Уровень заряда (SoC) показывает, сколько энергии осталось в батарее, глубина разряда (DoD) — сколько уже израсходовано. Обе цифры есть в приложении инвертора и в даташите, на них же ссылаются условия гарантии, и от них зависит, сколько киловатт-часов вы реально получите от накопителя. На примере SE-F5 разберём, как считать полезную ёмкость и какой резерв SoC оставлять на случай отключения, а заодно объясним, почему показания на экране иногда прыгают.
Уровень заряда (SoC) говорит, насколько батарея полна, глубина разряда (DoD) — какая часть её ёмкости уже использована. Это одна и та же батарея, описанная с двух сторон: при SoC 70% израсходовано около 30% ёмкости, то есть DoD равен 30%. В упрощённой модели:
SoC (%) + DoD (%) = 100%
С этими двумя цифрами проще сравнить полезную ёмкость разных моделей и прикинуть, сколько дом продержится при отключении сети. И меньше шансов спутать номинальную ёмкость с той энергией, которой можно пользоваться каждый день.
SoC — это оценка оставшейся в батарее энергии в процентах от полного заряда, каким его считает система.
Слово «оценка» здесь не случайно. BMS не может заглянуть внутрь ячейки и пересчитать оставшуюся энергию. Она вычисляет SoC по току, напряжению и температуре через модель батареи, а точность зависит от калибровки, баланса ячеек, возраста и условий работы.
Для владельца SoC — самая полезная цифра на каждый день: сколько энергии в батарее ещё есть.
DoD — доля ёмкости, отданная при разряде. Если полная батарея отдала 60% отслеживаемой ёмкости, глубина этого разряда 60%, а SoC остался около 40%.
Через DoD производители задают рекомендуемое рабочее окно. Батарея с рекомендуемым DoD 90% рассчитана на то, чтобы отдавать до 90% номинальной энергии в оговорённых условиях, а остаток держать как резерв: он защищает ячейки и оставляет BMS запас для служебных функций.
Чем выше DoD, тем больше полезной энергии с той же номинальной ёмкости. Но правило «чем выше, тем лучше» здесь не работает: вместе с DoD смотрят на ресурс в циклах, условия гарантии, ограничения по мощности и стратегию резерва.
Соотношение SoC и DoD в цифрах:
| Состояние батареи | SoC, примерно | DoD, примерно |
|---|---|---|
| Полностью заряжена | 100% | 0% |
| Израсходована четверть | 75% | 25% |
| Израсходована половина | 50% | 50% |
| Израсходовано четыре пятых | 20% | 80% |
| Израсходовано девять десятых | 10% | 90% |
В процентах всё просто. С реальной энергией сложнее: ёмкость батареи меняется с температурой, мощностью нагрузки, возрастом и потерями в системе. Зимой холодная батарея при том же SoC отдаст заметно меньше киловатт-часов, чем летом.
Номинальная ёмкость — паспортная цифра, измеренная в заданных условиях теста. Полезной называют ту часть, которую можно использовать в разрешённом рабочем окне.
Упрощённая оценка:
Полезная ёмкость = номинальная ёмкость × разрешённый DoD
Возьмём SE-F5: 51,2 В, 100 А·ч, номинальная ёмкость 5,12 кВт·ч, рекомендуемый DoD 80%.
5,12 кВт·ч × 0,80 = 4,096 кВт·ч
Округлённо 4,1 кВт·ч на модуль. Два таких модуля параллельно дают 10,24 кВт·ч номинала, из них полезных 10,24 × 0,80 = 8,192 кВт·ч, то есть примерно 8,2 кВт·ч. Так и читается любая пара «номинальная / полезная ёмкость» в даташите.
До розеток дойдёт ещё меньше: у инвертора и проводки есть потери. Время работы в резерве зависит ещё и от ограничений инвертора и от того, как ведёт себя нагрузка.
В гибридных инверторах Deye можно задать минимальный резерв SoC. Если минимум выставлен на 20%, в штатной работе система прекращает разряд на нагрузку около этого уровня, а остаток бережёт для резервного питания или защиты батареи, смотря какой режим выбран.
У инверторов серий SG вроде SUN-6K-SG05LP1 или SUN-12K-SG04LP3 нижнюю границу задаёт порог отключения (Shutdown) в настройках батареи в процентах SoC, а рабочий резерв на каждый интервал суток — целевой SoC в расписании работы по времени суток (Time of Use). Рядом с порогом отключения стоят порог предупреждения о низком заряде (Low Batt) и порог перезапуска (Restart) — уровень SoC, при котором работа возобновляется после отключения.
Большой резерв надёжнее на случай аварии сети, но уменьшает ёмкость, доступную для экономии по ночному тарифу или для собственного потребления от панелей. Маленький резерв каждый день отдаёт больше энергии, зато к моменту внезапного отключения в батарее может почти ничего не остаться.
