ساعات أمبير إلى ساعات واط: دليل التحويل الكامل

لقد فقدنا مشروع AGV للتخزين البارد في الربع الثالث من العام الماضي. أصر مهندس العميل على إعادة حساب Wh الفعلي باستخدام 80% DoD بالإضافة إلى عامل خفض درجة الحرارة الخاص به. لقد اقتبسنا مباشرة باستخدام تصنيف الشركة المصنعة 100 أمبير في الساعة 12 فولت، وانتهى الأمر بخصم حوالي 15٪.

 

بصراحة، اعتقدت أن حساباتهم كانت متحفظة للغاية في ذلك الوقت. إذا نظرنا إلى الوراء، نجد أن تصحيح درجة الحرارة الذي قاموا به كان شجاعًا بالفعل، ولكننا خسرنا العرض بالفعل-وكان الجدال حول الصواب أو الخطأ عديم الجدوى. منذ ذلك الحين، نطلب من جميع عروض الأسعار أن تتضمن ورقة عمل حسابية، ويجب أن تخضع للهندسة قبل أن يوقع المدير المالي. العملية مملة أكثر، لكننا على الأقل لن نخسر الصفقات بسبب أخطاء أساسية كهذه مرة أخرى.

 

جعلتني هذه التجربة أدرك شيئًا: معظم الناس يتعاملون مع التحويل من Ah إلى Wh مثل رياضيات المدرسة المتوسطة-Wh يساوي Ah مضروبًا في V. لكن أي شخص يقوم فعليًا بعمليات الشراء يعلم أن هناك الكثير من المزالق المختبئة وراء هذه "الصيغة البسيطة".

لنبدأ بالصيغة نفسها

وه=آه × الخامس، صحيح. تمنحك بطارية 100 أمبير بجهد اسمي 12 فولت 1200 واط في الساعة.

لكن هذا 12 فولت هو الجهد الاسمي. في التشغيل الفعلي، يتقلب الجهد بين 10.5 فولت و14.4 فولت. ما هو الرقم الذي تستخدمه؟

الطريقة الأكثر دقة هي دمج منحنى التفريغ، وتراكم Ah مضروبًا في الجهد اللحظي V(t). من الناحية النظرية الأكثر دقة، ولكن بصراحة نادرًا ما نقوم بذلك في المشروعات الفعلية-وهو أمر مرهق للغاية، ولا يستطيع الكثير من الموردين تقديم منحنيات تفريغ كاملة.

الدرس المستفاد من مشروع AGV العام الماضي

العودة إلى هذا المشروع المفقود. قمنا بتقييم ثلاثة موردين، وإليكم كيف بدا الأمر:

النظر بحتة إلى $/Wh:

يبدو أن المورد "ج" هو أفضل صفقة، أليس كذلك؟ ولكننا لم نتمكن من الانتظار لمدة 16 أسبوعًا.-تأخير المشروع يعني فرض عقوبات بقيمة خمسة-أرقام في الأسبوع. انتهى بنا الأمر إلى تقديم عروض أسعار مع المورد "ب"، واستخدم العميل بيانات المورد "ج" ليجادل بأن المقاس الذي قمنا به كان خاطئًا.

لم يرتكب أي من الطرفين أخطاء حسابية-كانت الافتراضات مختلفة. استخدمنا الجهد الاسمي بالإضافة إلى وزارة الدفاع القياسية؛ لقد استخدموا جهدًا متوسطًا مقيسًا- بالإضافة إلى تخفيض القدرة. كيف تجادل حتى حول هذا؟ من الناحية الفنية يمكن تبرير كليهما؛ تجارياً من يخسر يقبل به.

لماذا أركز الآن أكثر على Wh Than Ah

آه لديه مشكلة كبيرة كمقياس: فهو لا يعكس الطاقة، بل يعكس الشحنة فقط.

بالنسبة للبطاريات التي تم تقييمها جميعها بـ 100 أمبير:

لماذا تقل القدرة القابلة للاستخدام لحمض الرصاص- عن النصف؟ يقتصر DoD على 50%، وإلا فإن دورة الحياة تنخفض بشكل كبير. يمكن تفريغ LFP إلى 80% أو حتى 90% مع الحفاظ على عمر الدورة.

غالبًا ما يتم التغاضي عن هذا الاختلاف خلال مرحلة الاقتباس. يرى المدير المالي أن سعر حمض الرصاص- يبلغ 180 دولارًا أمريكيًا مقابل 400 دولار أمريكي (LFP)، وكان رد الفعل الأول هو "أكثر من ضعف السعر". ولكن إذا قمت بحساب الطاقة الفعلية القابلة للاستخدام، فإن حمض الرصاص-يبلغ حوالي 0.30 دولار/وات في الساعة، وLFP حوالي 0.38 دولار/وات في الساعة-الفجوة ليست كبيرة. عامل في دورات الاستبدال، وLFP أرخص في الواقع.

