Вичерпний посібник з проектування та конфігурації систем зберігання фотоелектричної енергії для житлових приміщень

Система накопичення фотоелектричної енергії для житлових приміщень (PV) складається переважно з фотоелектричних модулів, акумуляторів енергії, інверторів-накопичувачів, вимірювальних приладів та систем управління моніторингом. Її метою є досягнення енергетичної самодостатності, зниження витрат на енергію, зменшення викидів вуглецю та підвищення надійності електропостачання. Налаштування системи накопичення фотоелектричної енергії для житлових приміщень – це комплексний процес, який вимагає ретельного врахування різних факторів для забезпечення ефективної та стабільної роботи.

I. Огляд житлових фотоелектричних систем зберігання енергії

Перед початком налаштування системи важливо виміряти опір ізоляції постійного струму між вхідним виводом фотоелектричного масиву та землею. Якщо опір менший за U…/30 мА (U… позначає максимальну вихідну напругу фотоелектричного масиву), необхідно вжити додаткових заходів заземлення або ізоляції.

Основні функції житлових фотоелектричних систем зберігання енергії включають:

• Власне споживанняВикористання сонячної енергії для задоволення потреб домогосподарств в енергії.
• Зменшення піків та заповнення западинБалансування споживання енергії в різні періоди часу для економії витрат на енергоносії.
• Резервне живленняЗабезпечення надійного енергопостачання під час перебоїв.
• Аварійне джерело живленняПідтримка критичних навантажень під час відмови мережі.

Процес налаштування включає аналіз потреб користувачів в енергії, проектування фотоелектричних систем та систем зберігання енергії, вибір компонентів, підготовку планів монтажу та визначення заходів з експлуатації та технічного обслуговування.

II. Аналіз та планування попиту

Аналіз попиту на енергію

Детальний аналіз попиту на енергію є критично важливим, включаючи:

• Профілювання навантаженняВизначення потреб у потужності різних приладів.
• Щоденне споживанняВизначення середнього споживання електроенергії протягом дня та ночі.
• Ціноутворення на електроенергіюРозуміння тарифних структур для оптимізації системи з метою економії коштів.

Тематичне дослідження

• Профіль користувача:
  • Загальне підключене навантаження: 8,2 кВт
  • Критичне навантаження: 3,6 кВт
  • Споживання енергії вдень: 10 кВт·год
  • Споживання енергії вночі: 20 кВт·год
• Системний план:
  • Встановіть гібридну систему фотоелектричних панелей та накопичувачів енергії, яка генеруватиме денну фотоелектричну енергію, задовольняючи потреби навантаження та зберігаючи надлишок енергії в акумуляторах для використання вночі. Мережа виступає додатковим джерелом живлення, коли фотоелектричних панелей та накопичувачів недостатньо.

• III. Конфігурація системи та вибір компонентів

  1. Проектування фотоелектричних систем

  • Розмір системиВиходячи з навантаження користувача 8,2 кВт та щоденного споживання 30 кВт·год, рекомендується фотоелектрична установка потужністю 12 кВт. Ця установка може генерувати приблизно 36 кВт·год на день для задоволення попиту.
  • Фотоелектричні модуліВикористовуйте 21 монокристалічний модуль потужністю 580 Вт, що забезпечує встановлену потужність 12,18 кВт. Забезпечте оптимальне розташування для максимального сонячного освітлення.

  Максимальна потужність Pmax [Вт]	575	580	585	590	595	600
  Оптимальна робоча напруга Vmp [В]	43,73	43,88	44.02	44.17	44.31	44,45
  Оптимальний робочий струм Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Напруга холостого ходу Voc [В]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  Струм короткого замикання Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  ККД модуля [%]	22.3	22,5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Допуск вихідної потужності	0~+3%
  Температурний коефіцієнт максимальної потужності [Pmax]	-0,29%/℃
  Температурний коефіцієнт напруги холостого ходу [Voc]	-0,25%/℃
  Температурний коефіцієнт струму короткого замикання [Isc]	0,045%/℃
  Стандартні випробувальні умови (STC): Інтенсивність світла 1000 Вт/м², температура акумулятора 25℃, якість повітря 1,5

  2. Система накопичення енергії

  • Ємність акумулятораНалаштуйте систему акумуляторів на основі літій-залізо-фосфатних (LiFePO4) батарей ємністю 25,6 кВт·год. Ця ємність забезпечує достатнє резервне живлення критичних навантажень (3,6 кВт) приблизно протягом 7 годин під час перебоїв.
  • Акумуляторні модуліВикористовуйте модульні, штабельовані конструкції з корпусами класу захисту IP65 для встановлення всередині та зовні приміщень. Кожен модуль має потужність 2,56 кВт⋅год, а повну систему утворюють 10 модулів.

