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特斯拉Powerwall和逆变器综述

杰森·斯瓦克

>电池存储>最好的电池系统>特斯拉Powerwall和逆变器综述

特斯拉能源公司(Tesla Energy)的Powerwall锂电池系统在太阳能领域产生了巨大影响,并将家庭储能推向了主流。特斯拉在6年前发布了第一代Powerwallbeplay全站App,这让储能界大吃一惊。这是独一无二的DC-coupled电池的容量要小得多,只有6.4千瓦时,是第一个家用高压电池。相比之下,2016年发布的第二代Powerwall 2(我们在本文中回顾了这款产品)的存储容量增加了一倍多,并包含一个集成的电池逆变器充电器,使其具有更大的功率和灵活性。特斯拉家用电池系列的最新版本是2021年5月首次发布的新款Powerwall+ (plus)。新的Powerwall+本质上是Powerwall 2电池系统与集成太阳能逆变器使它成为一个完整的beplay全站App一体化的beplay全站App太阳能储存系统。

Powerwall的价格在2018年底上涨至1万澳元(合7400美元)。令人惊讶的是,在2020年又出现了两次价格上涨,将价格提高到大约1.1万澳元。这可能是由于最初的价格打折,以拉动销售,填补特斯拉Gigafactory的产能。第一款Powerwall的售价为7200美元,存储容量为6.4千瓦时,Powerwall 2每千瓦时仍提供20%的价格折扣,与大多数其他产品相比具有竞争力交流耦合电池系统


Powerwall 2主要特点及规格

特斯拉Powerwall 2

特斯拉Powerwall 2

  • 13.5kWh可用存储容量

  • 集成逆变器/充电器的交流耦合电池

  • 额定功率= 5kW连续功率,7kW额定峰值功率#

  • 先进的液体热管理系统

  • 70%保留容量的10年保修*

  • 价格:7400美元,11000澳元加上备份网关2 1800美元**

*基于写作时所获得的信息。* *可能发生变化。不包括安装劳动力,太阳能逆变器,电池板,或额外的组件。beplay全站App

#峰值输出可通过软件更新提高评级-详情如下

看到完整的特斯拉Powerwall datasheet


Powerwall Plus主要特点及规格

特斯拉Powerwall + (+)

特斯拉Powerwall + (+)

  • 13.5kWh可用存储容量

  • 带集成逆变器/充电器和太阳能逆变器的交流耦合电池beplay全站App

  • 最大太阳能容beplay全站App量12.9kW

  • 电网额定功率= 5.8kW连续,峰值额定输出功率7.6kW

  • 离网额定功率= 7kW连续,10kW峰值额定输出

  • 先进的液体热管理系统

  • 70%保留容量的10年保修*

  • 价格:11000美元- TBA -可能需要备份网关**

  • 只在美国有,在澳大利亚没有

*基于写作时所获得的信息。**可能会更改。不包括太阳能电池板,额外的组件,或beplay全站Appbeplay体育.apk安装。

看到完整的特斯拉Powerwall+(plus)规范数据表


电池成本比较

看到详细的锂电池储存成本指南-特斯拉Powerwall 2与包括比亚迪、LG RESU、Powerplus Energy和SimpliPhi在内的领先锂基电池相比,加上Zenaji和千瓦实验室的高循环寿命钛酸锂电池系统。

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特斯拉锂NMC电池

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Powerwall所用的锂电池是在特斯拉位于内华达州的巨型制造工厂Gigafactory生产的。Powerwall使用了与华为合作开发的锂NMC(镍锰钴)电池松下类似于特斯拉电动汽车中使用的锂NCA电池。最初的Powerwall 1使用更小、更常见的18650大小的电池,而此处回顾的Powerwall 2则使用直径为21mm、长度为70mm的更大的21-70电池。较大的电池有几个优点,包括更高的能量密度和更长的运行时间。

与第一款Powerwall相比,Powerwall 2的设计更紧凑、更易于操作和安装。第一个Powerwall的光滑曲线已经不复存在,取而代之的是一个更实用的矩形形状,两侧都有通风冷却,还有一个亮绿色的LED条。有趣的是,它的一侧还有一个简单的开/关开关。它仍然重达120公斤,绝对不轻,不过谢天谢地,它现在可以安装在地面上,也可以安装在墙上。IP等级(天气等级)仍然高达IP56,但仍应安装在有遮蔽的位置,如车库或车库,并尽可能避免阳光直射。热量和电池不能很好地结合在一起。