وبطبيعة الحال، هذا يعتمد على التطبيق المحدد. بالنسبة لسيناريوهات العمل-الفردية والخفيفة-، قد يكون حمض الرصاص-أكثر اقتصادًا-ولا داعي لدفع LFP.

درجة الحرارة: متغير يستهين به كثير من الناس

لدينا عميل في ويسكونسن يقوم بسلسلة تبريد-تتراوح درجة حرارة مستودعاته حوالي 40 درجة فهرنهايت على مدار العام-، وتنخفض إلى أقل من 20 درجة فهرنهايت في الشتاء. كانوا يستخدمون بطاريات AGM من قبل، واضطروا إلى استبدالها بعد 14 شهرًا عندما انخفضت السعة إلى أقل من 60% من المقدرة-غير صالحة للاستخدام تمامًا.

بعد التحول إلى LFP، 26 شهرًا في نفس البيئة ولا تزال السعة أعلى من 90%. يبدو عائد الاستثمار في هذه الحالة رائعًا، ولكن يجب أن أكون واضحًا: هذا أفضل-سيناريو الحالة-السلسلة الباردة هي النقطة المثالية لـ LFP.

فيما يلي كيفية تأثير درجة الحرارة تقريبًا على السعة (هذه هي بيانات الاختبار الخاصة بنا؛ ستختلف الشركات المصنعة المختلفة):

كما ترون، عندما تنخفض درجة الحرارة، تتسع الفجوة بين نوعي البطاريات. في تطبيقات التخزين البارد، تعتبر ميزة LFP مهمة.

لكن لاحظ-أن هذا هو أداء التفريغ. تعتبر درجة الحرارة المنخفضة-لشحن LFP مأزقًا آخر. يؤدي الشحن أقل من 0 درجة إلى طلاء الليثيوم، والعديد من أنظمة BMS ستمنع الشحن ببساطة. إذا اشتكى العملاء من ذلك، قائلين إن البطارية معطلة-فكان ذلك في الواقع هو تشغيل آلية حماية نظام إدارة المباني. لن تخبرك المبيعات بذلك بشكل استباقي.

كيفية حساب التكلفة الإجمالية للملكية

لدي بيانات من أسطولين متشابهين. لقد تحكمنا في المتغيرات قدر الإمكان، ولكن لا تزال هناك اختلافات في عمليات العملاء-اعتبر البيانات كمرجع فقط.

تم توفير حوالي 120 ألف دولار أمريكي، مع تحقيق التعادل بين الشهرين 14 و16، اعتمادًا على كيفية حساب جزء تكلفة التوقف عن العمل.

يبلغ عمر الأسطول B الآن 38 شهرًا ولا يزال بسعة 87٪ تقريبًا. بناءً على منحنى التدهور هذا، لا ينبغي أن تكون 3 سنوات أخرى مشكلة. لقد مر الأسطول "أ" بالفعل بدورة واحدة لاستبدال البطارية وهو على وشك الحاجة إلى دورة أخرى.

مخاطر تحجيم القدرات

لقد رأيت العديد من الأشخاص الذين يقومون بشراء بطاريات كبيرة الحجم من أجل "السلامة". 100 أمبير ستكون كافية لكنهم يشترون 200 أمبير. عقلية مفهومة، ولكن هذا النهج لديه مشاكل مع LFP.

لا يحب LFP البقاء في مستوى SOC مرتفع-على المدى الطويل. كان لدينا عميل كبير الحجم بنسبة 40%، معتقدًا أنه كان متحفظًا. وبعد مرور عامين، كان الاحتفاظ بقدرتها أسوأ في الواقع من البطاريات ذات الحجم الطبيعي. أظهر فحص سجلات BMS أن البطاريات كانت دائمًا أعلى من 75% SOC، ونادرًا ما يتم تفريغها بشكل عميق.

تعمل الخلايا العائمة بجهد كهربائي طويل-على المدى الطويل على تسريع تقادم التقويم.

مبدأنا الحالي في تحديد الحجم: العمل بشكل عكسي من 70-80% DoD في ظل أسوأ-ظروف الحالة. 15-20% هامش كافٍ - لا تصبح جشعًا.

