Kattava opas asuinalueiden PV-tallennusjärjestelmän suunnitteluun ja konfigurointiin

Kotitalouksien aurinkosähkö (PV) -varastointijärjestelmä koostuu pääasiassa aurinkosähkömoduuleista, energiaa varastoivista akuista, varastoinverttereistä, mittalaitteista ja valvonnan hallintajärjestelmistä. Sen tavoitteena on saavuttaa energiaomavaraisuus, alentaa energiakustannuksia, vähentää hiilidioksidipäästöjä ja parantaa sähkön luotettavuutta. Asuin PV-varastointijärjestelmän konfigurointi on kattava prosessi, joka vaatii eri tekijöiden huolellista harkintaa tehokkaan ja vakaan toiminnan varmistamiseksi.

I. Yleiskatsaus asuinrakennusten PV-varastointijärjestelmiin

Ennen kuin aloitat järjestelmän asennuksen, on tärkeää mitata DC-eristysvastus PV-ryhmän tuloliittimen ja maan välillä. Jos resistanssi on pienempi kuin U…/30mA (U… edustaa PV-ryhmän maksimilähtöjännitettä), on suoritettava lisämaadoitus- tai eristystoimenpiteitä.

Asuinrakennusten PV-varastointijärjestelmien ensisijaisia ​​toimintoja ovat:

• Itsekulutus: Aurinkoenergian käyttö kotitalouksien energiatarpeiden tyydyttämiseen.
• Peak-parranajo ja laakson täyttö: Tasapainottaa energiankäyttöä eri aikoina energiakustannusten säästämiseksi.
• Varavirta: Tarjoaa luotettavaa energiaa katkosten aikana.
• Varavirtalähde: Tukee kriittisiä kuormia verkkovian aikana.

Konfigurointiprosessi sisältää käyttäjien energiatarpeiden analysoinnin, aurinkosähkö- ja varastointijärjestelmien suunnittelun, komponenttien valinnan, asennussuunnitelmien laatimisen sekä käyttö- ja kunnossapitotoimenpiteiden hahmottamisen.

II. Kysynnän analysointi ja suunnittelu

Energian kysynnän analyysi

Yksityiskohtainen energiantarpeen analyysi on kriittinen, mukaan lukien:

• Kuorman profilointi: Erilaisten laitteiden tehotarpeiden tunnistaminen.
• Päivittäinen kulutus: Keskimääräisen sähkönkulutuksen määrittäminen päivällä ja yöllä.
• Sähkön hinnoittelu: tariffirakenteiden ymmärtäminen järjestelmän optimoimiseksi kustannussäästöjä varten.

Tapaustutkimus

• Käyttäjäprofiili:
  • Kytketty kokonaiskuorma: 8,2 kW
  • Kriittinen kuorma: 3,6 kW
  • Päivän energiankulutus: 10 kWh
  • Yöenergiankulutus: 20 kWh
• Järjestelmäsuunnitelma:
  • Asenna aurinkosähkövarastohybridijärjestelmä, jossa päiväsähkötuotanto täyttää kuormitusvaatimukset ja varastoi ylimääräisen energian akkuihin yökäyttöä varten. Verkko toimii lisävirtalähteenä, kun aurinkosähkö ja varastointi eivät riitä.

• III. Järjestelmän konfigurointi ja komponenttien valinta

  1. PV-järjestelmän suunnittelu

  • Järjestelmän koko: Käyttäjän 8,2 kW:n kuorman ja 30 kWh:n päivittäisen kulutuksen perusteella suositellaan 12 kW:n aurinkosähköjärjestelmää. Tämä ryhmä voi tuottaa noin 36 kWh päivässä vastaamaan kysyntään.
  • PV-moduulit: Käytä 21 yksikiteistä 580 Wp moduulia, jolloin saavutetaan 12,18 kWp asennettu kapasiteetti. Varmista optimaalinen järjestely maksimaalista auringonvaloa varten.

  Suurin teho Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimaalinen käyttöjännite Vmp [V]	43,73	43,88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Optimaalinen käyttövirta Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Avoimen piirin jännite Voc [V]	52.30	52,50	52,70	52,90	53.10	53.30
  Oikosulkuvirta Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Moduulin tehokkuus [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Lähtötehon toleranssi	0~+3 %
  Suurimman tehon lämpötilakerroin[Pmax]	-0,29 %/℃
  Avoimen piirin jännitteen lämpötilakerroin [Voc]	-0,25 %/℃
  Oikosulkuvirran lämpötilakerroin [Isc]	0,045 %/℃
  Vakiotestiolosuhteet (STC): Valon voimakkuus 1000 W/m², akun lämpötila 25 ℃, ilmanlaatu 1,5

  2. Energian varastointijärjestelmä

  • Akun kapasiteetti: Määritä 25,6 kWh:n litiumrautafosfaatti (LiFePO4) -akkujärjestelmä. Tämä kapasiteetti varmistaa riittävän varauksen kriittisille kuormituksille (3,6 kW) noin 7 tunnin ajan seisokkien aikana.
  • Akkumoduulit: Käytä modulaarisia pinottavia malleja IP65-luokitelluilla koteloilla sisä-/ulkoasennuksiin. Jokaisen moduulin kapasiteetti on 2,56 kWh, ja 10 moduulia muodostavat koko järjestelmän.

