Ένα οικιακό φωτοβολταϊκό (Φ/Β) σύστημα αποθήκευσης αποτελείται κυρίως από φωτοβολταϊκά πλαίσια, μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, μετατροπείς αποθήκευσης, συσκευές μέτρησης και συστήματα διαχείρισης παρακολούθησης. Στόχος του είναι η επίτευξη ενεργειακής αυτάρκειας, η μείωση του ενεργειακού κόστους, οι χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα και η βελτίωση της αξιοπιστίας της ισχύος. Η διαμόρφωση ενός οικιακού φωτοβολταϊκού συστήματος αποθήκευσης είναι μια ολοκληρωμένη διαδικασία που απαιτεί προσεκτική εξέταση διαφόρων παραγόντων για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική και σταθερή λειτουργία.
I. Επισκόπηση Οικιακών Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Αποθήκευσης
Πριν ξεκινήσετε τη ρύθμιση του συστήματος, είναι απαραίτητο να μετρήσετε την αντίσταση μόνωσης DC μεταξύ του ακροδέκτη εισόδου της φωτοβολταϊκής γεννήτριας και της γείωσης. Εάν η αντίσταση είναι μικρότερη από U…/30mA (U… αντιπροσωπεύει τη μέγιστη τάση εξόδου της φωτοβολταϊκής γεννήτριας), πρέπει να ληφθούν πρόσθετα μέτρα γείωσης ή μόνωσης.
Οι κύριες λειτουργίες των οικιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων αποθήκευσης περιλαμβάνουν:
- Αυτοκατανάλωση: Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των νοικοκυριών.
- Ξύρισμα κορυφών και πλήρωση κοιλάδων: Εξισορρόπηση της κατανάλωσης ενέργειας σε διαφορετικές χρονικές στιγμές για εξοικονόμηση κόστους ενέργειας.
- Εφεδρική ισχύςΠαροχή αξιόπιστης ενέργειας κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος.
- Τροφοδοσία έκτακτης ανάγκηςΥποστήριξη κρίσιμων φορτίων κατά τη διάρκεια βλάβης δικτύου.
Η διαδικασία διαμόρφωσης περιλαμβάνει την ανάλυση των ενεργειακών αναγκών των χρηστών, τον σχεδιασμό φωτοβολταϊκών συστημάτων και συστημάτων αποθήκευσης, την επιλογή εξαρτημάτων, την προετοιμασία σχεδίων εγκατάστασης και τον καθορισμό μέτρων λειτουργίας και συντήρησης.
II. Ανάλυση και Σχεδιασμός Ζήτησης
Ανάλυση Ενεργειακής Ζήτησης
Η λεπτομερής ανάλυση της ζήτησης ενέργειας είναι κρίσιμη, συμπεριλαμβανομένων:
- Φόρτωση προφίλΠροσδιορισμός των απαιτήσεων ισχύος διαφόρων συσκευών.
- Ημερήσια κατανάλωσηΠροσδιορισμός της μέσης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας.
- Τιμολόγηση ηλεκτρικής ενέργειαςΚατανόηση των δομών τιμολόγησης για τη βελτιστοποίηση του συστήματος για εξοικονόμηση κόστους.
Μελέτη περίπτωσης
| Πίνακας 1 Στατιστικά στοιχεία συνολικού φορτίου | |||
| εξοπλισμός | Εξουσία | Ποσότητα | Συνολική ισχύς (kW) |
| Κλιματιστικό με μετατροπέα | 1.3 | 3 | 3,9kW |
| πλυντήριο | 1.1 | 1 | 1,1kW |
| Ψυγείο | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| TV | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Θερμοσίφωνας | 1.0 | 1 | 1,0kW |
| Τυχαία κουκούλα | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Άλλη ηλεκτρική ενέργεια | 1.2 | 1 | 1,2kW |
| Σύνολο | 8,2kW | ||
| Πίνακας 2 Στατιστικά στοιχεία σημαντικών φορτίων (τροφοδοσία εκτός δικτύου) | |||
| εξοπλισμός | Εξουσία | Ποσότητα | Συνολική ισχύς (kW) |
| Κλιματιστικό με μετατροπέα | 1.3 | 1 | 1,3kW |
| Ψυγείο | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| Θερμοσίφωνας | 1.0 | 1 | 1,0kW |
| Τυχαία κουκούλα | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Ηλεκτρικό ρεύμα φωτισμού, κ.λπ. | 0,5 | 1 | 0,5kW |
| Σύνολο | 3,6kW | ||
- Προφίλ χρήστη:
- Συνολικό συνδεδεμένο φορτίο: 8,2 kW
- Κρίσιμο φορτίο: 3,6 kW
- Κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας: 10 kWh
- Κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας: 20 kWh
- Σχέδιο συστήματος:
- Εγκαταστήστε ένα υβριδικό σύστημα φωτοβολταϊκής αποθήκευσης με παραγωγή φωτοβολταϊκών κατά τη διάρκεια της ημέρας που καλύπτει τις απαιτήσεις φορτίου και αποθηκεύει την πλεονάζουσα ενέργεια σε μπαταρίες για νυχτερινή χρήση. Το δίκτυο λειτουργεί ως συμπληρωματική πηγή ενέργειας όταν τα φωτοβολταϊκά και η αποθήκευση δεν επαρκούν.