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电池逆变器包括

Powerwall是一个交流电池,这意味着它有一个集成的交直流逆变器/充电器。这既有优点也有缺点;然而,它的一个主要优点是可以很容易地将现有的太阳能装置改装到家庭中。beplay全站App因为它有一个内置的逆变器,它甚至可以安装在没有太阳能,只用于备用电源的目的。beplay全站App

逆变器额定功率中等,连续输出5kW,峰值输出7kW。功率输出通常很适合满足一般家庭的要求,通常有几个大功率电器同时运行。7kW的峰值额定功率合理,但只能维持10秒的峰值输出;这意味着它只适合短暂的电涌(启动),不适合离网安装。

特斯拉Powerwall 2电池规格-形象归功于特斯拉

特斯拉Powerwall 2电池规格-形象归功于特斯拉

通过软件更新提高功率输出

在2021年早些时候,特斯拉宣布了一项新的软件更新,可以在一些较新型号的Powerwalls上将连续和峰值额定功率提高50%。但是,增加的功率仅在环境温度高达30℃时可用。这是在分析多年的运行数据并确定没有有害影响后实现的。一些10kWh以上的竞争电池系统可以输出高达8kW的连续和10kW+的浪涌,因此特斯拉Powerwall有一些隐藏容量是不足为奇的。

对于更高的功率要求,可以同时安装多个Powerwalls,实现更高的功率输出。特斯拉最近的一份声明批准了Powerwall用于离网系统,前提是两辆Powerwall同时安装在现场。看到更多离网太阳能发电系统beplay全站App在这里。

液体冷却的

特斯拉Powerwall仍然是市场上唯一一个集成了液体热管理系统的电池系统,使其能够在-20到+50°C的大范围温度下工作。尽管,像大多数锂电池系统一样,它仍然可能在环境温度超过40°C时降低或减少功率输出。对大多数锂离子电池来说,功率降额是很常见的,但特斯拉的液体冷却技术使Powerwall在高负载和快速充电时排出更多热量,从而延长使用寿命,在更高温度下表现更好。

低温性能

热管理系统还能使电池电荷在温度零度以下这是许多其他锂电池严重降低充电率的时候。锂电池在5°C以下不能正常充电,因为阳极扩散速率降低在这里了解更多. 然而,Powerwall可以在低温下预热电池,它称之为预处理-“当温度低于冰点时,启动预调节并加热Powerwall,以提高充电性能”。Powerwall通常会使用电网电源来预热电池,但在停电时,它也可以使用一些存储的能量来加热电池。然而,如果电池已经处于低电量状态,这就有问题了。

多个Powerwalls更大的存储需求

Powerwall 2可以堆叠更多的存储容量-每阶段最多3个模块

Powerwall 2可以堆叠更多的存储容量-每阶段最多3个模块

对于更大容量的系统,Powerwall具有分体式或三段式安装的能力,多达9个电池模块可以串联在一起。然而,在这些更复杂的安装中需要额外的Gateway单元。每相最大容量为3个Powerwalls。


需要额外的太阳能逆变器beplay全站App

Powerwall 2是一个交流电池(交流电输入和输出),因此,为了与太阳能电池板一起工作,Powerwall系统需要一个单独的beplay全站Appbeplay全站App太阳能逆变器(请参阅下图)。这样做的一个优点是,太阳能逆变器可以是“几乎”任何型号,因为它独立于Powerwall运行。beplay全站App

交流电池系统可以很容易安装改造但与普通的直流电池系统相比,它们的效率略低。beplay全站App这是由于损失转换从直流到交流电源——首先,太阳能直流转换为交流的太阳能逆变器,然后回直流储存在电池,最后回到交流时所需的设备(通常是3 - 4%的损失在beplay全站App每个转换)。这加起来大约有90%的往返效率,而普通的往返效率约为96%DC-coupled电池

