Lựa chọn pin LiFePO₄ cho đèn năng lượng mặt trời dạng tách rời

Tổng quan: Tại sao nên sử dụng LiFePO₄PO₄ cho đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời?

Các dự án đèn đường năng lượng mặt trời đô thị và đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp đòi hỏi pin có tuổi thọ chu kỳ dài, độ an toàn cao, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng và hành vi cuối vòng đời có thể dự đoán được. Công nghệ LiFePO₄ (lithium sắt photphat) kết hợp độ an toàn, tuổi thọ theo thời gian và chu kỳ, cùng khả năng chịu được xả sâu, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho nhiều ứng dụng đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp và là một giải pháp thay thế cạnh tranh cho các hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp "tất cả trong một". Bài viết này sẽ trình bày chi tiết các tiêu chí lựa chọn kỹ thuật, kích thước và thiết kế hệ thống, các cân nhắc về an toàn và tiêu chuẩn, cũng như các đánh đổi về kinh tế để các kỹ sư, nhóm mua sắm và các nhà quy hoạch đô thị có thể đưa ra các lựa chọn có thể kiểm chứng được dựa trên các nguồn thông tin đáng tin cậy.

Tiêu chí kỹ thuật để lựa chọn pin LiFePO₄

Đặc điểm hóa học của pin và tầm quan trọng của chúng

Những lý do chính khiến LiFePO₄ thường được lựa chọn cho các hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời:

• An toàn: LiFePO₄ có cấu trúc hóa học cực âm ổn định với nguy cơ quá nhiệt thấp hơn so với các loại pin NMC có hàm lượng niken cao. Xem chi tiết tại đây.Wikipedia - Pin lithium sắt photphat.
• Tuổi thọ chu kỳ dài: Pin LiFePO₄ điển hình có tuổi thọ từ 2.000 đến 5.000 chu kỳ tùy thuộc vào độ sâu xả (DoD) và chế độ sạc, giúp giảm tần suất thay thế cho các hệ thống triển khai đô thị.Đại học Pin).
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng: LiFePO₄ hỗ trợ hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện khí hậu, điều này rất quan trọng đối với các công trình lắp đặt ngoài trời có thể phải chịu đựng điều kiện khắc nghiệt.
• Mức DoD khả dụng cao: Hệ thống LiFePO₄ thường được thiết kế với mức DoD từ 80% trở lên mà không bị suy giảm dung lượng nhanh chóng, cho phép kích thước bộ pin nhỏ hơn so với pin axit chì để cung cấp cùng một lượng năng lượng.

Các chỉ số hiệu suất để đánh giá

Khi so sánh các lựa chọn pin cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tách rời, hãy đánh giá các chỉ số đo lường sau:

• Năng lượng riêng (Wh/kg) — ảnh hưởng đến trọng lượng hệ thống và chi phí vận chuyển.
• Tuổi thọ vòng đời theo tiêu chuẩn DoD quy định — quyết định lịch trình thay thế và chi phí vòng đời.
• Hiệu suất chu trình khép kín — ảnh hưởng đến kích thước dàn pin mặt trời và thời gian sạc.
• Tốc độ tự phóng điện và tuổi thọ theo lịch — ảnh hưởng đến khả năng duy trì dung lượng lâu dài trước sự thay đổi ánh nắng mặt trời theo mùa.

Bảng so sánh: LiFePO₄ so với ắc quy chì-axit so với ắc quy NMC (phạm vi hoạt động điển hình)

Nguồn:Wikipedia - LiFePO₄,Wikipedia - Pin axit chì,Wikipedia - Pin lithium-ionvà các bảng dữ liệu ngành.

Thiết kế hệ thống: Tính toán kích thước, hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) và tích hợp cho đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời.

Cách tính toán kích thước bộ pin LiFePO₄ cho đèn đường năng lượng mặt trời kiểu chia đôi

Phương pháp điển hình cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời đô thị và đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời:

1. Ước tính mức tiêu thụ điện trung bình hàng đêm (Wh) của các thiết bị chiếu sáng (bộ nguồn LED, hệ thống điều khiển/vận hành từ xa, cảm biến). Ví dụ: một đèn LED 60 W hoạt động 10 giờ = 600 Wh/đêm.
2. Xác định số ngày tự chủ (số ngày tự chủ trong trường hợp thời tiết nhiều mây). Để đảm bảo dịch vụ đô thị hoạt động ổn định, thông thường cần 3-5 ngày.
3. Tính đến các tổn thất của hệ thống (hiệu suất không tối ưu của biến tần/bộ chuyển đổi DC-DC, dây dẫn) và độ xả (DoD) khuyến nghị. Đối với pin LiFePO₄, sử dụng 80% DoD và hiệu suất chu trình khép kín 90% sẽ cho ra năng lượng sử dụng được cần thiết = tải hàng đêm × thời gian hoạt động / hiệu suất hệ thống.
4. Tính toán dung lượng ngân hàng (Ah) ở điện áp định mức của hệ thống. Sử dụng hệ số giảm công suất theo nhiệt độ thận trọng nếu địa điểm có nhiệt độ thấp/cao kéo dài.