  3. Вибір інвертора

  • Гібридний інверторВикористовуйте гібридний інвертор потужністю 10 кВт з інтегрованими можливостями керування фотоелектричними системами та накопичувачами. Основні характеристики включають:
    • Максимальна вхідна потужність фотоелектричних систем: 15 кВт
    • Вихідна потужність: 10 кВт як для роботи від мережі, так і для автономної роботи
    • Захист: клас IP65 з часом перемикання між мережею та відключенням від мережі <10 мс

  4. Вибір фотоелектричного кабелю

  Фотоелектричні кабелі з'єднують сонячні модулі з інвертором або об'єднувальним блоком. Вони повинні витримувати високі температури, вплив ультрафіолетового випромінювання та зовнішні умови.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Одножильний, розрахований на 1,5 кВ постійного струму, з відмінною стійкістю до ультрафіолетового випромінювання та атмосферних впливів.
  • TÜV PV1-F:
    • Гнучкий, вогнестійкий, з широким діапазоном температур (від -40°C до +90°C).
  • UL 4703 Фотоелектричний дріт:
    • Подвійна ізоляція, ідеально підходить для систем, що монтуються на даху та на землі.
  • Плаваючий сонячний кабель AD8:
    • Занурювальний та водонепроникний, підходить для вологого або водного середовища.
  • Сонячний кабель з алюмінієвим сердечником:
    • Легкий та економічно вигідний, використовується у великомасштабних установках.

  5. Вибір кабелю для накопичення енергії

  Кабелі для зберігання даних з'єднують акумулятори з інверторами. Вони повинні витримувати високі струми, забезпечувати термостабільність та підтримувати електричну цілісність.

  • Кабелі UL10269 та UL11627:
    • Тонкостінна ізоляція, вогнестійка та компактна.
  • Кабелі з XLPE-ізоляцією:
    • Висока напруга (до 1500 В постійного струму) та термостійкість.
  • Високовольтні кабелі постійного струму:
    • Призначений для з'єднання акумуляторних модулів та високовольтних шин.

  Рекомендовані характеристики кабелю

  Тип кабелю	Рекомендована модель	Застосування
  Фотоелектричний кабель	EN 50618 H1Z2Z2-K	Підключення фотоелектричних модулів до інвертора.
  Фотоелектричний кабель	UL 4703 Фотоелектричний дріт	Дахові установки, що потребують високої ізоляції.
  Кабель для накопичення енергії	UL 10269, UL 11627	Компактні підключення акумулятора.
  Екранований кабель для зберігання	Екранований кабель акумулятора від електромагнітних перешкод	Зменшення перешкод у чутливих системах.
  Високовольтний кабель	Кабель з XLPE-ізоляцією	Високострумові з'єднання в акумуляторних системах.
  Плаваючий фотоелектричний кабель	Плаваючий сонячний кабель AD8	Схильне до води або вологе середовище.

IV. Системна інтеграція

Інтегруйте фотоелектричні модулі, накопичувачі енергії та інвертори в повну систему:

1. Фотоелектрична системаРозробити компонування модулів та забезпечити безпеку конструкції за допомогою відповідних систем кріплення.
2. Зберігання енергіїВстановіть модульні акумулятори з належною інтеграцією BMS (системи керування акумуляторами) для моніторингу в режимі реального часу.
3. Гібридний інверторПідключіть фотоелектричні панелі та акумулятори до інвертора для безперебійного управління енергією.

V. Встановлення та обслуговування

Встановлення:

• Оцінка місця: Перевірте дахи або наземні ділянки на предмет структурної сумісності та впливу сонячного світла.
• Встановлення обладнанняНадійно закріпіть фотоелектричні модулі, акумулятори та інвертори.
• Тестування системиПеревірте електричні з'єднання та виконайте функціональні випробування.

Технічне обслуговування:

• Планові перевіркиПеревірте кабелі, модулі та інвертори на наявність зносу або пошкоджень.
• ПрибиранняРегулярно очищуйте фотоелектричні модулі для підтримки ефективності.
• Дистанційний моніторингВикористовуйте програмні інструменти для відстеження продуктивності системи та оптимізації налаштувань.

VI. Висновок

Добре спроектована система накопичення фотоелектричних батарей для житлових приміщень забезпечує економію енергії, екологічні переваги та надійність електропостачання. Ретельний вибір компонентів, таких як фотоелектричні модулі, акумулятори, інвертори та кабелі, забезпечує ефективність та довговічність системи. Дотримуючись належного планування,

Завдяки протоколам встановлення та обслуговування, домовласники можуть максимізувати вигоду від своїх інвестицій.