特斯拉Powerwall 2与普通太阳能逆变器的交流耦合基本布局图beplay全站App

特斯拉Powerwall 2与普通太阳能逆变器的交流耦合基本布局图beplay全站App


特斯拉太阳能beplay全站App逆变器

*2021年新增*

特斯拉在业内率先发布了一串beplay全站App太阳能逆变器具有液体热管理系统。这是第一次beplay全站App太阳能逆变器从特斯拉能源和典型的特斯拉形式,他们没有跟随大多数逆变器制造商,并专注于新的创新。

逆变器有两种尺寸,3.8kW和7.6kW,目前仅在美国销售。为了满足严格的美国法规,它采用了所有最新的安全功能,包括快速关机、电弧故障和接地故障保护。

逆变器的规格令人印象深刻,特别是在更大的7.6kW型号上包含了四个MPPT(最大功率点跟踪器)。这使得四个独立的太阳能板串能够相互连接并独立运行;beplay体育.apkbeplay全站App这对于安装在多个方向的面板的屋顶非常重要,也非常适合使用特斯拉太阳能瓦屋顶系统的屋顶。beplay全站App相比之下,大多数额定功率达6kW的太阳能beplay全站Appbeplay 竞技逆变器都有两个MPPT,并且只能使用两个独立的面板串运行。有一些单相但特斯拉的逆变器是仅有的两款具有4倍MPPT的逆变器之一,另一款是新的台达H8E和H10E逆变器。其他功能包括低60V的串启动电压和宽60V至480V的运行电压(MPPT),以及最大13A的额定电流,这非常适合更强大的400W至500W的太阳能电池板,目前正在释放。beplay体育.apkbeplay全站App根据电压和电流额定值,我们确定最大太阳能容量可能高达16kW,或4kW / MPPT,然而beplay全站App特斯拉太阳能beplay全站App逆变器datasheet(数据表)规定最大直流/交流比为1.4,相当于10.64kW太阳能。为了遵守严格的美国快速关闭要求,特斯拉还发布了一种专用的屋顶安装太阳能快速关闭装beplay全站App置,该装置在太阳能逆变器数据表中有规定。

新型特斯拉太阳能逆变beplay全站App器

特斯拉太阳能逆变器内部。beplay全站App

特斯拉逆变器规格- 4 × mppt与工作电压范围60V - 480V。

特斯拉Powerwall电池可以交流耦合与任何品牌的太阳能逆变器,虽然beplay全站App当与新的特斯拉太阳能逆变器,它允许通过一个共同的应用程序界面完整的系统监测和控制。它还提供空中更新,就像其他特斯拉产品一样。特斯拉逆变器还有12.5年的制造商保修期,比大多数竞争逆变器制造商提供的行业标准10年保修期长2.5年。


特斯拉动力墙3

虽然它不叫Powerwall 3,新款Powerwall+ (Plus)下面所描述的情况已经出现,并且与我们近两年前在这一回顾中所报道的情况非常相似。引文:“考虑到这么多选择混合太阳能beplay全站App储能系统在一个完整的单元中同时具有太阳能逆变器和电池逆变器,我猜特斯拉beplay全站App可能会朝这个方向发展,并提供一个集成太阳能逆变器的一体化电源墙。多功能一体式系统使安装更加容易,安装所需空间更少。例如人民币的技术、Sonnen、Senec和阿尔法ESS为一体化系统提供备用电源和额外电源直通的权力作为标准。我预计下一代Powerwall 3将朝着同样的方向发展,并提供完整的太阳能/电池/备份解决方案。”beplay全站App

Powerwall+太beplay全站App阳能电池系统

在几个月前的一次挑逗之后,特斯拉正式将新的Powerwall+(Plus)列入了排行榜美国特斯拉的网站有一些令人印象深刻的规格。成功的Powerwall 2已经上市5年了,只是对可用容量和重量做了一些微小的调整。毫不奇怪,新的Powerwall+是基于Powerwall 2平台,并集成了特斯拉beplay全站App太阳能逆变器创建一个完整的一体化系统。虽然存储容量保持在13.5kWh,但额定功率已大幅增加,以满足专用离网和备用用途。在离网模式下,额定功率从5千瓦连续和7千瓦峰值提高到7千瓦连续和10千瓦峰值。电网额定功率也略有增加,连续功率为5.8kW,峰值功率为7.8kW。