Ví dụ: 600 Wh/đêm × 3 đêm = 1.800 Wh. Điều chỉnh cho hiệu suất 90% -> cần 2.000 Wh dung lượng sử dụng được. Ở điện áp định mức 12 V, dung lượng Ah cần thiết = 2.000 Wh / 12 V = 166,7 Ah dung lượng sử dụng được. Nếu sử dụng độ sâu xả 80%, định mức của bộ pin = 166,7 / 0,8 = 208,4 Ah -> chọn mô-đun LiFePO₄ 12 V 220 Ah hoặc cấu hình nối tiếp/song song tương đương.

Hệ thống quản lý pin (BMS) và các vấn đề cần cân nhắc khi sạc pin

Hệ thống quản lý pin (BMS) mạnh mẽ là rất quan trọng đối với việc triển khai đèn đường năng lượng mặt trời tách rời vì pin được tách biệt khỏi đèn chiếu sáng và tiếp xúc với các điều kiện môi trường bên ngoài. Chức năng BMS cần thiết:

• Cân bằng pin và bảo vệ quá/thiếu điện áp.
• Bảo vệ quá dòng và ngắn mạch.
• Giám sát nhiệt độ và giảm công suất khi sạc/xả.
• Báo cáo trạng thái sạc (SoC) và trạng thái hoạt động (SoH) cho hệ thống đo từ xa (quan trọng đối với việc quản lý tài sản của thành phố).

Đối với sạc PV, hãy đảm bảo thuật toán sạc phù hợp với nhu cầu của LiFePO₄: phương pháp sạc hấp thụ toàn bộ - sạc duy trì được đơn giản hóa so với ắc quy chì-axit, nhưng vẫn cần điện áp sạc chính xác và bù nhiệt độ.

Sự hòa nhập vật lý và bảo vệ môi trường

Việc lắp đặt đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời cần xem xét xếp hạng IP của vỏ pin, hệ thống thông gió, khả năng tích nhiệt và độ an toàn khi lắp đặt. Các biện pháp tốt nhất:

• Sử dụng vỏ thiết bị đạt chuẩn IP65+ với vật liệu chịu được tia cực tím và đầu nối cáp.
• Cung cấp giải pháp quản lý nhiệt thụ động hoặc cách nhiệt ở những vùng khí hậu cực lạnh để ngăn ngừa tình trạng giảm công suất và khả năng tiếp nhận sạc.
• Bảo vệ khỏi những kẻ phá hoại và chim chóc; đặt hộp chứa pin ở mặt đất trong tủ khóa hoặc gắn trên cột bằng các chốt chống tháo gỡ.

Kinh tế vòng đời, độ tin cậy và bảo trì

Tổng chi phí sở hữu (TCO) so với chi phí trả trước

Mặc dù các mô-đun LiFePO₄ thường có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với ắc quy chì-axit, nhưng tổng chi phí sở hữu (TCO) thường thấp hơn do:

• Tuổi thọ hoạt động lâu hơn (ít phải thay thế hơn).
• Dung lượng pin sử dụng được cao hơn (dung lượng pin nhỏ hơn nhưng cung cấp cùng một lượng năng lượng).
• Chi phí bảo trì thấp hơn (không cần châm nước thường xuyên, ít hỏng hóc hơn).

Thực hiện tính toán tổng chi phí sở hữu (TCO) đơn giản: khấu hao chi phí thay thế pin, bao gồm chi phí xử lý và rủi ro thời gian ngừng hoạt động. Ngân sách thành phố thường ưu tiên chi phí ban đầu cao hơn nếu độ tin cậy vòng đời giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì cũng như thời gian ngừng hoạt động chiếu sáng đường phố.

Các chỉ số độ tin cậy và giám sát hiện trường

Đối với các dự án triển khai tại đô thị, hãy yêu cầu hệ thống đo từ xa cho từng bộ pin của đèn đường năng lượng mặt trời Split Solar để bạn có thể đo trạng thái sạc (SoC), điện áp, nhiệt độ và cảnh báo. Các chỉ số hiệu suất chính (KPI) điển hình:

• Thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF) của bộ pin và hệ thống quản lý pin (BMS).
• Chu kỳ thay thế (năm) dựa trên mức độ sử dụng thực tế.
• Tính khả dụng của hệ thống (% số đêm được chiếu sáng).

