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

Решающее значение имеет подробный анализ спроса на энергию, 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	Экранированный от электромагнитных помех кабель аккумуляторной батареи	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.