Полное руководство по проектированию и настройке жилых фотоэлектрических систем хранения энергии

Жилая фотоэлектрическая (PV)-система хранения в основном состоит из PV-модулей, аккумуляторных батарей, инверторов хранения, измерительных приборов и систем управления мониторингом. Ее цель — достичь энергетической самодостаточности, снизить затраты на энергию, снизить выбросы углерода и повысить надежность питания. Конфигурирование жилой PV-системы хранения — это комплексный процесс, требующий тщательного рассмотрения различных факторов для обеспечения эффективной и стабильной работы.

I. Обзор бытовых фотоэлектрических систем хранения энергии

Перед началом настройки системы необходимо измерить сопротивление изоляции постоянного тока между входным терминалом массива фотоэлектрических модулей и землей. Если сопротивление меньше U…/30 мА (U… представляет собой максимальное выходное напряжение массива фотоэлектрических модулей), необходимо принять дополнительные меры по заземлению или изоляции.

Основные функции бытовых фотоэлектрических систем хранения включают в себя:

• Самопотребление: Использование солнечной энергии для удовлетворения потребностей домохозяйств в энергии.
• Сглаживание пиков и заполнение долин: Балансировка потребления энергии в разное время суток для экономии затрат на электроэнергию.
• Резервное питание: Обеспечение надежного энергоснабжения во время отключений электроэнергии.
• Аварийное электроснабжение: Поддержка критических нагрузок при сбоях в работе сети.

Процесс конфигурирования включает анализ потребностей пользователя в энергии, проектирование фотоэлектрических систем и систем хранения, выбор компонентов, подготовку планов установки и описание мер по эксплуатации и техническому обслуживанию.

II.Анализ спроса и планирование

Анализ спроса на энергию

Подробный анализ спроса на энергию имеет решающее значение, включая:

• Профилирование нагрузки: Определение требований к мощности различных приборов.
• Ежедневное потребление: Определение среднего потребления электроэнергии в течение дня и ночи.
• Цены на электроэнергию: Понимание структуры тарифов для оптимизации системы с целью экономии средств.

Исследование случая

• Профиль пользователя:
  • Общая подключенная мощность: 8,2 кВт
  • Критическая нагрузка: 3,6 кВт
  • Потребление энергии в дневное время: 10 кВт/ч
  • Потребление энергии в ночное время: 20 кВт/ч
• Системный план:
  • Установите гибридную систему PV-хранилища с дневной генерацией PV, удовлетворяющей потребности нагрузки, и сохраняющей излишки энергии в аккумуляторах для использования в ночное время. Сеть действует как дополнительный источник питания, когда PV и хранилища недостаточно.

• III. Конфигурация системы и выбор компонентов

  1. Проектирование фотоэлектрической системы

  • Размер системы: Исходя из нагрузки пользователя в 8,2 кВт и ежедневного потребления в 30 кВт·ч, рекомендуется массив PV мощностью 12 кВт. Этот массив может генерировать около 36 кВт·ч в день для удовлетворения спроса.
  • Фотоэлектрические модули: Используйте 21 монокристаллический модуль 580Wp, достигая установленной мощности 12,18 kWp. Обеспечьте оптимальное расположение для максимального воздействия солнечного света.

  Максимальная мощность Pmax [Вт]	575	580	585	590	595	600
  Оптимальное рабочее напряжение Vmp [В]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Оптимальный рабочий ток Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Напряжение разомкнутой цепи Voc [В]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  Ток короткого замыкания Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Эффективность модуля [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Допуск выходной мощности	0~+3%
  Температурный коэффициент максимальной мощности[Pmax]	-0,29%/℃
  Температурный коэффициент напряжения разомкнутой цепи [Voc]	-0,25%/℃
  Температурный коэффициент тока короткого замыкания [Isc]	0,045%/℃
  Стандартные условия испытаний (STC): интенсивность света 1000 Вт/м², температура батареи 25℃, качество воздуха 1,5

  2. Система хранения энергии

  • Емкость аккумулятора: Настройте систему литий-железо-фосфатных батарей (LiFePO4) емкостью 25,6 кВт·ч. Эта емкость обеспечивает достаточное резервирование для критических нагрузок (3,6 кВт) в течение примерно 7 часов во время отключений.
  • Модули аккумуляторных батарей: Используйте модульные, штабелируемые конструкции с корпусами IP65 для внутренних/наружных установок. Каждый модуль имеет емкость 2,56 кВт·ч, а 10 модулей образуют полную систему.

