Ένα οικιακό σύστημα αποθήκευσης φωτοβολταϊκών (ΦΒ) αποτελείται κυρίως από φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, μετατροπείς αποθήκευσης, συσκευές μέτρησης και συστήματα διαχείρισης παρακολούθησης. Στόχος του είναι να επιτύχει ενεργειακή αυτάρκεια, να μειώσει το ενεργειακό κόστος, να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα και να βελτιώσει την αξιοπιστία της ισχύος. Η διαμόρφωση ενός συστήματος αποθήκευσης φωτοβολταϊκών κατοικιών είναι μια ολοκληρωμένη διαδικασία που απαιτεί προσεκτική εξέταση διαφόρων παραγόντων για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική και σταθερή λειτουργία.
I. Επισκόπηση Συστημάτων Φ/Β-Αποθήκευσης Οικιακής Χρήσης
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 (το U… αντιπροσωπεύει τη μέγιστη τάση εξόδου της Φ/Β γεννήτριας), πρέπει να ληφθούν πρόσθετα μέτρα γείωσης ή μόνωσης.
Οι κύριες λειτουργίες των συστημάτων αποθήκευσης φωτοβολταϊκών κατοικιών περιλαμβάνουν:
- Αυτοκατανάλωση: Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων των νοικοκυριών.
- Ξύρισμα κορυφών και πλήρωση κοιλάδων: Εξισορρόπηση της χρήσης ενέργειας σε διαφορετικούς χρόνους για εξοικονόμηση κόστους ενέργειας.
- Εφεδρική ισχύς: Παροχή αξιόπιστης ενέργειας κατά τη διάρκεια διακοπών.
- Τροφοδοτικό έκτακτης ανάγκης: Υποστήριξη κρίσιμων φορτίων κατά τη διάρκεια αστοχίας δικτύου.
Η διαδικασία διαμόρφωσης περιλαμβάνει ανάλυση των ενεργειακών αναγκών του χρήστη, σχεδιασμό φωτοβολταϊκών και συστημάτων αποθήκευσης, επιλογή εξαρτημάτων, προετοιμασία σχεδίων εγκατάστασης και περιγραφή των μέτρων λειτουργίας και συντήρησης.
II. Ανάλυση και Σχεδιασμός Ζήτησης
Ανάλυση Ζήτησης Ενέργειας
Η λεπτομερής ανάλυση της ενεργειακής ζήτησης είναι κρίσιμης σημασίας, συμπεριλαμβανομένων:
- Φόρτωση προφίλ: Προσδιορισμός των απαιτήσεων ισχύος διαφόρων συσκευών.
- Ημερήσια κατανάλωση: Προσδιορισμός της μέσης χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας.
- Τιμολόγηση ηλεκτρικής ενέργειας: Κατανόηση των δομών τιμολογίων για τη βελτιστοποίηση του συστήματος για εξοικονόμηση κόστους.
Μελέτη περίπτωσης
| Πίνακας 1 Στατιστικά στοιχεία συνολικού φορτίου | |||
| εξοπλισμός | Εξουσία | Ποσότητα | Συνολική ισχύς (kW) |
| Κλιματιστικό Inverter | 1.3 | 3 | 3,9 kW |
| πλυντήριο | 1.1 | 1 | 1,1 kW |
| Ψυγείο | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| TV | 0.2 | 1 | 0,2 kW |
| Θερμοσίφωνας | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Τυχαία κουκούλα | 0.2 | 1 | 0,2 kW |
| Άλλο ρεύμα | 1.2 | 1 | 1,2 kW |
| Σύνολο | 8,2 kW | ||
| Πίνακας 2 Στατιστικά σημαντικών φορτίων (τροφοδοσία εκτός δικτύου) | |||
| εξοπλισμός | Εξουσία | Ποσότητα | Συνολική ισχύς (kW) |
| Κλιματιστικό Inverter | 1.3 | 1 | 1,3 kW |
| Ψυγείο | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| Θερμοσίφωνας | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Τυχαία κουκούλα | 0.2 | 1 | 0,2 kW |
| Ηλεκτρικό φωτισμό κ.λπ. | 0,5 | 1 | 0,5 kW |
| Σύνολο | 3,6 kW | ||
- Προφίλ χρήστη:
- Συνολικό συνδεδεμένο φορτίο: 8,2 kW
- Κρίσιμο φορτίο: 3,6 kW
- Κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας: 10 kWh
- Κατανάλωση ενέργειας τη νύχτα: 20 kWh
- Σχέδιο Συστήματος:
- Εγκαταστήστε ένα υβριδικό σύστημα αποθήκευσης φωτοβολταϊκών με ημερήσια παραγωγή φωτοβολταϊκών να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις φορτίου και να αποθηκεύει υπερβολική ενέργεια σε μπαταρίες για νυχτερινή χρήση. Το δίκτυο λειτουργεί ως συμπληρωματική πηγή ενέργειας όταν τα Φ/Β και η αποθήκευση είναι ανεπαρκή.
