Повышение мощности сети с помощью комплектов бесперебойного электроснабжения

Бурное развитие  коттеджного строительства в последние годы привело к тому, что электрические сети не успевают развиваться соответственно потребностям в электроэнергии. Очень часто типичной выделенной мощности не достаточно для бесперебойного электропитания нагрузки в доме.

В тех случаях, когда сеть подведена уже давно, среднее потребление в доме рассчитывалось исходя из 3 кВт. Сегодня такая мощность явно не достаточна. В средней квартире мощность потребления доходит до 10 кВт, а в загородном доме уже типична пиковая мощность нагрузки на уровне 10-15 кВт.

Очень часто владельцы домов просто меняют входные автоматы на более мощные. Однако электрические сети к этому не готовы — мало где возможна модернизация сетей. Массовое превышение потребляемой мощности приводит к перегрузке сети и частым перебоям в электроснабжении. Более того, электрические сети при обнаружении превышения потребляемой мощности накладывают штрафы. В итоге, из-за отставания развития сетей страдают все потребители. А сети не несут ответственности за частые перерывы в электроснабжении и авариях на линиях, мотивируя это тем, что потребители нарушают условия договора по предоставлении услуги по электроснабжению.

Описанные ниже системы также могут использоваться в автономных системах с жидкотопливным электрогенератором небольшой мощности. Применение такой системы позволит применять в системе генератор, рассчитанной не на пиковую мощность нагрузки, а на среднюю. При этом одновременно получаются все плюсы дизель-аккумуляторной системы.

Обычно пиковые нагрузки бывают всего несколько часов в сутки — в утренние и вечерние часы, иногда в выходные дни. В эти часы потребляемая мощность дома превышает выделенную в разы. О бесперебойном электропитании нагрузки в такой ситуации не может идти и речи. Особенно опасны перерывы в электроснабжении зимой, когда от надежной работы системы отопления (циркуляционных насосов и электроники котла) зависит обеспечение не только электроэнергией, но и теплом.

Первое, что приходит обычно на ум – покупка у местных энергосетей дополнительных киловатт мощности. Однако, во-первых, это не всегда возможно (из-за перегрузки сетей), а во-вторых, обычно стоимость выделенных киловатт мощности свыше минимального количества стоит гораздо дороже. Очень часто электросети стараются переложить затраты на расширение сети на плечи потребителей энергии — требуют покупки новых трансформаторных подстанций, прокладки более мощных сетей и т.п., но в то же время принадлежать это новое оборудование будет не покупателям, а электросетям.

Мы предлагаем вам не докупать дополнительные мощности (если это вообще возможно), а воспользоваться системой добавления мощности, реализованной на базе инверторной системы бесперебойного питания.

Принцип работы

Работа инвертора в режиме распределения тока заряда
 

Работа инвертора в режиме добавления мощности от аккумуляторов к сетевой

Работа инвертора в режиме добавления тока от солнечных батарей

Мы провели исследования типичного потребления в загородном доме. Пиковая нагрузка обычно не превышает 15-20 кВт, в среднем это около 10 кВт. При этом суточное потребление составляет от 10 до 20 кВт*ч, что соответствует среднесуточной мощности 0,5-1 кВт. Стоит ли платить за подключение дополнительных 10-15 кВт, если вы будете пользоваться ими всего пару часов в сутки? Гораздо правильнее потратить сэкономленные деньги на систему бесперебойного электроснабжения, которая не только обеспечит вас электроэнергией, но и позволит без проблем питать вашу пиковую нагрузку.

Smart Boost — это фирменное название Studer функции, которая есть в ряде других рекомендуемых инверторов (SMA, Rich electric, с ограничениями Xantrex XW), которая у них называется по-другому, но это не суть важно.

Смысл ее в том, что инвертор постоянно работает параллельно с сетью. Для входа устанавливается ограничение по потреблению от сети (на рисунках ниже установлено ограничение 5А). При превышении этого ограничения, дополнительная энергия берется от аккумуляторов. На рисунках справа есть иллюстрация работы этой функции (на примере RE Combiplus).

Принцип работы следующий.

Электрическая энергия накапливается в аккумуляторах и в момент превышения выделенного лимита мощности происходит автоматическое добавление мощности инвертора к мощности сети за счет электроэнергии от аккумуляторно-инверторной системы. Размер добавляемой мощности, режим и время работы системы зависят от применяемого в системе бесперебойного питания оборудования (типа и мощности инверторов и количества аккумуляторов). В момент уменьшения потребления до допустимого значения и ниже, система переходит в режим зарядки аккумуляторов и через некоторое время готова к дальнейшему использованию. Главное, чтобы соблюдался баланс полученной и потраченной энергии. Например, если подключенная мощность составляет 5 кВт, то за сутки от сети можно получить 5*24=120 кВт*ч. С учетом потерь на заряд-разряд и на инвертирование, можно с уверенностью принять возможную к потреблению энергию около 95-100 кВт*ч в сутки. Это намного превышает потребности среднего загородного дома. Даже если вы купили всего 3 кВт выделенной мощности, то можете потреблять около 55 кВт*ч в сутки. При этом пиковая мощность подключаемой нагрузки будет равна мощности сети плюс мощность инвертора. Нужно, чтобы в периоды низкого потребления аккумуляторы успевали заряжаться. Т.е. у вас должны быть довольно частые и/или продолжительные периоды, когда мощность потребления в доме меньше выделенной мощности сети. В этом случае потребляемая от сети энергия идет частично на питание нагрузки, а частично на заряд аккумуляторов. Обычно периоды низкого потребления бывают ночью и иногда днем, и в эти периоды аккумуляторы должны заряжаться. Зарядное устройство ББП автоматически регулирует зарядный ток аккумулятора в зависимости от допустимого потребления и текущей нагрузки сети.