إليك كيفية الحساب (باستخدام مشروع فعلي كمثال):

1. أولا، تحديد متطلبات الطاقة. لنفترض أن الجهاز يعمل بشكل متواصل بقدرة 500 وات لمدة 6 ساعات-وهذا هو المتطلب الأولي بقدرة 3000 وات في الساعة.
2. ثم أضف ديراتينغ. داخليًا، نستخدم عامل 0.65 لتطبيقات المستودعات، وتغطية درجة الحرارة، ومعدل C-، والتقادم، وما إلى ذلك. للتخزين البارد، نستخدم 0.55.3000Wh ÷ 0.65=4615Wh
3. أضف هامش تشغيلي قدره 15%.4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
4. عند 12.8 فولت الاسمي: 5430 ÷ 12.8=424Ah.

لذا،-من حيث المواصفات، حدد تكوين 450 أمبير أو 500 أمبير.

لن تناسب هذه الطريقة كل السيناريوهات، ولكنها أكثر موثوقية من تحديد الحجم مباشرة من القيم المقدرة.

تأثير بيوكيرت

لم أكن أنوي كتابة هذا القسم نظرًا لأن تأثيره ضئيل على LFP، ولكن نظرًا لأن هذا دليل كامل، فهو يستحق الذكر.

تُظهر بطاريات الرصاص-الحمضية انخفاضًا ملحوظًا في السعة عند معدلات C-عالية-، وهذا ما يسمى بتأثير بيوكيرت. قد توفر بطارية 100Ah AGM التي يتم تفريغها عند درجة حرارة 1C (100A) ما بين 55 إلى 60 أمبير فقط. تعتمد أرقام ورقة بيانات الشركة المصنعة على اختبار C/20 أو C/10، بعيدًا عن الاستخدام الفعلي.

LFP's Peukert الأس هو حوالي 1.02-1.05، لا يكاد يذكر. سواء قمت بالتفريغ عند درجة حرارة 0.5 درجة مئوية أو 1 درجة مئوية، فإن السعة تختلف بنسبة قليلة فقط.

لذا، إذا كان تطبيقك يشتمل على-دفعات تيار عالية-تسريع AGV، ورفع رافعة شوكية، وما إلى ذلك.-السعة المقدرة لحمض الرصاص هي مجرد رقم مرجعي؛ ما تحصل عليه بالفعل يعتمد على دورة العمل. القدرة المقدرة لـ LFP موثوقة نسبيًا.

ما يجب الانتباه إليه مع الموردين

لن أوصي أو أسيء إلى أي موردين محددين هنا. كل شخص لديه إيجابيات وسلبيات، وقد لا تنطبق سيناريوهات التطبيق لدينا على سيناريوهات التطبيق الخاصة بك.

ولكن هناك بعض الأشياء التي يمكنني مشاركتها:

• بالنسبة لموردي حزم البطاريات في السوق الآن، تأتي الخلايا من عدد قليل من المصادر. CATL، BYD، GOTION، EVE-يستحوذ هؤلاء اللاعبون الكبار على معظم حصة السوق. في كثير من الأحيان، لا تقارن جودة الخلية بل تقارن بين تصميم BMS وقدرة تكامل الحزمة.
   
• عند سؤال الموردين عن منحنيات التفريغ، اطلب ثلاثة على الأقل: 0.2C، 0.5C، 1C. لا يستطيع العديد من البائعين الصغار إنتاجها، أو إعطاؤك مخططات منسوخة بشكل واضح من شخص آخر. عادةً ما يسألك البائعون الكبار عن تطبيقك المحدد أولاً، ثم يقدمون بيانات الاختبار المستهدفة.
   
• عدم قدرة المبيعات على الإجابة على الأسئلة الفنية على الفور لا يعني الكثير. ما يهم هو ما إذا كان بإمكانك الحصول على بيانات قابلة للاستخدام في غضون 72 ساعة. العلم الأحمر الحقيقي هو صمت الراديو بعد السؤال، أو الحصول على كومة من المواد التسويقية العامة.
   
• اقرأ شروط الضمان بعناية. يكتب العديد من البائعين "10 سنوات أو 4000 دورة"، لكن التفاصيل الدقيقة لها حدود إنتاجية قد تصل إلى 6 سنوات. يعرّف البعض الدورات بطرق سخيفة-تعتبر 10% من وزارة الدفاع و90% من وزارة الدفاع نفس الدورة، مما يجعل مثل هذه الضمانات عديمة القيمة أساسًا.
   
• بيانات اختبار الانفلات الحراري UL 9540A-يجب أن يحصل عليها جميع موردي LFP الشرعيين. أولئك الذين يترددون ويقولون "يمكننا ترتيب الاختبار" إما أنهم لم يختبروا أو اختبروا بنتائج غير مواتية.