特斯拉Powerwall +规范

特斯拉Powerwall +规范

集成太阳能逆变器是相同的7.6beplay全站App千瓦单位上面描述,但重新包装,以适应Powerwall的形式因素。太阳能逆beplay全站App变器的特点是四个独立的字符串输入或MPPT的操作与四个不同的太阳能电池板串。beplay体育.apk根据规范,我们确定太阳能逆变器可以运行一个相当大的16kW屋顶太阳能阵列,使用多达40个现代4beplay全站App00W太阳能电池板,或每串10个电池板。beplay体育.apk然而,特斯拉数据表指定的最大太阳能直流与交流比为1.7,这相当于最大12.9kW。beplay全站App

特斯拉Powerwall+系统布局和配置选项-Image credit Tesla

特斯拉Powerwall+系统布局和配置选项-Image credit Tesla

根据特斯拉系统布局图,新的Powerwall+可与或不与额外的备用网关2一起使用。目前尚不清楚备份网关是否需要全功耗监控、控制和电网隔离,或者这些功能是否也内置在新的Powerwall+中。

备份网关

如果没有附加电源,Powerwall 2不能作为备用电源或UPS备份网关. 新的备用网关2大约1800美元,可作为家庭能源管理系统和通信枢纽。在停电的情况下,它还将备用电路与电网隔离,并使系统能够在“离网”模式下运行。网关还提供高级监控选项和基于时间的控制。

对于那些希望购买Powewall并脱离电网的用户,其设计仅适用于在脱离电网(备用)模式下短时间运行(直到电池耗尽),但是,其设计不适用于专用的脱离电网电源系统。如果有人计划使用Powerwall或类似的东西将其从电网中带回家,我会推荐读这篇文章首先,在考虑切断电网之前。

典型的系统布局与Powerwall和太阳能逆变器供电的家庭-形象信贷特斯拉beplay全站App

典型的系统布局与Powerwall和太阳能逆变器供电的家庭-形象信贷特斯拉beplay全站App

新网关2

特斯拉在2018年11月宣布了一个新的备份网关2,在许多新功能中,它也比旧的灰色备份网关盒更美观。新网关的改进包括更高速度的4G通信,更大控制的三相操作,以及更精确的CT监测。所有这些都比旧网关小30%,也更轻。请参见完整备份网关2这里的规范

特斯拉Powerwall 2和新的备份网关

特斯拉Powerwall 2和新的备份网关

争议

特斯拉是一家具有颠覆性和创新性的公司,在发布前的最后一刻对其产品进行了几次更改。这可能是由于许多原因,包括通过巧妙的PR策略提高公众的兴趣,但也可能存在不可预见的技术和工程困难,需要在发行前解决。这造成了一些问题,特别是在Powerwall 2的情况下,一些太阳能安装人员安装了直流Powerwall兼容系统,却被告知beplay全站App直流耦合的该版本将不会发布。

特斯拉能源的目标是专注于安全、质量和客户服务。这种商业模式使特斯拉成为世界上最大的公司之一,而不是通过积极的产品推广,而不是通过产品发布。客户和媒体只是为他们推广它。很聪明!

担保

Powerwall保修期为10年,最小保留容量为70%(仅限太阳能自用和备用使用),比原Powerwall 1保修期好很多。beplay全站App然而,如果使用太阳能和低电价(非高峰)能源充电,那么beplay全站App“每日”循环次数可能大于一次,这可能会增加电池的退化。这就是关于“操作限制”的保修细节生效的地方——请参阅下图。“总吞吐量”是电池交流输出的总能量,为37.80 MWh。这相当于大约80%的电池容量,即10.5千瓦时,每天都在放电。然而,由于许多家庭不需要在温和的天气完全放电电池,并考虑到建筑空置的时间,这通常不太可能发生在现实世界的情况下。

请记住,随着时间的推移,所有电池在充电和放电时都会慢慢降低容量,这是电池老化(退化)过程的正常部分。锂(NMC)电池通常在10年后具有60%至70%的保留容量。一些锂电池化学制品,如LFP和LTO,规定了较低的降解率,但前期成本较高,因此需要平衡成本/效益。在这里看到完整的Powerwall保修细节.