Одновременно вы получаете систему бесперебойного питания, которая будет работать в периоды отключения основного электропитания, защищая всех ответственных потребителей в вашем доме.
В каждом конкретном случае наши специалисты произведут все необходимые расчеты и подберут наиболее подходящее оборудование именно для вашего случая.

Часто задают вопрос, можно ли в таком режиме сэкономить на разнице в ночных и дневных тарифах на электроэнергию — то есть ночью заряжать аккумуляторы, а днем их разряжать. Ответ — нет. В таком режиме аккумуляторы работают в тяжелых цикличных режимах, срок их службы, в зависимости от типа и качества аккумуляторов, а также настроек системы — от 200 до 1500 циклов. Поэтому вы на разнице тарифов сэкономите гораздо меньше, чем вам придется заплатить за преждевременную замену аккумуляторной батареи. 

Описанные выше режимы работы могут обеспечить инверторы с зарядным устройством Steca Xtender, SMA Sunny Island / Backup, Rich Electric CombiPlus и, с некоторыми ограничениями, Xantrex XW. Обычно система после установки требует тонкой настройки, произвести которую под силу только специалисту. Поэтому настоятельно рекомендуем заказывать наше оборудование с установкой сертифицированными специалистами. Пожалуйста, обратитесь к нам за рекомендациями, или закажите установку нашим специалистам. Тем самым вы избежите многих проблем и получите оптимальные режимы работы оборудования, продлите жизнь аккумуляторам и, как результат, получите удовлетворение от своей покупки.

Рекомендуемые нами инверторы выгодно отличаются от более простых ББП, которые могут обеспечить максимальную мощность на выходе только в пределах своей мощности. Очень часто в рекламе таких ББП заявлено, что они «умеют повышать мощность сети». Однако, вреда от такого «повышения» больше, чем пользы. Например, популярные бюджетные ББП «МАП Энергия» могут переключаться на работу от аккумуляторов при превышении мощности потребления выше заданной. То есть, если есть ББП МАП Энергия мощностью 9 кВт, а на входе в дом ограничение 5 кВт, то при превышении мощности потребления 5 кВт ББП переключится на работу от аккумуляторов, и обеспечит до 9 кВт мощности. Такой режим приводит к огромным скачкам тока аккумуляторов — от 0 до максимального, при этом нагрузка переключается с сети на аккумуляторы при максимально возможной для работы от сети (т.е. в рассмотренном примере, 5 кВт). Это ведет к:

1. повышенному износу реле переключения, которое вынуждено коммутировать большие токи
2. к быстрому разряду и повышенному циклированию аккумуляторных батарей, так как они должны разряжаться при высокой нагрузке даже при наличии сети
3. скачкам напряжения на нагрузке, а также возможному перерыву в электроснабжении, которое может вести к отключению, например, компьютеров

При работе рекомендуемых нами ББП отключения от сети не происходит, переключений нет, добавление мощности от аккумуляторов происходит в плавном режиме. Разряд аккумуляторов происходит только в моменты превышения мощности током, эквивалентным не полной мощности нагрузки, а разнице между мощностью нагрузки и мощности сети.

Комплект для повышения мощности имеющейся системы электроснабжения

Некоторые типовые комплекты для повышения мощности сети приведены в разделе «Повышение мощности сети» нашего каталога. Ниже приведен только один из примеров комплектации системы резервного электроснабжения с добавлением мощности. Такая система используется при небольшой мощности источника энергии (ограничение электрических сетей на подключаемую мощность, недостаточная мощность генератора). Бесперебойная работа системы электроснабжения при подключении потребителей с высокой мощностью будет обеспечиваться за счет включения в работу ББП и энергии, запасенной в аккумуляторах. При добавлении в систему солнечных батарей и/или ветрогенераторов возможно улучшить режимы работы системы и увеличить периоды работы в режиме добавления мощности, так как возобновляемые источники энергии могут заряжать аккумуляторы даже в периоды повышенного потребления энергии нагрузкой, когда вся энергия от сети идет на питание нагрузки, а не на заряд аккумуляторов.

В системах повышения мощности рекомендуется использовать AGM аккумуляторы глубокого циклирования (например, типа Prosolar R-D.

Инверторы Xtender, CombiPlus, Sunny Island позволяют добавить мощность инвертора к мощности сети. То есть, если у вас есть ограничение в 5 кВт на подключаемую мощность, то на выходе системы с инвертором XTH 6000 можно получить до 11 кВт мощности. У инверторов Xantrex XW есть ограничение при работе в режиме добавления мощности — для них нужно выставлять временной интервал, в котором активируется этот режим, и в это время аккумуляторы не заряжаются, даже если нагрузка меньше, чем установленное ограничение по потреблению от сети.

При параллельном соединении указанных инверторов возможно кратное увеличение пиковой мощности нагрузки.

Если аккумуляторы в пиковые часы успевают разряжаться более, чем на 20%, и это происходит регулярно, то в системе необходимо применять гелевые аккумуляторы (обычные или с трубчатыми электродами типа OPzV).