-
III. Διαμόρφωση συστήματος και επιλογή στοιχείων
1. Σχεδιασμός Φ/Β Συστήματος
- Μέγεθος συστήματος: Με βάση το φορτίο 8,2 kW του χρήστη και την ημερήσια κατανάλωση 30 kWh, συνιστάται μια Φ/Β γεννήτρια 12 kW. Αυτή η συστοιχία μπορεί να παράγει περίπου 36 kWh την ημέρα για να καλύψει τη ζήτηση.
- Φ/Β Μονάδες: Χρησιμοποιήστε 21 μονάδες μονού κρυστάλλου 580Wp, επιτυγχάνοντας εγκατεστημένη ισχύ 12,18 kWp. Εξασφαλίστε τη 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 Αποδοτικότητα 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 μπαταρίας: Διαμορφώστε ένα σύστημα μπαταρίας 25,6 kWh φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4). Αυτή η χωρητικότητα εξασφαλίζει επαρκή εφεδρεία για κρίσιμα φορτία (3,6 kW) για περίπου 7 ώρες κατά τη διάρκεια διακοπών.
- Μονάδες μπαταρίας: Χρησιμοποιήστε 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 μετατροπέας: Χρησιμοποιήστε έναν υβριδικό μετατροπέα 10 kW με ενσωματωμένη Φ/Β και δυνατότητες διαχείρισης αποθήκευσης. Τα βασικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:
- Μέγιστη Φ/Β είσοδος: 15 kW
- Έξοδος: 10 kW τόσο για συνδεδεμένη όσο και εκτός δικτύου λειτουργία
- Προστασία: Κατηγορία IP65 με χρόνο μεταγωγής δικτύου εκτός δικτύου <10 ms
4. Επιλογή Φ/Β καλωδίου
Τα φωτοβολταϊκά καλώδια συνδέουν τις ηλιακές μονάδες στον μετατροπέα ή στο κιβώτιο συνδυασμού. Πρέπει να αντέχουν τις υψηλές θερμοκρασίες, την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία και τις εξωτερικές συνθήκες.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Μονού πυρήνα, ονομαστική για 1,5 kV DC, με εξαιρετική αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και στις καιρικές συνθήκες.
- TÜV PV1-F:
- Εύκαμπτο, επιβραδυντικό φλόγας, με ευρύ φάσμα θερμοκρασιών (-40°C έως +90°C).
- UL 4703 Φ/Β καλώδιο:
- Διπλή μόνωση, ιδανική για συστήματα ταράτσας και εδάφους.
- AD8 Πλωτό ηλιακό καλώδιο:
- Υποβρύχιο και αδιάβροχο, κατάλληλο για υγρά ή υδάτινα περιβάλλοντα.
- Ηλιακό καλώδιο πυρήνα αλουμινίου:
- Ελαφρύ και οικονομικό, που χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας.
5. Επιλογή καλωδίου αποθήκευσης ενέργειας
Τα καλώδια αποθήκευσης συνδέουν τις μπαταρίες με τους μετατροπείς. Πρέπει να χειρίζονται υψηλά ρεύματα, να παρέχουν θερμική σταθερότητα και να διατηρούν την ηλεκτρική ακεραιότητα.
- Καλώδια UL10269 και UL11627:
- Λεπτό τοίχωμα μονωμένο, επιβραδυντικό φλόγας και συμπαγές.
