Изчерпателно ръководство за проектиране и конфигуриране на жилищна фотоволтаична система за съхранение

Жилищната фотоволтаична (PV) система за съхранение се състои основно от фотоволтаични модули, батерии за съхранение на енергия, инвертори за съхранение, измервателни устройства и системи за управление на мониторинг. Целта му е да постигне енергийна самодостатъчност, да намали разходите за енергия, да намали въглеродните емисии и да подобри надеждността на захранването. Конфигурирането на жилищна фотоволтаична система за съхранение е цялостен процес, който изисква внимателно разглеждане на различни фактори, за да се осигури ефективна и стабилна работа.

I. Преглед на жилищните фотоволтаични системи за съхранение

Преди да започнете настройката на системата, важно е да измерите постояннотоковото съпротивление на изолацията между входния терминал на PV масива и земята. Ако съпротивлението е по-малко от U…/30mA (U… представлява максималното изходно напрежение на фотоволтаичната матрица), трябва да се вземат допълнителни мерки за заземяване или изолация.

Основните функции на жилищните фотоволтаични системи за съхранение включват:

• Самоконсумация: Използване на слънчева енергия за задоволяване на енергийните нужди на домакинствата.
• Бръснене на пикове и попълване на долини: Балансиране на потреблението на енергия през различни времена, за да спестите разходи за енергия.
• Резервно захранване: Осигуряване на надеждна енергия по време на прекъсвания.
• Аварийно захранване: Поддържане на критични натоварвания по време на повреда на мрежата.

Процесът на конфигуриране включва анализиране на потребителските енергийни нужди, проектиране на фотоволтаични системи и системи за съхранение, избор на компоненти, изготвяне на планове за инсталиране и очертаване на мерки за експлоатация и поддръжка.

II. Анализ и планиране на търсенето

Анализ на търсенето на енергия

Подробният анализ на търсенето на енергия е от решаващо значение, включително:

• Профилиране на натоварването: Идентифициране на изискванията за захранване на различни уреди.
• Дневна консумация: Определяне на средната консумация на електроенергия през деня и нощта.
• Ценообразуване на електроенергията: Разбиране на тарифните структури за оптимизиране на системата за спестяване на разходи.

Казус от практиката

• Потребителски профил:
  • Общо свързано натоварване: 8,2 kW
  • Критичен товар: 3,6 kW
  • Консумация на енергия през деня: 10 kWh
  • Консумация на енергия през нощта: 20 kWh
• Системен план:
  • Инсталирайте хибридна система за фотоволтаично съхранение с фотоволтаично генериране през деня, което отговаря на изискванията за натоварване и съхранява излишната енергия в батерии за нощна употреба. Мрежата действа като допълнителен източник на енергия, когато PV и съхранението са недостатъчни.

• III. Системна конфигурация и избор на компонент

  1. Проектиране на фотоволтаична система

  • Размер на системата: Въз основа на 8,2 kW натоварване на потребителя и дневна консумация от 30 kWh, се препоръчва 12 kW PV масив. Този масив може да генерира приблизително 36 kWh на ден, за да отговори на търсенето.
  • PV модули: Използвайте 21 монокристални 580Wp модула, постигайки инсталиран капацитет от 12,18 kWp. Осигурете оптимално разположение за максимално излагане на слънчева светлина.

  Максимална мощност Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Оптимално работно напрежение Vmp [V]	43,73	43,88	44.02	44.17	44.31	44,45
  Оптимален работен ток Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50 часа
  Напрежение на отворена верига Voc [V]	52.30	52,50	52,70	52,90	53.10	53.30
  Ток на късо съединение Isc [A]	13,89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Ефективност на модула [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Толеранс на изходната мощност	0~+3%
  Температурен коефициент на максимална мощност [Pmax]	-0,29%/℃
  Температурен коефициент на напрежение на отворена верига [Voc]	-0,25%/℃
  Температурен коефициент на ток на късо съединение [Isc]	0,045%/℃
  Стандартни тестови условия (STC): интензитет на светлината 1000 W/m², температура на батерията 25 ℃, качество на въздуха 1,5

  2. Система за съхранение на енергия

  • Капацитет на батерията: Конфигурирайте система от 25,6 kWh литиево-железен фосфат (LiFePO4). Този капацитет осигурява достатъчно резервно захранване за критични натоварвания (3,6 kW) за приблизително 7 часа по време на прекъсвания.
  • Батерийни модули: Използвайте модулни дизайни, които могат да се подреждат един върху друг с корпуси с рейтинг IP65 за вътрешни/външни инсталации. Всеки модул е ​​с капацитет 2,56 kWh, като 10 модула образуват цялостната система.

