HV или LV: высоковольтный или низковольтный накопитель — расчёт и сметы

Коротко

• LV — модули на 51,2 В, соединяются параллельно. Растёт ток, напряжение остаётся прежним. Инверторы DEYE с шиной 48 В — до 20 кВт на один инвертор в нашем каталоге.
• HV — модули соединяются последовательно в стойку на сотни вольт. Ток в десять с лишним раз меньше, но у стойки есть минимальный размер и обязательный блок управления.
• Граница выбора проходит по мощности, а не по ёмкости. Пока хватает одного низковольтного инвертора, LV проще. Когда нужно 50 кВт и больше, ток по постоянному току у LV уходит за тысячу ампер.
• У высоковольтного инвертора ограничен ток батареи, поэтому маленькая стойка режет мощность от батареи в разы.
• Ниже — три сметы на оборудовании из каталога: магазин, ферма и производство. Цены подставляются из текущего прайса.

Чем отличаются HV и LV

В низковольтной системе каждый модуль выдаёт 51,2 В, и модули соединяются параллельно. Напряжение шины от этого не меняется, складываются ёмкость и ток. Инвертор работает с батареей 48 В, рабочий диапазон — 40–60 В. Наращивается такая система по одному модулю: SE-F16 по паспорту допускает до 32 модулей параллельно, а с CAN-Bridge — до 64.

В высоковольтной системе модули соединяются последовательно, и складываются напряжения. Двенадцать модулей по 51,2 В в стойке BOS-G60 дают рабочий диапазон 538–691 В. Модуль GB-LM4.0 сам по себе выдаёт 102,4 В, а стойка из шести таких — 614,4 В. Высоковольтные инверторы DEYE принимают на батарейный вход от 160 до 700, 800 или 1000 В, в зависимости от серии.

Смешивать классы нельзя. Низковольтный модуль к высоковольтному инвертору не подключается, и наоборот, поэтому класс выбирают вместе с инвертором. Подробнее о совместимости — в разделе аккумуляторов.

Ток: от чего на самом деле зависит выбор

Мощность — это ток, умноженный на напряжение. Отсюда ток:

I = P / U

Ток в двенадцать раз меньше — это не абстракция, а сечение кабеля, нагрев и защита. Возьмём одну и ту же трассу: инвертор в пяти метрах от батареи, то есть десять метров меди туда и обратно, удельное сопротивление меди — 0,0175 Ом·мм²/м.

• LV, 20 кВт, кабель 120 мм². Сопротивление петли 1,46 мОм, ток 391 А. Потери — около 223 Вт, 1,1 % мощности, всё это уходит в нагрев кабеля.
• HV, 20 кВт, кабель 10 мм². Сопротивление петли 17,5 мОм, ток 33 А. Потери — около 19 Вт, меньше 0,1 %.

Потери растут как квадрат тока: на одном и том же кабеле у LV они были бы в 144 раза больше. А на 50 кВт ток низковольтной системы уже почти 1000 А. Это медные шины, распределительный щит постоянного тока и предохранители соответствующего номинала, а не кабель в гофре.

Про КПД. Часто пишут, что высоковольтный инвертор эффективнее сам по себе. По паспортам DEYE это не так: максимальный КПД у низковольтного SG05LP3 и высоковольтного SG01HP3 одинаковый — 97,6 %. Выше он только у серии SG02HP3 — 98,5 %. Выигрыш HV — в потерях постоянного тока, а не в преобразовании.

Ловушка маленькой стойки

Об этом почти не пишут, а ошибаются чаще всего именно здесь. У высоковольтных инверторов DEYE ограничен ток батареи, и мощность от батареи равна этому току, умноженному на напряжение стойки.

Пример: SUN-20K-SG01HP3 со стойкой из модулей GB-LM4.0.

Инвертор на 20 кВт с двумя модулями — это при отключении сети инвертор на 7,6 кВт. Поэтому «взять высоковольтный инвертор и маленькую стойку на вырост» не получится: стойку считают сразу под мощность, а не только под ёмкость.

У низковольтной системы ограничение то же, только с другой стороны: ток отдаёт каждый модуль. SE-F16 по паспорту разряжается током до 230 А — это около 11,8 кВт с модуля. Чтобы SUN-20K-SG05LP3 отдавал от батареи все 20 кВт, нужно не меньше двух модулей.

Три объекта — три сметы

Что в сметах. Инвертор и накопитель по текущим ценам каталога. Панели, монтаж, кабель, защита постоянного и переменного тока и доставка не входят — они считаются по объекту. Полезная энергия — номинал, умноженный на глубину разряда: у SE-F16 и BOS-G60 это 90 %.

1. Магазин у дома или кафе: 10 кВт на 4 часа

Холодильные витрины, кассы, свет и вытяжка. Пик — 10 кВт, в среднем при отключении — около 6 кВт. На четыре часа нужно 6 × 4 = 24 кВт·ч полезной энергии. Сеть трёхфазная.

Низковольтный вариант.

Проверка: полезной энергии 2 × 14,4 = 28,8 кВт·ч, это больше 24. Ток на 12 кВт — 234 А, а два модуля отдают до 460 А, и инвертор принимает до 240 А.

Высоковольтный вариант. Трёхфазный высоковольтный инвертор в каталоге начинается с 15 кВт. Самая маленькая стойка BOS-G-Pro из пяти модулей не подходит сразу по двум причинам: полезных 23 кВт·ч меньше нужных 24, а при 256 В и токе 37 А она отдаёт только 9,5 кВт. Следующая конфигурация — восемь модулей: 36,9 кВт·ч полезной энергии и 15,2 кВт.

