Komplexní průvodce návrhem a konfigurací rezidenčních fotovoltaických systémů pro skladování energie

Rezidenční fotovoltaický (FV) systém pro ukládání energie se skládá především z FV modulů, akumulátorů energie, střídačů, měřicích zařízení a systémů pro správu monitorování. Jeho cílem je dosáhnout energetické soběstačnosti, snížit náklady na energii, snížit emise uhlíku a zlepšit spolehlivost napájení. Konfigurace rezidenčního FV systému pro ukládání energie je komplexní proces, který vyžaduje pečlivé zvážení různých faktorů, aby byl zajištěn efektivní a stabilní provoz.

I. Přehled rezidenčních fotovoltaických systémů pro skladování energie

Před zahájením instalace systému je nezbytné změřit izolační odpor stejnosměrného proudu mezi vstupní svorkou FV panelu a zemí. Pokud je odpor menší než U…/30mA (U… představuje maximální výstupní napětí FV panelu), je nutné provést dodatečná opatření k uzemnění nebo izolaci.

Mezi hlavní funkce rezidenčních fotovoltaických systémů pro skladování energie patří:

• Vlastní spotřebaVyužití solární energie k pokrytí energetické spotřeby domácností.
• Vyrovnávání vrcholů a vyplňování údolíVyvažování spotřeby energie v různých časových obdobích pro úsporu nákladů na energii.
• Záložní napájeníZajištění spolehlivé energie během výpadků.
• Nouzový zdroj napájeníPodpora kritických zátěží během výpadku sítě.

Proces konfigurace zahrnuje analýzu energetických potřeb uživatelů, návrh fotovoltaických a akumulačních systémů, výběr komponent, přípravu instalačních plánů a stanovení provozních a údržbářských opatření.

II. Analýza a plánování poptávky

Analýza poptávky po energii

Podrobná analýza poptávky po energii je zásadní, včetně:

• Profilování zatíženíIdentifikace energetických požadavků různých spotřebičů.
• Denní spotřebaStanovení průměrné spotřeby elektřiny během dne a noci.
• Ceny elektřinyPochopení tarifních struktur pro optimalizaci systému a úsporu nákladů.

Případová studie

• Uživatelský profil:
  • Celkový připojený výkon: 8,2 kW
  • Kritické zatížení: 3,6 kW
  • Denní spotřeba energie: 10 kWh
  • Noční spotřeba energie: 20 kWh
• Systémový plán:
  • Nainstalujte hybridní systém fotovoltaiky a úložiště energie, který bude během dne generovat energii, aby pokrýval požadavky na zátěž a ukládal přebytečnou energii do baterií pro noční použití. Síť slouží jako doplňkový zdroj energie, když fotovoltaika a úložiště energie nejsou dostatečné.

• III. Konfigurace systému a výběr komponent

  1. Návrh fotovoltaického systému

  • Velikost systémuNa základě zatížení uživatele 8,2 kW a denní spotřeby 30 kWh se doporučuje fotovoltaické pole o výkonu 12 kW. Toto pole dokáže vyrobit přibližně 36 kWh za den, aby uspokojilo poptávku.
  • FV modulyVyužijte 21 monokrystalických modulů o výkonu 580 Wp, čímž dosáhnete instalovaného výkonu 12,18 kWp. Zajistěte optimální uspořádání pro maximální vystavení slunečnímu záření.

  Maximální výkon Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimální provozní napětí Vmp [V]	43,73	43,88	44,02	44,17	44,31	44,45
  Optimální provozní proud Imp [A]	13.15	13.22	13,29	13,36	13,43	13,50
  Napětí naprázdno Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53,10	53,30
  Zkratový proud Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Účinnost modulu [%]	22.3	22,5	22,7	22,8	23,0	23.2
  Tolerance výstupního výkonu	0~+3 %
  Teplotní koeficient maximálního výkonu [Pmax]	-0,29 %/℃
  Teplotní koeficient napětí naprázdno [Voc]	-0,25 %/℃
  Teplotní koeficient zkratového proudu [Isc]	0,045 %/℃
  Standardní testovací podmínky (STC): Intenzita světla 1000 W/m², teplota baterie 25 ℃, kvalita vzduchu 1,5

  2. Systém pro ukládání energie

  • Kapacita baterieNakonfigurujte lithium-železitý fosfátový (LiFePO4) bateriový systém s kapacitou 25,6 kWh. Tato kapacita zajišťuje dostatečnou zálohu pro kritické zátěže (3,6 kW) po dobu přibližně 7 hodin během výpadků.
  • Bateriové modulyPro vnitřní i venkovní instalace používejte modulární, stohovatelné konstrukce s krytím IP65. Každý modul má kapacitu 2,56 kWh, přičemž 10 modulů tvoří kompletní systém.