Настройка зависит от того:
Это скорее стратегическое решение, чем техническая настройка: у больницы резерв будет один, у дома, который экономит на ночном тарифе, — совсем другой.
Цикл — не обязательно один проход от 100% до 0%. Наработку батареи считают в эквивалентных полных циклах: два разряда по 50% в сумме дают примерно один полный цикл.
Глубокий разряд обычно нагружает ячейку сильнее мелкого, но универсального «идеального» DoD для всех литиевых батарей нет. На старение влияют химия, конструкция ячейки, температура, скорость заряда и разряда (C-rate), время, проведённое при высоком SoC, и алгоритмы управления.
Поэтому сравнивать ресурс разных моделей можно только с учётом условий теста. Например, для SE-G5.1-PRO-B Deye указывает рекомендуемый DoD 100% и приводит ресурс ≥6000 циклов при 25 °C, скорости заряда и разряда 0,5C и остаточной ёмкости 70%. Как читать эту строку даташита и во что превращаются «6000 циклов» на практике, разобрано в статье о ресурсе аккумулятора.
Это касается и минимального SoC в настройках инвертора. Если батарея каждый вечер разряжается до порога, то чем он выше, тем мельче суточный цикл и тем меньше эквивалентных полных циклов набегает за год. Но у LiFePO4 зависимость ресурса от глубины разряда слабая, поэтому резерв выбирают под свои отключения, а не ради ресурса. Хотите беречь батарею — проще взять ёмкость с запасом: тот же суточный расход даст меньше циклов.
Иногда SoC на экране прыгает на несколько процентов вверх или вниз. Обычно это случается после перезапуска или калибровочного цикла, иногда при смене температуры. Энергия при этом не появилась и не исчезла: BMS уточнила свою оценку. Что могло её сдвинуть:
Калибровать батарею стоит так, как написано в инструкции. Устраивать литиевой батарее принудительный глубокий разряд ради «сброса» показаний не нужно, если этого прямо не требует штатная процедура.
Считать 0% на экране пустой ячейкой. Ноль на экране — это нижняя граница, заданная системой, а не ячейка без остатка электрохимической энергии. Ниже остаётся скрытый защитный запас, который бережёт ячейки от повреждения.
Сравнивать номинальную ёмкость с энергией в розетке. Батарея на 10 кВт·ч не обязательно отдаст приборам 10 кВт·ч. Между ними DoD, КПД преобразования, собственное потребление системы, температура и старение.
Менять пороги, не заглянув в гарантию. Работа вне рекомендованных настроек может отразиться на характеристиках и безопасности, да и гарантия окажется под вопросом. Спорные моменты лучше обсудить с монтажником или поставщиком.
Забывать про мощность. Энергия в кВт·ч говорит, как долго батарея протянет нагрузку. Мощность в кВт — сможет ли она эту нагрузку вообще потянуть. Энергии может хватать на несколько часов, а большой пусковой ток батарея всё равно не выдаст.
SoC говорит, сколько осталось сейчас, DoD — какую долю ёмкости вы используете. Вместе с полезной ёмкостью, мощностью и КПД они показывают, на что система способна в реальности. Резерв на отключения считайте от полезной ёмкости с учётом минимального SoC, а не от цифры на шильдике.
Источник: блог Deye (State of Charge vs Depth of Discharge: A Practical Guide). Перевод и адаптация для российских условий — deye.shop.
SoC — сколько заряда осталось в батарее, DoD — сколько уже израсходовано. В упрощённой модели они дают в сумме 100%: при SoC 30% глубина разряда равна 70%.
Номинал 5,12 кВт·ч при рекомендуемом DoD 80% даёт 5,12 × 0,8 = 4,096 кВт·ч, округлённо 4,1 кВт·ч на стороне батареи. До розеток дойдёт меньше из-за потерь инвертора и проводки, а если в инверторе задан резерв SoC, часть энергии останется в батарее на случай отключения.
Универсальной цифры нет. Если сеть пропадает часто и надолго, резерв держат выше. Если отключений почти не бывает и батарея нужна для экономии на тарифе, его снижают. Но за пределы, которые рекомендует производитель, выходить не стоит: это отражается на ресурсе и безопасности, а ещё может стоить гарантии.
BMS не измеряет остаток энергии напрямую, а оценивает его по току, напряжению и температуре. После перезапуска или балансировки ячеек, а иногда просто при смене температуры, оценка уточняется, и цифра на экране может сдвинуться на несколько процентов. Энергия при этом никуда не делась.
Конфигуратор посчитает инвертор и ёмкость накопителя по вашим цифрам, инженер ответит на вопросы.