Các phương pháp bảo trì tốt nhất

Pin LiFePO₄ giúp giảm thiểu bảo trì định kỳ, nhưng bạn vẫn nên thực hiện các bước sau:

• Kiểm tra trực quan hàng năm đối với vỏ thiết bị, các mối nối và hệ thống thông gió.
• Kiểm tra tình trạng sức khỏe hệ thống từ xa định kỳ hàng quý thông qua hệ thống đo từ xa.
• Cập nhật phần mềm cho hệ thống quản lý pin (BMS) và bộ điều khiển khi nhà cung cấp phát hành.

Đèn Queneng: Khả năng, Chứng nhận và Sự phù hợp của Sản phẩm

Tổng quan về công ty và dòng sản phẩm

Được thành lập vào năm 2013, Queneng Lighting tập trung vào đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn chiếu cỏ năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, nguồn điện và pin di động ngoài trời, thiết kế dự án chiếu sáng, và sản xuất và phát triển ngành công nghiệp đèn LED di động. Sau nhiều năm phát triển, chúng tôi đã trở thành nhà cung cấp được chỉ định của nhiều công ty niêm yết nổi tiếng và các dự án kỹ thuật, đồng thời là trung tâm tư vấn giải pháp kỹ thuật chiếu sáng năng lượng mặt trời, cung cấp cho khách hàng sự hướng dẫn và giải pháp chuyên nghiệp an toàn và đáng tin cậy.

Năng lực kỹ thuật, chứng nhận và hệ thống chất lượng

Chúng tôi sở hữu đội ngũ nghiên cứu và phát triển giàu kinh nghiệm, thiết bị tiên tiến, hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và hệ thống quản lý hoàn thiện. Chúng tôi đã được chứng nhận đạt tiêu chuẩn hệ thống đảm bảo chất lượng quốc tế ISO 9001 và chứng nhận kiểm định quốc tế TÜV, đồng thời sở hữu một loạt các chứng chỉ quốc tế như CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS, v.v. Các dòng sản phẩm của Queneng (Đèn đường năng lượng mặt trời, Đèn chiếu điểm năng lượng mặt trời, Đèn sân vườn năng lượng mặt trời, Đèn trụ năng lượng mặt trời, Tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, Đèn đường năng lượng mặt trời tách rời, Đèn đường năng lượng mặt trời đa năng) được thiết kế cho các dự án đô thị và cơ sở hạ tầng, tập trung vào độ tin cậy, khả năng bảo trì và tuân thủ các yêu cầu mua sắm toàn cầu.

Vì sao Queneng phù hợp với các dự án năng lượng mặt trời phân tán cấp thành phố

Các yếu tố tạo nên sự khác biệt cạnh tranh:

• Chuyên môn về hệ thống toàn diện: từ các mô-đun PV đến hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) và điều khiển chiếu sáng — mang lại lợi ích cho việc tích hợp hệ thống và trách nhiệm giải trình từ một nguồn duy nhất.
• Các thiết kế đã được kiểm chứng thực tế và các dự án tham khảo cho việc triển khai tại cấp đô thị, giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình mua sắm cho người mua.
• Các chứng nhận quốc tế cho phép xuất khẩu sang các thị trường được quản lý chặt chẽ hơn và được các công ty kỹ thuật chấp nhận dễ dàng hơn.

Tiêu chuẩn, An toàn và Tài liệu tham khảo

Các tiêu chuẩn và thử nghiệm áp dụng

Khi lựa chọn pin cho các dự án năng lượng mặt trời đô thị, cần yêu cầu tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và vận chuyển có liên quan (ví dụ: tiêu chuẩn UN 38.3 về vận chuyển pin lithium) và xác minh việc kiểm tra ở cấp độ từng cell/module. Chứng chỉ của nhà sản xuất (CE/UL/TÜV) và báo cáo từ phòng thí nghiệm độc lập cần được đưa vào hồ sơ mua sắm.

Tài liệu tham khảo chính thức và tài liệu đọc thêm

Hãy sử dụng các nguồn đáng tin cậy sau đây khi xác thực các tuyên bố kỹ thuật và cho các thông tin đầu vào thiết kế:

• Tổng quan về LiFePO₄:Wikipedia - Pin lithium sắt photphat.
• Thiết kế và ý tưởng cho đèn đường năng lượng mặt trời:Wikipedia - Đèn đường năng lượng mặt trời.
• Tuổi thọ và cách bảo dưỡng pin:Đại học về pin - Cách kéo dài tuổi thọ pin lithium.

