرایط عمده‌فروشی آمده است. قیمت باتری، اینورتر و سایر اقلام به نرخ روز ارز و حجم سفارش بستگی دارد؛ برای دریافت قیمت دقیق، فرم درخواست استعلام قیمت عمده را تکمیل کنید.

سوالات متداول درباره محاسبه بانک باتری اینورتر هیبریدی

برای اینورتر هیبریدی ۴۸ ولت، چند باتری ۱۲ ولت سری می‌بندیم؟

در باس ۴۸ ولت، چهار باتری ۱۲ ولت سری می‌بندیم تا ولتاژ نامی ۴۸ ولت به دست بیاید. تعداد رشته‌های موازی بستگی به ظرفیت آمپرساعت مورد نیاز دارد. توجه کنید که ولتاژ شارژ اینورتر باید با ولتاژ شارژ توصیه‌شده باتری سازگار باشد.

عمق دشارژ (DoD) چه اثری روی تعداد باتری دارد؟

هرچه DoD مجاز کمتر باشد، ظرفیت اسمی مورد نیاز بیشتر می‌شود. مثلاً برای تخلیه ۸۰٪، ظرفیت اسمی حدود ۱٫۲۵ برابر ظرفیت محاسبه‌شده است؛ در حالی که برای تخلیه ۵۰٪، به دو برابر ظرفیت نیاز دارید. انتخاب DoD مناسب هم هزینه اولیه و هم عمر باتری را تغییر می‌دهد.

حداکثر جریان دشارژ باتری را چطور انتخاب کنیم؟

جریان دشارژ بیشینه را از تقسیم توان نامی اینورتر بر ولتاژ باس به دست می‌آورید و سپس ضریب اطمینان کوچکی به آن اضافه می‌کنید. این جریان باید با جریان پیوسته مجاز باتری و BMS مقایسه شود. اگر جریان اینورتر از جریان مجاز باتری بیشتر باشد، باید تعداد رشته‌ها یا ظرفیت باتری را افزایش دهید.

چرا بالانس رشته‌های موازی باتری مهم است؟

رشته‌های موازی با ظرفیت و مقاومت داخلی متفاوت، جریان را به‌طور نامتوازن تقسیم می‌کنند. رشته‌ای که جریان بیشتری می‌دهد زودتر دشارژ و دیرتر شارژ می‌شود و عمرش کوتاه‌تر می‌شود. برای بالانس بهتر، از باتری‌های هم‌مدل و هم‌سن استفاده کنید و در صورت نیاز از بالانسر یا BMS مرکزی بهره بگیرید.

آیا می‌توان از باتری سرب‌اسید و لیتیومی در یک بانک استفاده کرد؟

خیر، ترکیب باتری سرب‌اسید و لیتیومی در یک بانک توصیه نمی‌شود. منحنی شارژ و دشارژ، ولتاژ و نیازهای مدیریتی این دو نوع با هم متفاوت است. استفاده‌ی همزمان باعث شارژ ناقص یا اضافه‌شارژ یکی از انواع و کاهش عمر بانک می‌شود.