Як разлічыць адпаведную канфігурацыю для вашай уласнай невялікай аўтаномнай сістэмы?

Ці задумваліся вы калі-небудзь аб выкарыстанні ўласнай сонечнай сістэмы ў горнай хаціне, рыбацкай лодцы або доме на колесах, каб пазбавіцца залежнасці ад агульнай электрасеткі?

Насамрэч, гэта не тое, што могуць зрабіць толькі інжынеры. Калі вы асвоіце некалькі ключавых крокаў і формул, вы зможаце разлічыць адпаведную канфігурацыю для вашай уласнай невялікай аўтаномнай фотаэлектрычнай сістэмы.

Аўтаномная сонечная сістэма — гэта незалежная сістэма, якая не залежыць ад агульнай электрасеткі, а цалкам выкарыстоўвае фотаэлектрычныя элементы для выпрацоўкі энергіі і акумулявання энергіі ў акумулятарных батарэях. Яна ідэальна падыходзіць для выкарыстання ў аддаленых горных раёнах, на астравах, у пастаральных раёнах, у аўтадомах, рыбалоўных лодках і іншых месцах з нестабільнай электрасеткай.

Ніжэй мы правядзем вас праз чатыры крокі для разліку неабходнай канфігурацыі.

Крок 1: Вызначэнне магутнасці фотаэлектрычнага модуля

Магутнасць фотаэлектрычных панэляў (сонечных панэляў) вызначае, колькі электраэнергіі можа выпрацоўваць ваша сістэма.

Асноўны падыход да разліку заключаецца ў наступным: спачатку вызначце штодзённы попыт на электраэнергію, а затым спалучайце яго з мясцовымі кліматычнымі ўмовамі (асабліва працягласцю сонечнага ззяння), каб вызначыць агульную магутнасць фотаэлектрычных панэляў.

Формула:

Магутнасць модуля = (Сутачная норма спажывання электраэнергіі × Каэфіцыент лішку ў пахмурны дзень) ÷ (Сярэдняя лакальная колькасць сонечных гадзін × Эфектыўнасць сістэмы)

* Штодзённае спажыванне электраэнергіі: яго можна разлічыць, памножыўшы намінальную магутнасць усіх прылад на час іх выкарыстання.

Напрыклад, святлодыёдныя лямпы 10 Вт × 5 гадзін = 50 Вт·г, халадзільнік 60 Вт × 24 гадзіны = 1440 Вт·г.

* Каэфіцыент лішку ў пахмурныя дні: каб улічыць недастатковую выпрацоўку электраэнергіі на працягу пахмурных дзён запар, гэты каэфіцыент звычайна ўстанаўліваецца ў дыяпазоне ад 1.1 да 1.3.

* Сярэднесутачная колькасць сонечных гадзін у горадзе: яе можна атрымаць з мясцовых метэаралагічных дадзеных. Напрыклад, у Пекіне ў сярэднім каля 4 гадзін сонечнага ззяння ў дзень, а на Хайнані — больш за 5 гадзін.

* Эфектыўнасць сістэмы: улічвае страты ў кабелі, эфектыўнасць кантролера, страты інвертара і г.д. і звычайна ўстанаўліваецца ў дыяпазоне ад 0.75 да 0.8.

Напрыклад:

Калі выказаць здагадку, што ваша штодзённае спажыванне электраэнергіі складае 3,000 Вт·г, сярэдняя колькасць сонечных гадзін у мясцовасці складае 4.5 гадзіны, эфектыўнасць сістэмы — 0.78, а каэфіцыент бесперапынных дажджлівых дзён — 1.2:

Магутнасць модуля = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 Вт

Гэта азначае, што вам трэба ўсталяваць фотаэлектрычныя панэлі агульнай магутнасцю прыблізна 1 кВт, напрыклад, чатыры модулі па 250 Вт.

Крок 2: Вызначэнне магутнасці аўтаномнага інвертара

Інвертар пераўтварае пастаянны ток (DC) ад фотаэлектрычных панэляў або акумулятараў у пераменны ток (AC) для выкарыстання звычайнымі бытавымі прыборамі.

Яго магутнасць павінна быць дастатковай для задавальнення максімальнай імгненнай патрэбнасці ў магутнасці, асабліва ўлічваючы пускавы ток індуктыўных нагрузак (абсталявання з прывадам ад рухавіка).

Формула:

Магутнасць інвертара = (Агульная магутнасць рэзістыўнай нагрузкі + Агульная магутнасць індуктыўнай нагрузкі × 5) × Каэфіцыент запасу ÷ Каэфіцыент магутнасці

* Рэзістыўныя нагрузкі: рэзістыўныя прылады, такія як лямпачкі, электрычныя чайнікі і духоўкі.

* Індуктыўныя нагрузкі: абсталяванне з рухавікамі або кампрэсарамі, напрыклад, халадзільнікі, вадзяныя помпы, кандыцыянеры і г.д. Імгненная магутнасць падчас запуску можа быць у 5–7 разоў большай за намінальную магутнасць.

* Каэфіцыент бяспекі: звычайна ўстанаўліваецца на ўзроўні 1.2–1.5 для забеспячэння запасу.