Câu hỏi thường gặp: Các câu hỏi thường gặp về pin LiFePO₄ dùng cho đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời

1. Tại sao nên chọn LiFePO₄ thay vì ắc quy chì-axit cho hệ thống chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời đô thị?

Pin LiFePO₄ có tuổi thọ chu kỳ dài hơn, độ sâu sử dụng (DoD) cao hơn và chi phí bảo trì thấp hơn. Điều này dẫn đến ít phải thay thế hơn và chi phí vận hành & bảo trì thấp hơn cho các chương trình đèn đường năng lượng mặt trời đô thị so với pin axit chì.

2. Tôi cần bộ pin LiFePO₄ có dung lượng bao nhiêu cho đèn đường năng lượng mặt trời loại tách rời 60W?

Ví dụ tính toán: 60 W × 10 giờ = 600 Wh/đêm. Để hoạt động liên tục 3 đêm và đạt hiệu suất hệ thống 90%, bạn cần khoảng 2.000 Wh dung lượng sử dụng được. Ở điện áp 12 V, con số đó tương đương khoảng 167 Ah; với độ xả 80%, cần khoảng 210–220 Ah dung lượng dự trữ. Điều chỉnh theo mức giảm công suất do nhiệt độ địa phương và hiệu suất bộ điều khiển.

3. Pin LiFePO₄ thường có tuổi thọ bao lâu trong điều kiện thực tế?

Tuổi thọ thực tế phụ thuộc vào mật độ dòng điện (DoD), chế độ sạc và nhiệt độ. Dữ liệu điển hình từ nhà sản xuất và các nguồn độc lập cho thấy tuổi thọ từ 2.000 đến 5.000 chu kỳ; trong ứng dụng chiếu sáng đường phố, điều này thường tương đương với 6-12 năm sử dụng trở lên tùy thuộc vào kiểu sử dụng và bảo trì.

4. Pin LiFePO₄ có cần các tính năng BMS đặc biệt không?

Đúng vậy. Các tính năng thiết yếu của hệ thống quản lý pin (BMS) bao gồm cân bằng pin, bảo vệ quá/thiếu điện áp, giám sát nhiệt độ và truyền thông/đo từ xa về trạng thái sạc (SoC) và trạng thái sức khỏe (SoH). Đối với các tài sản của thành phố, giám sát từ xa giúp giảm thời gian ngừng hoạt động và đơn giản hóa việc bảo trì.

5. Pin LiFePO₄ có thể được sử dụng trong đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp cũng như trong các hệ thống tách rời không?

Đúng vậy. LiFePO₄ được sử dụng trong cả hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp và hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tách rời. Đối với các thiết bị tích hợp, việc đóng gói, quản lý nhiệt và cách ly rung động bị hạn chế hơn; việc tích hợp và thử nghiệm ở cấp độ sản phẩm là rất quan trọng.

6. Những điều kiện môi trường nào ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình chọn lọc LiFePO₄?

Nhiệt độ quá thấp làm giảm công suất khả dụng và khả năng chấp nhận sạc; nhiệt độ cao làm tăng tốc độ lão hóa theo thời gian. Cần xem xét đặc điểm nhiệt độ cụ thể của từng địa điểm khi tính toán công suất và lựa chọn các mô-đun có khả năng bù nhiệt độ và thiết kế tản nhiệt vỏ bọc phù hợp.

Liên hệ & Các bước tiếp theo

Nếu bạn đang đánh giá các lựa chọn về pin cho các dự án năng lượng mặt trời đô thị, Queneng Lighting có thể cung cấp các đề xuất cấp hệ thống bao gồm tính toán kích thước PV, cấu hình bộ pin LiFePO₄, lựa chọn BMS và cung cấp trọn gói cho đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời và đèn đường năng lượng mặt trời dạng tích hợp. Xem phạm vi sản phẩm của chúng tôi hoặc yêu cầu báo giá dự án để nhận được đề xuất kỹ thuật và thương mại cụ thể cho từng địa điểm.

Liên hệ Queneng Lighting:Để biết thêm chi tiết về sản phẩm và được tư vấn kỹ thuật, vui lòng truy cập trang web của chúng tôi hoặc gửi email cho đội ngũ bán hàng để yêu cầu bảng dữ liệu, chứng nhận và các dự án tham khảo. Chúng tôi có thể cung cấp bảng kê vật liệu (BOM) tùy chỉnh, phân tích chi phí vòng đời và bản vẽ lắp đặt cho các chương trình đèn đường năng lượng mặt trời đô thị.