-
III. Διαμόρφωση συστήματος και επιλογή στοιχείων
1. Σχεδιασμός Φ/Β Συστήματος
- Μέγεθος συστήματοςΜε βάση το φορτίο των 8,2 kW του χρήστη και την ημερήσια κατανάλωση των 30 kWh, συνιστάται μια φωτοβολταϊκή συστοιχία 12 kW. Αυτή η συστοιχία μπορεί να παράγει περίπου 36 kWh την ημέρα για να καλύψει τη ζήτηση.
- Φωτοβολταϊκά πλαίσιαΧρησιμοποιήστε 21 μονοκρυσταλλικές μονάδες 580Wp, επιτυγχάνοντας εγκατεστημένη ισχύ 12,18 kWp. Εξασφαλίστε βέλτιστη διάταξη για μέγιστη έκθεση στο ηλιακό φως.
Μέγιστη ισχύς Pmax [W] 575 580 585 590 595 600 Βέλτιστη τάση λειτουργίας Vmp [V] 43,73 43,88 44.02 44.17 44,31 44,45 Βέλτιστο ρεύμα λειτουργίας Imp [A] 13.15 13.22 13.29 13.36 13.43 13,50 Τάση ανοιχτού κυκλώματος Voc [V] 52,30 52,50 52,70 52,90 53.10 53,30 Ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc [A] 13,89 13,95 14.01 14.07 14.13 14.19 Απόδοση μονάδας [%] 22.3 22,5 22.7 22,8 23,0 23.2 Ανοχή ισχύος εξόδου 0~+3% Συντελεστής θερμοκρασίας μέγιστης ισχύος [Pmax] -0,29%/℃ Συντελεστής θερμοκρασίας τάσης ανοιχτού κυκλώματος [Voc] -0,25%/℃ Συντελεστής θερμοκρασίας ρεύματος βραχυκυκλώματος [Isc] 0,045%/℃ Τυπικές Συνθήκες Δοκιμής (STC): Ένταση φωτός 1000W/m², θερμοκρασία μπαταρίας 25℃, ποιότητα αέρα 1,5 2. Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
- Χωρητικότητα μπαταρίαςΔιαμορφώστε ένα σύστημα μπαταριών λιθίου-σιδήρου φωσφορικού (LiFePO4) 25,6 kWh. Αυτή η χωρητικότητα εξασφαλίζει επαρκή εφεδρεία για κρίσιμα φορτία (3,6 kW) για περίπου 7 ώρες κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος.
- Μονάδες μπαταρίαςΧρησιμοποιήστε αρθρωτά, στοιβαζόμενα σχέδια με περιβλήματα με βαθμολογία IP65 για εσωτερικές/εξωτερικές εγκαταστάσεις. Κάθε μονάδα έχει χωρητικότητα 2,56 kWh, με 10 μονάδες να αποτελούν το πλήρες σύστημα.
3. Επιλογή μετατροπέα
- Υβριδικός μετατροπέαςΧρησιμοποιήστε έναν υβριδικό μετατροπέα 10 kW με ενσωματωμένες δυνατότητες διαχείρισης φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης. Τα βασικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:
- Μέγιστη φωτοβολταϊκή ισχύς: 15 kW
- Ισχύς: 10 kW για λειτουργία συνδεδεμένο με το δίκτυο και εκτός δικτύου
- Προστασία: Βαθμός προστασίας IP65 με χρόνο διακοπής λειτουργίας εκτός δικτύου <10 ms
4. Επιλογή φωτοβολταϊκού καλωδίου
Τα φωτοβολταϊκά καλώδια συνδέουν τις ηλιακές μονάδες με τον μετατροπέα ή το κιβώτιο συνδυασμού. Πρέπει να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες, έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία και εξωτερικές συνθήκες.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Μονοπύρηνος, ονομαστικός για 1,5 kV DC, με εξαιρετική αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και τις καιρικές συνθήκες.
- TÜV PV1-F:
- Εύκαμπτο, επιβραδυντικό φλόγας, με ευρύ φάσμα θερμοκρασίας (-40°C έως +90°C).
- Φ/Β σύρμα UL 4703:
- Διπλή μόνωση, ιδανική για συστήματα τοποθετημένα σε στέγη και έδαφος.
- AD8 Πλωτό ηλιακό καλώδιο:
- Υποβρύχιο και αδιάβροχο, κατάλληλο για υγρά ή υδάτινα περιβάλλοντα.