* Каэфіцыент магутнасці: звычайна ўстанаўліваецца на ўзроўні 0.8–0.9.

прыклад:

Калі ў вас ёсць свяцільня магутнасцю 200 Вт (рэзістыўная нагрузка), халадзільнік магутнасцю 100 Вт (індуктыўная нагрузка), каэфіцыент запасу 1.3 і каэфіцыент магутнасці 0.85:

Магутнасць інвертара = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 Вт

Вам спатрэбіцца інвертар магутнасцю не менш за 1.1 кВт, а для большай стабільнасці рэкамендуецца выбраць мадэль магутнасцю 1.5 кВт.

Крок 3: Вызначце ёмістасць акумулятара

Акумулятар — гэта «назапашвальнік энергіі» аўтаномнай сістэмы, і электрычнасць, якая выкарыстоўваецца ўначы або ў пахмурныя дні, у асноўным паступае з яго. Ёмістасць залежыць ад колькасці дзён, калі вам патрэбна бесперапынная падача электраэнергіі, і ад штодзённага спажывання электраэнергіі.

Формула:

Ёмістасць акумулятара (Аг) = (Сутачнае спажыванне электраэнергіі × Колькасць дзён электразабеспячэння ў пахмурныя дні) ÷ (Глыбіня разраду × Эфектыўнасць зарадкі/разрадкі × Напружанне акумулятара)

* Глыбіня разраду (DOD): для свінцова-кіслотных акумулятараў рэкамендуецца DOD 0.5–0.6; для літыевых акумулятараў прымальна DOD 0.8–0.9.

* Эфектыўнасць зарадкі/разрадкі: звычайна ўстанаўліваецца на ўзроўні 0.85–0.9.

* Напружанне акумулятарнай батарэі: распаўсюджаныя напружанні ўключаюць 12 В, 24 В і 48 В; для больш высокіх патрабаванняў да магутнасці рэкамендуецца больш высокае напружанне.

прыклад:

Калі вы выкарыстоўваеце 3000 Вт·г штодня і хочаце мець энергію на 2 дні ў пахмурнае надвор'е, выкарыстоўваючы літыевую батарэю 48 В (DOD = 0.9, эфектыўнасць = 0.9):

Ёмістасць акумулятара = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Аг

Вам спатрэбіцца акумулятарная батарэя на 48 В 154 Аг (прыблізна 7.4 кВтг).

Крок 4: Вызначэнне характарыстык кантролера

Фотаэлектрычны кантролер рэгулюе працэс зарадкі ад фотаэлектрычных модуляў да акумулятара.

Яго характарыстыкі ў першую чаргу залежаць ад максімальнага ўваходнага току, які разлічваецца па наступнай формуле:

Формула:

Уваходны ток кантролера = Максімальная магутнасць фотаэлектрычных модуляў ÷ Напружанне акумулятарнай батарэі

Напрыклад, калі вашы фотаэлектрычныя панэлі маюць агульную магутнасць 1000 Вт, а напружанне акумулятара складае 48 В:

Уваходны ток кантролера = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8 А

Такім чынам, вам трэба выбраць кантролер з уваходным токам больш за 21 А, звычайна тыпу MPPT (больш высокая эфектыўнасць, больш выгадна ў пахмурныя дні).

Практычныя парады

1. Рабіце запас: тэрмін службы і стабільнасць працы абсталявання залежаць ад адпаведнай канструкцыі рэзервавання; не фіксуйце параметры занадта жорстка.
2. MPPT пераўзыходзіць ШІМ: хоць MPPT-кантролеры крыху даражэйшыя, яны забяспечваюць больш высокую эфектыўнасць выпрацоўкі энергіі, асабліва пры нестабільных умовах асвятлення.
3. Аддавайце перавагу літый-іённым акумулятарам: яны кампактныя, лёгкія і здольныя да глыбокага разраду, што забяспечвае доўгатэрміновую эканомію сродкаў.
4. Плануйце будучае пашырэнне: калі вы плануеце дадаць больш прыбораў у будучыні, забяспечыце дастатковую прапускную здольнасць інтэрфейсу як для фотаэлектрычнай сістэмы, так і для акумулятараў.

Аснова праектавання невялікай аўтаномнай фотаэлектрычнай сістэмы заключаецца ў дакладным разліку канфігурацыі зыходзячы з рэальных патрэб, а не проста ў «купленні некалькіх панэляў і батарэй» і заканчэнні гэтага працэсу.

Авалодайце гэтымі 4 формуламі:

1. Формула магутнасці фотаэлектрычнага модуля
2. Формула магутнасці інвертара
3. Формула ёмістасці акумулятара
4. Формула ўваходнага току кантролера

Затым вы можаце разлічыць канфігурацыю для невялікай аўтаномнай сістэмы, якая будзе дастатковай і стабільнай.

Пры першым праектаванні вы можаце дадаць дадатковы запас у памеры 10–20% у залежнасці ад вынікаў формулы, што дазваляе больш гнутка рэагаваць на змены надвор'я і пашырэнне абсталявання.