Низковольтный комплект обходится на 473 000 ₽ дешевле высоковольтного, причём в высоковольтную сумму ещё не вошёл блок управления. На таком объекте HV избыточен: из-за тока 37 А стойку приходится брать заметно больше, чем нужно по энергии.

2. Ферма: 20 кВт, 50 кВт·ч

Птичник или коровник: вентиляция, насосы, свет, доильное оборудование. Пик — 20 кВт, запас — 50 кВт·ч полезной энергии, например 12 кВт в среднем в течение четырёх часов.

Низковольтный вариант.

Проверка: полезной энергии 4 × 14,4 = 57,6 кВт·ч. Ток на 20 кВт — 391 А, четыре модуля отдают до 920 А, инвертор принимает до 400 А.

Высоковольтный вариант.

Проверка: полезной энергии 55,3 кВт·ч. Инвертор берёт от батареи до 50 А, и даже на нижней границе стойки, 538 В, это 26,9 кВт — больше номинала инвертора.

Низковольтный комплект обходится на 224 000 ₽ дешевле высоковольтного. Но цена здесь не единственный довод. LV работает на своём потолке: 20 кВт — это максимум одного инвертора, дальше только второй в параллель, и по постоянному току идёт почти 400 А. Высоковольтный вариант даёт 25 кВт, ток по постоянному току — 40–46 А в зависимости от заряда стойки, и вся ёмкость собрана в одной стойке. Весит она, правда, 594 кг против 436 кг у четырёх SE-F16. Это пограничный объект: решают планы на рост нагрузки.

3. Производство или склад: 50 кВт на час

Критичная линия, холодильная камера или срезка пиков потребления: 50 кВт в течение часа, то есть 50 кВт·ч полезной энергии.

Низковольтный вариант. Один низковольтный инвертор в каталоге — до 20 кВт, поэтому ставят три в параллель: SG05LP3 это допускает, до десяти штук. С батареями хитрее. По энергии хватило бы четырёх SE-F16 — 57,6 кВт·ч, но ток на 50 кВт — 977 А, а четыре модуля отдают только 920 А. Нужно пять.

Высоковольтный вариант.

Проверка: полезной энергии 55,3 кВт·ч. Стойка отдаёт до 100 А, и на нижней границе, 538 В, это 53,8 кВт — больше нужных 50.

Высоковольтный комплект обходится на 314 000 ₽ дешевле низковольтного. А разница в устройстве здесь уже принципиальная: один инвертор вместо трёх и 80–95 А по постоянному току вместо тысячи. Для низковольтного варианта к смете добавятся медные шины и щит постоянного тока на такой ток.

Три сметы рядом

Цены подставляются из прайса при каждой сборке сайта, поэтому таблица всегда показывает текущее соотношение. Для своего объекта пришлите нагрузку и нужное время работы — посчитаем с кабелем, защитой и монтажом.

Что чаще всего понимают неправильно

«HV опаснее». Опасны обе системы, по-разному. У низковольтной — большие токи: короткое замыкание батарейной шины на 48 В даёт очень большой ток, поэтому сечение и предохранители подбирают строго по току. У высоковольтной — сотни вольт постоянного тока, это выше порога безопасного сверхнизкого напряжения в 120 В, а дуга постоянного тока гасится хуже, чем на переменном. Поэтому высоковольтная стойка работает только через блок управления, который её коммутирует и защищает. Монтаж и того, и другого — работа электрика с допуском.

«LV всегда дешевле». Сметы выше показывают, что соотношение меняется с мощностью. На маленьком объекте высоковольтную систему удорожает минимальный размер стойки, на большом низковольтную — количество инверторов и медь под тысячу ампер.

«HV проще наращивать». По гибкости скорее наоборот. Высоковольтная система растёт внутри допустимого числа модулей стойки: у GB-LM4.0 это от двух до шести, у BOS-G — от трёх до двенадцати, модули одного типа. Низковольтные модули добавляются по одному, параллельно, до 32 и больше.

«Высоковольтный инвертор эффективнее». По паспортам КПД у низковольтного SG05LP3 и высоковольтного SG01HP3 одинаковый, 97,6 %. Разница — в потерях постоянного тока, и она заметна только на больших токах.

Как выбрать: четыре проверки

1. Мощность от батареи. До 20 кВт закрывает один низковольтный инвертор. Больше — несколько LV в параллель или высоковольтная система.
2. Полезная энергия. Потребление на время работы от батареи, делённое на глубину разряда, — это номинал накопителя.
3. Ток. Для LV: сумма токов разряда модулей должна быть не меньше мощности, делённой на 51,2 В. Для HV: напряжение стойки, умноженное на ток батареи инвертора, должно быть не меньше нужной мощности.
4. Комплектность. У высоковольтной стойки — блок управления и сама стойка. Если их нет в смете, смета неполная.

Подобрать связку под потребление дома или небольшого объекта можно в калькуляторе. Сравнение низковольтных модулей по цене полезного киловатт-часа — в разборе аккумуляторов DEYE, выбор ёмкости и напряжения для дома — в статье про аккумулятор для солнечных панелей. Трёхфазные модели обеих систем — в разделах низковольтных и высоковольтных гибридов и промышленных инверторов.

Частые вопросы