เมื่อบ้านสองหลังติดตั้งแบตเตอรี่ 10 kWh เหมือนกัน เป็นเรื่องน่าคาดหวังว่าจะได้ผลลัพธ์เหมือนกัน แต่ระบบแรกอาจเริ่ม discharge ทันทีที่ solar production ต่ำกว่า household demand ขณะที่ระบบที่สองเก็บพลังงานบางส่วนไว้สำหรับช่วงราคาสูงกว่าในเวลาต่อมาของวัน หากออกแบบและตั้งค่าเพื่อ backup ก็อาจรักษา reserve ไว้สำหรับ outage ด้วย
เมื่อถึงช่วงต้นเย็น แบตเตอรี่ลูกหนึ่งอาจใกล้ระดับ reserve แล้ว ขณะที่อีกลูกยังมีพลังงานพร้อมใช้งาน ความจุทางกายภาพของทั้งสองไม่ได้ต่างกันเลย มันแค่ทำตามคำสั่งต่างกัน
ความจุไม่ใช่ตารางการทำงาน
Capacity ซึ่งวัดเป็น kilowatt-hours อธิบายว่าแบตเตอรี่เก็บพลังงานได้มากเท่าไร Power ซึ่งวัดเป็น kilowatts อธิบายว่ามันส่งมอบพลังงานนั้นได้เร็วแค่ไหน U.S. Department of Energy ปฏิบัติต่อสิ่งเหล่านี้เป็นสเปกแยกกัน เพราะตอบคำถามต่างกัน แบตเตอรี่อาจเก็บพลังงานพอให้เครื่องใช้หลายอย่างทำงานได้เมื่อมองตามเวลา แต่ยังไม่สามารถรองรับทุกเครื่องพร้อมกันได้ หากความต้องการรวมเกิน power rating ของมัน
ตัวเลข capacity ที่ถูกอ้างถึงก็สำคัญเช่นกัน Nominal capacity, usable capacity และ energy delivered after conversion ไม่ได้อธิบาย boundary เดียวกันทุกประการ คำแนะนำด้านแบตเตอรี่ของรัฐบาลออสเตรเลีย ระบุว่า usable capacity ต่ำกว่า total capacity และพลังงานบางส่วนสูญเสียไประหว่าง charging และ discharging ตัวเลขแบตเตอรี่ต้องถูกวางบนฐานเดียวกันก่อนเปรียบเทียบ
เมื่อตัวเลขเหล่านั้นชัดเจน คำถามที่เหลือคือเชิงปฏิบัติการ: ระบบควรทำอะไรกับพลังงานที่มีอยู่
ทำไมจังหวะเวลาจึงเปลี่ยนผลลัพธ์
หนึ่งในหน้าที่พื้นฐานของแบตเตอรี่บ้านคือทำให้ไฟฟ้าพร้อมใช้ในเวลาอื่น ระบบโซลาร์อาจผลิตพลังงานมากกว่าที่บ้านต้องการช่วงเที่ยง แล้วผลิตได้น้อยหรือไม่ได้เลยหลังพระอาทิตย์ตก แบตเตอรี่นำส่วนหนึ่งของ surplus กลางวันนั้นไปสู่ช่วงเย็น
โหมด self-consumption พื้นฐานมักตามสิ่งที่เกิดขึ้นตอนนี้ เมื่อ solar production สูงกว่า household demand แบตเตอรี่ charge เมื่อ demand สูงกว่า solar production มัน discharge สิ่งนี้ลด grid imports ได้ แต่อาจใช้พลังงานที่เก็บไว้ก่อนช่วง tariff ที่แพงกว่าจะเริ่ม
กลยุทธ์แบบ time-based อาจเก็บแบตเตอรี่ไว้สำหรับชั่วโมงต่อมา นั่นไม่ได้ทำให้ทุก kilowatt-hour มีค่ามากขึ้นในทุกตลาด ผลลัพธ์ขึ้นกับ tariff และ load pattern ของครัวเรือน มันเปลี่ยน schedule เพื่อให้พลังงานที่เก็บไว้พร้อมสำหรับวัตถุประสงค์อื่น
Backup สร้าง trade-off อีกแบบ ใน backup-capable system ที่ตั้งค่าให้ทำงานระหว่าง outage reserve ที่สูงขึ้นทำให้มีพลังงานพร้อมใช้มากขึ้นหากโครงข่ายล้มเหลว Reserve เดียวกันทำให้ capacity สำหรับ self-consumption หรือ tariff management ในชีวิตประจำวันน้อยลง คำแนะนำของรัฐบาลออสเตรเลีย ทำ boundary นี้ให้ชัดเจน: ไม่ใช่ battery system ทุกแบบจะให้ backup ได้ และระบบที่ทำได้ต้องตั้งค่าสำหรับมัน
ทางเลือกเหล่านี้มักถูกอธิบายว่าเป็น battery dispatch มันไม่ได้แยกจาก capacity เพราะทุก decision ดึงจากแหล่งพลังงานจำกัดเดียวกัน พลังงานที่ใช้ในตอนบ่ายไม่สามารถยังรออยู่ในแบตเตอรี่ตอนเย็นวันเดียวกันได้
การควบคุมแบบ “Smart” หมายถึงอะไรในทางปฏิบัติ
“Smart control” ไม่จำเป็นต้องหมายถึง artificial intelligence Controller สามารถใช้ชุดกฎกับข้อมูลอย่าง solar production, household demand, battery state of charge, reserve settings และ electricity prices แล้วตัดสินใจว่าจะ charge, discharge หรือ wait