- Καλώδια με μόνωση XLPE:
- Υψηλή τάση (έως 1500V DC) και θερμική αντίσταση.
- Καλώδια DC υψηλής τάσης:
- Σχεδιασμένο για τη διασύνδεση μονάδων μπαταρίας και λεωφορείων υψηλής τάσης.
Προτεινόμενες προδιαγραφές καλωδίων
Τύπος καλωδίου Προτεινόμενο μοντέλο Εφαρμογή Καλώδιο ΦΒ EN 50618 H1Z2Z2-K Σύνδεση φωτοβολταϊκών μονάδων στον μετατροπέα. Καλώδιο ΦΒ UL 4703 Φ/Β καλώδιο Εγκαταστάσεις ταράτσας που απαιτούν υψηλή μόνωση. Καλώδιο αποθήκευσης ενέργειας UL 10269, UL 11627 Συμπαγείς συνδέσεις μπαταρίας. Θωρακισμένο καλώδιο αποθήκευσης EMI θωρακισμένο καλώδιο μπαταρίας Μείωση παρεμβολών σε ευαίσθητα συστήματα. Καλώδιο υψηλής τάσης Καλώδιο με μόνωση XLPE Συνδέσεις υψηλού ρεύματος σε συστήματα μπαταριών. Πλωτό Φ/Β καλώδιο AD8 Πλωτό ηλιακό καλώδιο Περιβάλλοντα επιρρεπή σε νερό ή υγρασία.
IV. Ενοποίηση συστήματος
Ενσωματώστε φωτοβολταϊκές μονάδες, αποθήκευση ενέργειας και μετατροπείς σε ένα πλήρες σύστημα:
- Φ/Β σύστημα: Σχεδιάστε τη διάταξη της μονάδας και εξασφαλίστε τη δομική ασφάλεια με κατάλληλα συστήματα τοποθέτησης.
- Αποθήκευση Ενέργειας: Εγκαταστήστε αρθρωτές μπαταρίες με κατάλληλη ενσωμάτωση BMS (Battery Management System) για παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο.
- Υβριδικός μετατροπέας: Συνδέστε τις συστοιχίες φωτοβολταϊκών και τις μπαταρίες στον μετατροπέα για απρόσκοπτη διαχείριση ενέργειας.
V. Εγκατάσταση και Συντήρηση
Εγκατάσταση:
- Αξιολόγηση τοποθεσίας: Επιθεωρήστε στέγες ή περιοχές εδάφους για δομική συμβατότητα και έκθεση στο ηλιακό φως.
- Εγκατάσταση Εξοπλισμού: Τοποθετήστε με ασφάλεια φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες και μετατροπείς.
- Δοκιμή συστήματος: Επαληθεύστε τις ηλεκτρικές συνδέσεις και πραγματοποιήστε λειτουργικές δοκιμές.
Συντήρηση:
- Επιθεωρήσεις ρουτίνας: Ελέγξτε τα καλώδια, τις μονάδες και τους μετατροπείς για φθορά ή ζημιά.
- Καθάρισμα: Καθαρίζετε τακτικά τις φωτοβολταϊκές μονάδες για διατήρηση της απόδοσης.
- Απομακρυσμένη Παρακολούθηση: Χρησιμοποιήστε εργαλεία λογισμικού για την παρακολούθηση της απόδοσης του συστήματος και τη βελτιστοποίηση των ρυθμίσεων.
VI. Σύναψη
Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα αποθήκευσης φωτοβολταϊκών κατοικιών προσφέρει εξοικονόμηση ενέργειας, περιβαλλοντικά οφέλη και αξιοπιστία ισχύος. Η προσεκτική επιλογή εξαρτημάτων όπως φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, μετατροπείς και καλώδια διασφαλίζουν την απόδοση και τη μακροζωία του συστήματος. Ακολουθώντας τον σωστό προγραμματισμό,
πρωτόκολλα εγκατάστασης και συντήρησης, οι ιδιοκτήτες σπιτιού μπορούν να μεγιστοποιήσουν τα οφέλη της επένδυσής τους.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-24-2024