保修的第一部分-Powerwall 2-请与制造商联系,了解最新的保修详细信息

保修的第一部分-Powerwall 2-请与制造商联系,了解最新的保修详细信息


性能和生命周期

像特斯拉Powerwall,大多数锂电池系统有10年保修保证电池将保留至少70%的原始能力经过10年期间或之后一定数量的能源吞吐量——一个特定的能量——这是充放电Powerwall 37.8兆瓦时。

由于大多数锂电池在市场上只有3到4年的时间,真实世界的性能和电池降解率随时间的变化是很难确定的。电池的降解取决于许多因素,包括操作温度、放电深度、总循环次数和充电速率。幸运的是,独立ITP可再生能源锂电池测试中心在堪培拉,澳大利亚一直在对包括特斯拉Powerwall在内的各种电池进行加速测试,并取得了一些非常有趣的结果。

最新的Powerwall电池性能来自ITP的可再生能源电池测试中心

更新-在加速测试中,Powerwall在2110次循环后的退化率为21%(或5.8年,每天一个循环),大致与预期一致。按照这个速度,如果我们推断产能损失,10年后的总退化约为38%,超出了30%的保修限制。然而,加速测试制度是极端的,超出了正常的电池循环率预期在现实世界的条件。该测试还使电池在特斯拉规定的保修条件(如上)之外运行。考虑到这一点,我有信心Powerwall在正常情况下使用10年后能够满足保修要求。

注意,ITP测试在每个循环期间将电池循环至完全放电状态,这在实际情况中并不常见,因为根据太阳能发电量(可能不足以达到完全充电)和可能无法完全放电电池的每日能耗,最低充电状态每天都会发生变化,例如在周末或假日期间。beplay全站App


总结

Powerwall 2监控应用

Powerwall 2监控应用

特斯拉Powerwall是一项令人印象深刻的工程,它是市场上最受欢迎的电池系统之一也就不足为奇了。通过将Powerwall设计为交流电池,它可以独立于太阳能逆变器运行,并与大多数新的或现有的太阳能系统兼容。beplay全站App然而,与许多混合逆变器, Powerwall内置的逆变器在停电时无法将自己与电网隔离或“隔离”,需要额外的特斯拉网关提供备用电源。至于离网使用,Powerwall并不是专门为其设计的离网装置,但特斯拉最近发布的一项公告批准了离网使用,前提是两个Powerwall同时安装在现场。

在我们的完整的太阳能电池回beplay全站App顾在美国,Powerwall 2是市场上性价比最高的交流电池系统,其容量为13.5kWh,适合大多数大型现代家庭使用。这也是唯一一个合并的电池液体冷却这意味着它可能比其他电池更耐用,尤其是在极端气候下。

Powerwall拥有10年保修期,并以耐用的特斯拉电动汽车电池为基础,是一款设计精良的电池系统,目前已被证明是一款高性能电池。尽管由于目前的供应问题,你可能要等3-6个月才能买到。


替代电池选项

新的Powerwall+(plus)目前在美国以外的地区无法提供,但有许多替代方案混合储能系统包括电池和性价比高的产品,另外许多产品还包括一个太阳能逆变器,在一个完整的单元中具有备用功能。对于beplay全站App离网安装时,我们建议使用知名的专用交流或直流耦合之一离网太阳能系统beplay全站App它包含了一些专为离网太阳能系统设计的功能。beplay全站App

参阅一些可供选择的电池储能系统(BESS)。单击“图像”查看完整详细信息


商业规模的特斯拉Powerpack

大型特斯拉100kWh Powerpack模块

大型特斯拉100kWh Powerpack模块

特斯拉能源公司还拥有大规模的Powerpack模块,可用于公用事业规模和商业能源存储。100kWh的Powerpack(参考图片)由多个较小的电池单元组成,可通过模块化系统轻松连接在一起,形成多个MWh的能量存储。每个Powerpack的成本约为50K澳元,这是大规模存储的突破性价格。

电池回收

与易于回收的普通铅酸电池相比,Powerwall中使用的复杂锂电池的回收存在一些挑战。然而,许多研究和开发正在进行中。美国锰公司(AMI)最近的一项突破,在从锂NMC电池中提取原材料以供重复使用方面显示了非常好的结果。在Powerwall中使用的锂NMC电池更难回收,但特斯拉声称,一旦体积增加,它将是可行的。由于大多数特斯拉锂电池仍在使用,预计使用10年以上,没有足够的废旧电池可用来完善回收过程。

了解更多关于电池回收在我们详细的太阳能电池回beplay全站App顾


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