  3. Избор на инвертор

  • Хибриден инвертор: Използвайте 10 kW хибриден инвертор с интегрирани PV и възможности за управление на съхранение. Основните характеристики включват:
    • Максимална входна PV мощност: 15 kW
    • Мощност: 10 kW както за работа в мрежата, така и за работа извън нея
    • Защита: IP65 рейтинг с време за превключване между мрежата и мрежата <10 ms

  4. Избор на PV кабел

  Фотоволтаичните кабели свързват соларните модули към инвертора или комбинираната кутия. Те трябва да издържат на високи температури, UV излагане и външни условия.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Едножилен, номинален за 1,5 kV DC, с отлична UV и устойчивост на атмосферни влияния.
  • TÜV PV1-F:
    • Гъвкав, трудногорим, с широк температурен диапазон (-40°C до +90°C).
  • UL 4703 PV проводник:
    • Двойно изолиран, идеален за покривни и наземни системи.
  • Плаващ слънчев кабел AD8:
    • Потопяем и водоустойчив, подходящ за влажна или водна среда.
  • Соларен кабел с алуминиева сърцевина:
    • Лек и рентабилен, използван в големи инсталации.

  5. Избор на кабел за съхранение на енергия

  Кабелите за съхранение свързват батериите към инверторите. Те трябва да издържат на големи токове, да осигуряват термична стабилност и да поддържат електрическа цялост.

  • Кабели UL10269 и UL11627:
    • Тънкостенна изолация, огнеустойчива и компактна.
  • XLPE-изолирани кабели:
    • Високо напрежение (до 1500V DC) и термична устойчивост.
  • DC кабели за високо напрежение:
    • Предназначен за свързване на батерийни модули и високоволтови шини.

  Препоръчителни спецификации на кабела

  Тип кабел	Препоръчителен модел	Приложение
  PV кабел	EN 50618 H1Z2Z2-K	Свързване на фотоволтаични модули към инвертора.
  PV кабел	UL 4703 PV проводник	Покривни инсталации, изискващи висока изолация.
  Кабел за съхранение на енергия	UL 10269, UL 11627	Компактни връзки за батерии.
  Екраниран кабел за съхранение	EMI екраниран кабел за батерия	Намаляване на смущенията в чувствителни системи.
  Кабел за високо напрежение	XLPE-изолиран кабел	Високотокови връзки в акумулаторни системи.
  Плаващ PV кабел	Плаващ слънчев кабел AD8	Склонни към вода или влажни среди.

IV. Системна интеграция

Интегрирайте фотоволтаични модули, съхранение на енергия и инвертори в цялостна система:

1. PV система: Проектирайте оформлението на модула и осигурете структурна безопасност с подходящи системи за монтаж.
2. Съхранение на енергия: Инсталирайте модулни батерии с подходяща интеграция на BMS (система за управление на батерията) за наблюдение в реално време.
3. Хибриден инвертор: Свържете фотоволтаични масиви и батерии към инвертора за безпроблемно управление на енергията.

V. Монтаж и поддръжка

Монтаж:

• Оценка на сайта: Проверете покривите или земните площи за структурна съвместимост и излагане на слънчева светлина.
• Монтаж на оборудване: Монтирайте сигурно фотоволтаични модули, батерии и инвертори.
• Тестване на системата: Проверете електрическите връзки и извършете функционални тестове.

Поддръжка:

• Рутинни инспекции: Проверете кабелите, модулите и инверторите за износване или повреда.
• Почистване: Редовно почиствайте фотоволтаичните модули, за да поддържате ефективност.
• Дистанционно наблюдение: Използвайте софтуерни инструменти за проследяване на производителността на системата и оптимизиране на настройките.

VI. Заключение

Една добре проектирана жилищна фотоволтаична система за съхранение осигурява икономия на енергия, ползи за околната среда и надеждност на захранването. Внимателният подбор на компоненти като фотоволтаични модули, батерии за съхранение на енергия, инвертори и кабели гарантира ефективността и дълготрайността на системата. Следвайки правилното планиране,

инсталация и протоколи за поддръжка, собствениците на жилища могат да увеличат максимално ползите от своята инвестиция.