  3. Выбор инвертора

  • Гибридный инвертор: Используйте гибридный инвертор мощностью 10 кВт с интегрированными возможностями управления PV и хранением. Основные характеристики включают:
    • Максимальная мощность фотоэлектрических систем: 15 кВт
    • Выходная мощность: 10 кВт для работы как в сетевом, так и в автономном режиме.
    • Защита: класс IP65 со временем переключения между сетью и автономным режимом <10 мс

  4. Выбор фотоэлектрического кабеля

  Кабели PV соединяют солнечные модули с инвертором или комбайнером. Они должны выдерживать высокие температуры, воздействие ультрафиолета и внешние условия.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Одножильный, рассчитан на напряжение 1,5 кВ постоянного тока, с превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям.
  • TÜV PV1-F:
    • Эластичный, негорючий, с широким диапазоном температур (от -40°C до +90°C).
  • UL 4703 Фотоэлектрический провод:
    • Двойная изоляция, идеально подходит для систем, монтируемых на крыше и на земле.
  • Плавающий солнечный кабель AD8:
    • Водонепроницаемый и пригодный для использования в условиях повышенной влажности и воды.
  • Солнечный кабель с алюминиевым сердечником:
    • Легкий и экономичный, используется в крупномасштабных установках.

  5. Выбор кабеля для хранения энергии

  Кабели для хранения соединяют батареи с инверторами. Они должны выдерживать высокие токи, обеспечивать термическую стабильность и поддерживать электрическую целостность.

  • Кабели UL10269 и UL11627:
    • Тонкостенный, изолированный, огнестойкий и компактный.
  • Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена:
    • Высокое напряжение (до 1500 В постоянного тока) и тепловое сопротивление.
  • Кабели постоянного тока высокого напряжения:
    • Предназначен для соединения аккумуляторных модулей и высоковольтных шин.

  Рекомендуемые характеристики кабеля

  Тип кабеля	Рекомендуемая модель	Приложение
  Фотоэлектрический кабель	EN 50618 H1Z2Z2-K	Подключение фотоэлектрических модулей к инвертору.
  Фотоэлектрический кабель	UL 4703 Фотоэлектрический провод	Монтаж на крыше, требующий высокой изоляции.
  Кабель для хранения энергии	UL 10269, UL 11627	Компактные аккумуляторные соединения.
  Экранированный кабель для хранения	Кабель аккумулятора с экранированием от электромагнитных помех	Уменьшение помех в чувствительных системах.
  Высоковольтный кабель	Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена	Сильноточные соединения в аккумуляторных системах.
  Плавающий фотоэлектрический кабель	Плавающий солнечный кабель AD8	Водоопасная или влажная среда.

IV.Системная интеграция

Интегрируйте фотоэлектрические модули, накопители энергии и инверторы в комплексную систему:

1. Фотоэлектрическая система: Разработайте компоновку модуля и обеспечьте безопасность конструкции с помощью соответствующих систем крепления.
2. Хранение энергии: Установите модульные батареи с надлежащей интеграцией BMS (системы управления батареями) для мониторинга в режиме реального времени.
3. Гибридный инвертор: Подключите фотоэлектрические массивы и аккумуляторы к инвертору для бесперебойного управления энергией.

V. Установка и обслуживание

Установка:

• Оценка участка: Проверьте крыши или участки земли на предмет совместимости конструкций и воздействия солнечного света.
• Установка оборудования: Надежно закрепите фотоэлектрические модули, батареи и инверторы.
• Тестирование системы: Проверьте электрические соединения и выполните функциональные испытания.

Обслуживание:

• Плановые проверки: Проверьте кабели, модули и инверторы на предмет износа или повреждений.
• Уборка: Регулярно очищайте фотоэлектрические модули для поддержания их эффективности.
• Удаленный мониторинг: Используйте программные инструменты для отслеживания производительности системы и оптимизации настроек.

6. Заключение

Хорошо спроектированная система хранения энергии в жилых помещениях обеспечивает экономию энергии, экологические преимущества и надежность питания. Тщательный выбор компонентов, таких как фотоэлектрические модули, аккумуляторные батареи, инверторы и кабели, обеспечивает эффективность и долговечность системы. Следуя правильному планированию,

Благодаря протоколам установки и обслуживания домовладельцы могут максимально увеличить выгоду от своих инвестиций.