  3. Výběr měniče

  • Hybridní invertorPoužijte hybridní střídač o výkonu 10 kW s integrovanými funkcemi správy fotovoltaiky a úložiště. Mezi klíčové vlastnosti patří:
    • Maximální FV příkon: 15 kW
    • Výkon: 10 kW pro provoz s připojením k síti i bez připojení k síti
    • Krytí: IP65 s dobou přepnutí mezi sítí a odpojením od sítě <10 ms

  4. Výběr fotovoltaického kabelu

  Fotovoltaické kabely spojují solární moduly se střídačem nebo slučovací skříní. Musí odolávat vysokým teplotám, vystavení UV záření a venkovním podmínkám.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Jednožilový vodič, dimenzovaný na 1,5 kV DC, s vynikající odolností proti UV záření a povětrnostním vlivům.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibilní, nehořlavý, s širokým teplotním rozsahem (-40 °C až +90 °C).
  • UL 4703 FV drát:
    • Dvojitá izolace, ideální pro střešní i pozemní systémy.
  • Plovoucí solární kabel AD8:
    • Ponořitelné a vodotěsné, vhodné pro vlhké nebo vodní prostředí.
  • Solární kabel s hliníkovým jádrem:
    • Lehký a cenově dostupný, používaný ve velkých instalacích.

  5. Výběr kabelu pro akumulaci energie

  Úložné kabely propojují baterie se střídači. Musí zvládat vysoké proudy, poskytovat tepelnou stabilitu a zachovat elektrickou integritu.

  • Kabely UL10269 a UL11627:
    • Tenkostěnná izolace, nehořlavost a kompaktní rozměry.
  • Kabely s XLPE izolací:
    • Vysoké napětí (až 1500 V DC) a tepelná odolnost.
  • Vysokonapěťové stejnosměrné kabely:
    • Určeno pro propojení bateriových modulů a vysokonapěťových sběrnic.

  Doporučené specifikace kabelu

  Typ kabelu	Doporučený model	Aplikace
  FV kabel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Připojení FV modulů ke střídači.
  FV kabel	UL 4703 FV drát	Střešní instalace vyžadující vysokou izolaci.
  Kabel pro akumulaci energie	UL 10269, UL 11627	Kompaktní připojení baterií.
  Stíněný úložný kabel	Stíněný bateriový kabel EMI	Snížení rušení v citlivých systémech.
  Vysokonapěťový kabel	Kabel s XLPE izolací	Vysokopounosné spoje v bateriových systémech.
  Plovoucí fotovoltaický kabel	Plovoucí solární kabel AD8	Prostředí náchylné k vodě nebo vlhké prostředí.

IV. Systémová integrace

Integrujte fotovoltaické moduly, úložiště energie a střídače do kompletního systému:

1. FV systémNavrhněte rozvržení modulů a zajistěte strukturální bezpečnost pomocí vhodných montážních systémů.
2. Skladování energieNainstalujte modulární baterie s řádnou integrací BMS (Battery Management System) pro monitorování v reálném čase.
3. Hybridní invertorPro bezproblémovou správu energie připojte fotovoltaické panely a baterie k střídači.

V. Instalace a údržba

Instalace:

• Posouzení lokalityZkontrolujte střechy nebo terénní plochy z hlediska konstrukční kompatibility a vystavení slunečnímu záření.
• Instalace zařízeníBezpečně upevněte FV moduly, baterie a střídače.
• Testování systémuOvěřte elektrické připojení a proveďte funkční testy.

Údržba:

• Rutinní kontrolyZkontrolujte kabely, moduly a střídače, zda nejsou opotřebované nebo poškozené.
• ČištěníPravidelně čistěte fotovoltaické moduly, abyste zachovali jejich účinnost.
• Vzdálené monitorování: Používejte softwarové nástroje ke sledování výkonu systému a optimalizaci nastavení.

VI. Závěr

Dobře navržený systém fotovoltaických akumulací energie pro domácnosti přináší úspory energie, přínosy pro životní prostředí a spolehlivost napájení. Pečlivý výběr komponent, jako jsou fotovoltaické moduly, akumulátory energie, střídače a kabely, zajišťuje účinnost a dlouhou životnost systému. Dodržováním správného plánování...

Díky protokolům pro instalaci a údržbu mohou majitelé domů maximalizovat výhody své investice.