  3. Invertterin valinta

  • Hybridi invertteri: Käytä 10 kW:n hybridi-invertteriä, jossa on integroidut aurinkosähkö- ja tallennusominaisuudet. Keskeisiä ominaisuuksia ovat:
    • Maksimi PV: 15 kW
    • Teho: 10 kW sekä verkkoon kytkettyyn että verkon ulkopuolelle
    • Suojaus: IP65-luokitus, kun verkko-off-grid -kytkentäaika <10 ms

  4. PV-kaapelin valinta

  PV-kaapelit yhdistävät aurinkomoduulit invertteriin tai yhdistelmäkoteloon. Niiden on kestettävä korkeita lämpötiloja, UV-altistusta ja ulko-olosuhteita.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Yksiytiminen, mitoitettu 1,5 kV DC:lle, erinomainen UV- ja säänkestävyys.
  • TÜV PV1-F:
    • Joustava, paloa hidastava, laajalla lämpötila-alueella (-40°C - +90°C).
  • UL 4703 PV johto:
    • Kaksoiseristetty, ihanteellinen katto- ja maahan asennettaviin järjestelmiin.
  • AD8 kelluva aurinkokaapeli:
    • Upotettava ja vedenpitävä, sopii kosteaan tai vesiympäristöön.
  • Alumiiniydin aurinkopaneeli:
    • Kevyt ja kustannustehokas, käytetään suurissa asennuksissa.

  5. Energian varastointikaapelin valinta

  Säilytyskaapelit yhdistävät akut inverttereihin. Niiden on kestettävä suuria virtoja, varmistettava lämpövakaus ja säilytettävä sähköinen eheys.

  • UL10269 ja UL11627 kaapelit:
    • Ohutseinäinen eristetty, paloa hidastava ja kompakti.
  • XLPE-eristetyt kaapelit:
    • Korkea jännite (jopa 1500 V DC) ja lämpövastus.
  • Korkeajännitteiset tasavirtakaapelit:
    • Suunniteltu akkumoduulien ja suurjänniteväylien yhdistämiseen.

  Suositellut kaapelin tekniset tiedot

  Kaapelin tyyppi	Suositeltu malli	Sovellus
  PV kaapeli	EN 50618 H1Z2Z2-K	PV-moduulien liittäminen invertteriin.
  PV kaapeli	UL 4703 PV johto	Korkeaa eristystä vaativat kattoasennukset.
  Energian varastointikaapeli	UL 10269, UL 11627	Kompaktit akkuliitännät.
  Suojattu säilytyskaapeli	EMI-suojattu akkukaapeli	Häiriöiden vähentäminen herkissä järjestelmissä.
  Korkeajännitekaapeli	XLPE-eristetty kaapeli	Suurvirtakytkennät akkujärjestelmissä.
  Kelluva PV-kaapeli	AD8 kelluva aurinkokaapeli	Vesialtis tai kostea ympäristö.

IV. Järjestelmän integrointi

Integroi aurinkosähkömoduulit, energian varastointi ja invertterit täydelliseksi järjestelmäksi:

1. PV-järjestelmä: Suunnittele moduulien asettelu ja varmista rakenteellinen turvallisuus asianmukaisilla asennusjärjestelmillä.
2. Energian varastointi: Asenna modulaariset akut asianmukaisella BMS-integraatiolla (Battery Management System) reaaliaikaista valvontaa varten.
3. Hybridi invertteri: Kytke aurinkopaneelit ja akut invertteriin saumattoman energianhallinnan varmistamiseksi.

V. Asennus ja huolto

Asennus:

• Sivuston arviointi: Tarkista kattojen tai maanpinnan rakenteiden yhteensopivuus ja auringonvalolle altistuminen.
• Laitteiden asennus: Asenna PV-moduulit, akut ja invertterit turvallisesti.
• Järjestelmän testaus: Tarkista sähköliitännät ja suorita toimintatestejä.

Huolto:

• Rutiinitarkastukset: Tarkista kaapelit, moduulit ja invertterit kulumisen tai vaurioiden varalta.
• Puhdistus: Puhdista aurinkosähkömoduulit säännöllisesti tehokkuuden ylläpitämiseksi.
• Etävalvonta: Käytä ohjelmistotyökaluja järjestelmän suorituskyvyn seuraamiseen ja asetusten optimointiin.

VI. Johtopäätös

Hyvin suunniteltu kotitalouksien aurinkosähkövarastojärjestelmä tarjoaa energiansäästöä, ympäristöhyötyjä ja sähkön luotettavuutta. Komponenttien, kuten aurinkosähkömoduulien, energian varastointiakkujen, invertterien ja kaapeleiden huolellinen valinta varmistaa järjestelmän tehokkuuden ja pitkäikäisyyden. Noudattamalla oikeaa suunnittelua,

asennus- ja huoltoprotokollat, asunnonomistajat voivat maksimoida investointinsa hyödyt.