Controller บางตัวใช้ forecasts ด้วย หากคาดว่าจะมี solar production สูงในวันถัดไป ระบบอาจอนุญาตให้ใช้พลังงานมากขึ้นข้ามคืน เพราะน่าจะ recharge ได้อีก หาก forecast ไม่ดี decision นั้นอาจทำให้แบตเตอรี่เหลือน้อยกว่าที่ตั้งใจ
งานวิจัยโดย Mirletz และ Guittet ทดสอบวิธี dispatch ที่ตอบสนองต่อราคา โดยใช้ solar และ load forecasts, battery degradation data และ utility rates อัตราค่าไฟ ขนาดระบบ generation และ load profiles ที่ต่างกันต้องใช้ dispatch strategies ต่างกัน ไม่ควรสมมติว่า schedule ที่ออกแบบสำหรับ tariff หรือครัวเรือนหนึ่งจะเหมาะกับอีกที่หนึ่งโดยอัตโนมัติ
ใน home-energy system ที่ผสานมากขึ้น energy management system หรือ EMS อาจประสาน decision ระหว่าง solar generation, household loads, battery, inverter และ grid connection การศึกษาที่อยู่อาศัยโดย Merrington, Khezri และ Mahmoudi ให้ตัวอย่างหนึ่ง: home energy management system ใช้ electricity prices, grid constraints, household load และ weather data เพื่อชี้นำการทำงาน ระบบจริงใช้ชุดข้อมูลต่างกัน แต่จุดประสงค์คล้ายกัน คือเปลี่ยนหลาย inputs ให้เป็น operating plan เดียว
EMS ไม่ได้เข้ามาแทน protective functions ของแบตเตอรี่ BMS ติดตาม battery conditions และให้หรือบังคับใช้ operating limits ระดับแบตเตอรี่ ขณะที่ inverter หรือ PCS ทำ electrical conversion ที่จำเป็นสำหรับ charging และ discharging คำขอจาก EMS ทำได้ก็ต่อเมื่อแบตเตอรี่และ power-conversion equipment รองรับได้
ในระดับฮาร์ดแวร์ high-voltage battery management unit ของ NXP ให้ interlock monitoring และ contactor control พร้อม interfaces สำหรับสื่อสารกับ EMS นี่เป็นภาพประกอบที่มีประโยชน์ว่าทำไม site-level coordination จึงไม่แทน battery protection: ชั้นแบตเตอรี่ยังต้องจำกัดหรือขัดจังหวะการทำงานเมื่อสภาพกำหนด คำอธิบายที่ละเอียดกว่านี้ดูได้ใน What Does a BMS Actually Do?
การควบคุมแบบ Smart หยุดช่วยตรงไหน
หากแบตเตอรี่เล็กเกินไปสำหรับงานที่ตั้งใจ การเปลี่ยน schedule จะไม่ลบ energy shortfall หลักการเดียวกันใช้กับ power: control software ไม่สามารถทำให้อุปกรณ์ส่งมอบเกิน rated output ได้
Control ที่ซับซ้อนขึ้นไม่ได้ดีกว่าโดยอัตโนมัติ systematic review โดย Azuatalam และคณะ พบว่าการเพิ่ม sophistication ของ energy-management strategy ไม่จำเป็นต้องปรับปรุง performance หรือ economic viability ของ PV-battery สมมติฐานการ modeling, input data ที่ไม่แน่นอน และการจัดการ battery degradation อาจเปลี่ยนผลลัพธ์ได้
ข้อจำกัดคล้ายกันปรากฏในการทำงานประจำวัน Tariff schedule ที่ล้าสมัยอาจย้าย charging ไปผิดชั่วโมง Reserve ที่ตั้งสูงเกินไปอาจปล่อย useful capacity ไว้ไม่ได้ใช้ในแต่ละวัน ขณะที่ตั้งต่ำเกินไปอาจไม่สะท้อน backup priorities ของเจ้าของ Forecasts และ routines ของครัวเรือนก็เปลี่ยนได้เช่นกัน ดังนั้น settings ที่เคยสมเหตุสมผลอาจต้องถูก review
เมื่อช่วงเย็นมาถึง แบตเตอรี่ที่มีประโยชน์คือแบตเตอรี่ที่ยังมีพลังงานเพียงพอสำหรับงานที่ครัวเรือนเลือก การไปถึงจุดนั้นขึ้นกับ hardware ที่เพียงพอ settings ที่สมเหตุสมผล และ operating strategy ที่สะท้อนว่าบ้านใช้ไฟฟ้าจริงอย่างไร