- Ηλιακό καλώδιο πυρήνα αλουμινίου:
- Ελαφρύ και οικονομικό, για χρήση σε εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας.
5. Επιλογή καλωδίου αποθήκευσης ενέργειας
Τα καλώδια αποθήκευσης συνδέουν τις μπαταρίες με τους μετατροπείς. Πρέπει να αντέχουν υψηλά ρεύματα, να παρέχουν θερμική σταθερότητα και να διατηρούν την ηλεκτρική ακεραιότητα.
- Καλώδια UL10269 και UL11627:
- Με λεπτή μόνωση, επιβραδυντικό φλόγας και συμπαγές.
- Καλώδια με μόνωση XLPE:
- Υψηλή τάση (έως 1500V DC) και θερμική αντίσταση.
- Καλώδια υψηλής τάσης DC:
- Σχεδιασμένο για τη διασύνδεση μονάδων μπαταρίας και διαύλων υψηλής τάσης.
Προτεινόμενες προδιαγραφές καλωδίου
Τύπος καλωδίου Προτεινόμενο μοντέλο Εφαρμογή Φωτοβολταϊκό καλώδιο EN 50618 H1Z2Z2-K Σύνδεση φωτοβολταϊκών μονάδων στον μετατροπέα. Φωτοβολταϊκό καλώδιο Φ/Β σύρμα UL 4703 Εγκαταστάσεις σε στέγες που απαιτούν υψηλή μόνωση. Καλώδιο αποθήκευσης ενέργειας UL 10269, UL 11627 Συμπαγείς συνδέσεις μπαταρίας. Θωρακισμένο καλώδιο αποθήκευσης Καλώδιο μπαταρίας με θωράκιση EMI Μείωση των παρεμβολών σε ευαίσθητα συστήματα. Καλώδιο υψηλής τάσης Καλώδιο με μόνωση XLPE Συνδέσεις υψηλού ρεύματος σε συστήματα μπαταριών. Πλωτό φωτοβολταϊκό καλώδιο AD8 Πλωτό ηλιακό καλώδιο Περιβάλλοντα επιρρεπή σε νερό ή υγρασία.
IV. Ενσωμάτωση Συστήματος
Ενσωματώστε φωτοβολταϊκές μονάδες, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και μετατροπείς σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα:
- Φωτοβολταϊκό ΣύστημαΣχεδιάστε τη διάταξη των μονάδων και διασφαλίστε τη δομική ασφάλεια με τα κατάλληλα συστήματα στήριξης.
- Αποθήκευση ενέργειαςΕγκαταστήστε αρθρωτές μπαταρίες με κατάλληλη ενσωμάτωση BMS (Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών) για παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο.
- Υβριδικός μετατροπέαςΣυνδέστε φωτοβολταϊκές συστοιχίες και μπαταρίες στον μετατροπέα για απρόσκοπτη διαχείριση ενέργειας.
V. Εγκατάσταση και Συντήρηση
Εγκατάσταση:
- Αξιολόγηση τοποθεσίαςΕπιθεωρήστε τις στέγες ή τις περιοχές του εδάφους για δομική συμβατότητα και έκθεση στο ηλιακό φως.
- Εγκατάσταση Εξοπλισμού: Τοποθετήστε με ασφάλεια φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες και μετατροπείς.
- Δοκιμή συστήματοςΕπαληθεύστε τις ηλεκτρικές συνδέσεις και εκτελέστε λειτουργικές δοκιμές.
Συντήρηση:
- Τακτικές ΕπιθεωρήσειςΕλέγξτε τα καλώδια, τις μονάδες και τους μετατροπείς για φθορά ή ζημιά.
- ΚαθάρισμαΚαθαρίζετε τακτικά τις φωτοβολταϊκές μονάδες για να διατηρήσετε την απόδοσή τους.
- Απομακρυσμένη παρακολούθησηΧρησιμοποιήστε εργαλεία λογισμικού για την παρακολούθηση της απόδοσης του συστήματος και τη βελτιστοποίηση των ρυθμίσεων.
VI. Συμπέρασμα
Ένα καλά σχεδιασμένο οικιακό φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης προσφέρει εξοικονόμηση ενέργειας, περιβαλλοντικά οφέλη και αξιοπιστία ισχύος. Η προσεκτική επιλογή εξαρτημάτων όπως φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, μετατροπείς και καλώδια διασφαλίζει την αποδοτικότητα και τη μακροζωία του συστήματος. Ακολουθώντας τον σωστό σχεδιασμό,
Με τα πρωτόκολλα εγκατάστασης και συντήρησης, οι ιδιοκτήτες σπιτιών μπορούν να μεγιστοποιήσουν τα οφέλη της επένδυσής τους.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Δεκεμβρίου 2024