Комплексное руководство по проектированию и настройке бытовых фотоэлектрических систем хранения данных

Бытовая фотоэлектрическая (PV) система хранения в основном состоит из фотоэлектрических модулей, аккумуляторных батарей, накопительных инверторов, измерительных устройств и систем управления мониторингом. Его цель — достичь энергетической самодостаточности, снизить затраты на электроэнергию, снизить выбросы углекислого газа и повысить надежность электроснабжения. Настройка бытовой фотоэлектрической системы хранения — это комплексный процесс, требующий тщательного учета различных факторов для обеспечения эффективной и стабильной работы.

I. Обзор бытовых фотоэлектрических систем хранения

Прежде чем приступить к настройке системы, важно измерить сопротивление изоляции постоянного тока между входной клеммой фотоэлектрической батареи и землей. Если сопротивление меньше U…/30 мА (U… представляет собой максимальное выходное напряжение фотоэлектрической батареи), необходимо принять дополнительные меры по заземлению или изоляции.

К основным функциям бытовых фотоэлектрических систем хранения относятся:

• Самопотребление: Использование солнечной энергии для удовлетворения энергетических потребностей домохозяйств.
• Сглаживание пиков и заполнение впадин: Балансировка энергопотребления в разное время для экономии затрат на электроэнергию.
• Резервное питание: Обеспечение надежного энергоснабжения во время отключений.
• Аварийное электроснабжение: Поддержка критических нагрузок во время сбоя в сети.

Процесс настройки включает в себя анализ потребностей пользователей в энергии, проектирование фотоэлектрических систем и систем хранения, выбор компонентов, подготовку планов установки, а также определение мер по эксплуатации и техническому обслуживанию.

II. Анализ спроса и планирование

Анализ спроса на энергию

Крайне важен детальный анализ спроса на энергию, в том числе:

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

Тематическое исследование

• Профиль пользователя:
  • Общая подключенная нагрузка: 8,2 кВт
  • Критическая нагрузка: 3,6 кВт
  • Дневное потребление энергии: 10 кВтч
  • Потребление энергии в ночное время: 20 кВтч.
• План системы:
  • Установите гибридную систему фотоэлектрического хранения, в которой фотоэлектрическая генерация в дневное время будет удовлетворять потребности нагрузки и хранить избыточную энергию в батареях для использования в ночное время. Сеть действует как дополнительный источник энергии, когда фотоэлектрических систем и накопителей недостаточно.

• III. Конфигурация системы и выбор компонентов

  1. Проектирование фотоэлектрической системы

  • Размер системы: Учитывая нагрузку пользователя в 8,2 кВт и ежедневное потребление 30 кВтч, рекомендуется фотоэлектрическая батарея мощностью 12 кВт. Этот массив может генерировать около 36 кВтч в день для удовлетворения спроса.
  • Фотоэлектрические модули: Используйте 21 монокристаллический модуль мощностью 580 Вт, достигая установленной мощности 12,18 кВт. 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 [А]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Напряжение холостого хода Voc [В]	52.30	52,50	52,70	52,90	53.10	53.30
  Ток короткого замыкания Isc [А]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  КПД 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 холостого хода [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 аккумуляторов (LiFePO4) емкостью 25,6 кВтч. Эта мощность обеспечивает достаточное резервное питание для критических нагрузок (3,6 кВт) в течение примерно 7 часов во время простоев.
  • Батарейные модули: Используйте модульные штабелируемые конструкции с корпусами со степенью защиты IP65 для установки внутри и снаружи помещений. Каждый модуль имеет мощность 2,56 кВтч, при этом 10 модулей образуют полную систему.

  3. Выбор инвертора

  • Гибридный инвертор: Используйте гибридный инвертор мощностью 10 кВт со встроенными возможностями управления фотоэлектрическими модулями и накопителями. Ключевые особенности включают в себя:
    • Максимальная фотоэлектрическая мощность: 15 кВт
    • Выходная мощность: 10 кВт как для работы в сети, так и в автономном режиме.
    • Защита: класс IP65, время переключения между сетью и сетью <10 мс.

  4. Выбор фотоэлектрического кабеля

  Фотоэлектрические кабели соединяют солнечные модули с инвертором или объединителем. Они должны выдерживать высокие температуры, воздействие ультрафиолета и внешние условия.

  • EN 50618 H1Z2Z2-К:
    • Одножильный, рассчитан на постоянное напряжение 1,5 кВ, с отличной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям.
  • ТЮВ ПВ1-Ф:
    • Гибкий, огнестойкий, с широким диапазоном температур (от -40°С до +90°С).
  • UL 4703 Фотоэлектрический провод:
    • Двойная изоляция, идеально подходит для систем, монтируемых на крыше и на земле.
  • Плавающий солнечный кабель AD8:
    • Погружной и водонепроницаемый, подходит для влажной или водной среды.
  • Солнечный кабель с алюминиевым сердечником:
    • Легкий и экономичный, используется в крупномасштабных установках.

  5. Выбор кабеля для хранения энергии

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

  • Кабели UL10269 и UL11627:
    • Тонкостенные изолированные, огнестойкие и компактные.
  • Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена:
    • Высокое напряжение (до 1500 В постоянного тока) и термостойкость.
  • Высоковольтные кабели постоянного тока:
    • Предназначен для соединения аккумуляторных модулей и высоковольтных шин.

  Рекомендуемые характеристики кабеля

  Тип кабеля	Рекомендуемая модель	Приложение
  Фотоэлектрический кабель	EN 50618 H1Z2Z2-К	Подключение фотомодулей к инвертору.
  Фотоэлектрический кабель	UL 4703 Фотоэлектрический провод	Установка на крыше, требующая высокой изоляции.
  Кабель для хранения энергии	УЛ 10269, УЛ 11627	Компактное подключение аккумулятора.
  Экранированный кабель для хранения данных	Экранированный аккумуляторный кабель EMI	Снижение помех в чувствительных системах.
  Кабель высокого напряжения	Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена	Сильноточные соединения в аккумуляторных системах.
  Плавающий фотоэлектрический кабель	Плавающий солнечный кабель AD8	Водоподверженная или влажная среда.

IV. Системная интеграция

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

1. Фотоэлектрическая система: Разработать компоновку модуля и обеспечить структурную безопасность 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 батареи и батареи к инвертору для бесперебойного управления энергопотреблением.

V. Установка и обслуживание

Установка:

• Оценка сайта: Осмотрите крыши или земельные участки на предмет структурной совместимости и воздействия солнечного света.
• Установка оборудования: Надежно монтируйте фотоэлектрические модули, батареи и инверторы.
• Тестирование системы: Проверить электрические соединения и выполнить функциональные тесты.

Обслуживание:

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

VI. Заключение

Хорошо спроектированная домашняя фотоэлектрическая система хранения обеспечивает экономию энергии, экологические преимущества и надежность электроснабжения. 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 максимизировать выгоду от своих инвестиций.