Komplexní průvodce návrhem a konfigurací rezidenčních FV-úložných systémů

Rezidenční fotovoltaický (PV)-akumulační systém sestává především z fotovoltaických modulů, akumulátorů energie, akumulačních střídačů, měřicích zařízení a systémů řízení monitorování. Jeho cílem je dosáhnout energetické soběstačnosti, snížit náklady na energii, snížit emise uhlíku a zlepšit spolehlivost napájení. Konfigurace rezidenčního fotovoltaického systému je komplexní proces, který vyžaduje pečlivé zvážení různých faktorů, aby byl zajištěn účinný a stabilní provoz.

I. Přehled rezidenčních FV-Storage Systems

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

Mezi primární funkce rezidenčních fotovoltaických systémů patří:

• Vlastní spotřeba: Využití solární energie ke splnění energetických požadavků domácností.
• Špičkové oholení a vyplnění údolí: Vyrovnávání spotřeby energie v různých časech za účelem úspory nákladů na energii.
• Záložní napájení: Poskytuje spolehlivou energii během výpadků.
• Nouzové napájení: Podpora kritických zátěží při výpadku sítě.

Proces konfigurace zahrnuje analýzu energetických potřeb uživatelů, návrh fotovoltaických a akumulačních systémů, výběr komponent, přípravu instalačních plánů a navrhování opatření pro provoz a údržbu.

II. Analýza a plánování poptávky

Analýza poptávky po energii

Důležitá je podrobná analýza poptávky po energii, včetně:

• Profilování zatížení: Identifikace požadavků na napájení různých spotřebičů.
• Denní spotřeba: Určení průměrné spotřeby elektřiny ve dne a v noci.
• Ceny elektřiny: Pochopení tarifních struktur pro optimalizaci systému pro úsporu nákladů.

případová studie

• Uživatelský profil:
  • Celková připojená zátěž: 8,2 kW
  • Kritická zátěž: 3,6 kW
  • Denní spotřeba energie: 10 kWh
  • Spotřeba energie v noci: 20 kWh
• Systémový plán:
  • Nainstalujte hybridní fotovoltaický úložný systém s denní generací fotovoltaiky splňující požadavky na zátěž a ukládající přebytečnou energii do baterií pro noční použití. Síť funguje jako doplňkový zdroj energie, když FV a skladování nestačí.

• III. Konfigurace systému a výběr komponent

  1. Návrh FV systému

  • Velikost systému: Na základě zátěže uživatele 8,2 kW a denní spotřeby 30 kWh se doporučuje FV pole o výkonu 12 kW. Toto pole může generovat přibližně 36 kWh za den, aby pokrylo poptávku.
  • FV moduly: Využijte 21 monokrystalických 580Wp modulů, dosahujících 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 skladování energie

  • Kapacita baterie: Nakonfigurujte 25,6 kWh lithium-železofosfátový (LiFePO4) bateriový systém. Tato kapacita zajišťuje dostatečnou zálohu pro kritické zátěže (3,6 kW) po dobu přibližně 7 hodin při výpadcích.
  • Bateriové moduly: Použijte modulární, stohovatelné konstrukce s krytím IP65 pro vnitřní/venkovní instalace. Každý modul má kapacitu 2,56 kWh, přičemž 10 modulů tvoří kompletní systém.

  3. Výběr měniče

  • Hybridní invertor: Použijte 10 kW hybridní střídač s integrovanými funkcemi správy fotovoltaiky a úložiště. Mezi klíčové vlastnosti patří:
    • Maximální FV příkon: 15 kW
    • Výkon: 10 kW pro provoz v síti i mimo síť
    • Krytí: Stupeň krytí IP65 s dobou sepnutí od sítě <10 ms

  4. Výběr FV kabelu

  FV kabely spojují solární moduly se střídačem nebo slučovačem. Musí odolávat vysokým teplotám, UV záření a venkovním podmínkám.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Jednojádrové, dimenzované pro 1,5 kV DC, s vynikající odolností vůči UV záření a povětrnostním vlivům.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibilní, nehořlavý, s širokým teplotním rozsahem (-40°C až +90°C).
  • UL 4703 PV drát:
    • Dvojitá izolace, ideální pro střešní a pozemní systémy.
  • Plovoucí solární kabel AD8:
    • Ponořitelné a voděodolné, vhodné do vlhkého nebo vodního prostředí.
  • Solární kabel s hliníkovým jádrem:
    • Lehký a cenově výhodný, používaný ve velkých instalacích.

  5. Výběr kabelu pro ukládání energie

  Úložné kabely propojují baterie s měniči. Musí zvládat vysoké proudy, poskytovat tepelnou stabilitu a udržovat elektrickou integritu.

  • Kabely UL10269 a UL11627:
    • Tenkostěnná izolovaná, nehořlavá a kompaktní.
  • XLPE-izolované kabely:
    • Vysoké napětí (až 1500V DC) a tepelná odolnost.
  • Vysokonapěťové DC kabely:
    • Určeno pro propojení bateriových modulů a vysokonapěťových sběrnic.

  Doporučené specifikace kabelu

  Typ kabelu	Doporučený model	Aplikace
  PV kabel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Připojení FV modulů ke střídači.
  PV kabel	UL 4703 PV drát	Střešní instalace vyžadující vysokou izolaci.
  Kabel pro ukládání energie	UL 10269, UL 11627	Kompaktní připojení baterie.
  Stíněný úložný kabel	EMI stíněný kabel baterie	Snížení rušení v citlivých systémech.
  Vysokonapěťový kabel	XLPE-izolovaný kabel	Silnoproudé spoje v bateriových systémech.
  Plovoucí PV kabel	Plovoucí solární kabel AD8	Prostředí náchylná k vodě nebo vlhké.

IV. Systémová integrace

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

1. FV systém: Navrhněte rozložení modulů a zajistěte konstrukční bezpečnost pomocí vhodných montážních systémů.
2. Skladování energie: Nainstalujte modulární baterie se správnou integrací BMS (Battery Management System) pro monitorování v reálném čase.
3. Hybridní invertor: Připojte FV pole a baterie ke střídači pro bezproblémové řízení energie.

V. Instalace a údržba

Instalace:

• Posouzení webu: Zkontrolujte střechy nebo pozemní plochy z hlediska konstrukční kompatibility a vystavení slunečnímu záření.
• Instalace zařízení: Bezpečně namontujte FV moduly, baterie a střídače.
• Testování systému: Ověřte elektrické zapojení a proveďte funkční testy.

Údržba:

• Rutinní kontroly: Zkontrolujte kabely, moduly a měniče, zda nejsou opotřebované nebo poškozené.
• Čištění: Pravidelně čistěte FV moduly pro udržení účinnosti.
• Vzdálené monitorování: Pomocí softwarových nástrojů můžete sledovat výkon systému a optimalizovat nastavení.

VI. Závěr

Dobře navržený rezidenční fotovoltaický úložný systém 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. Při správném plánování,

instalace a protokoly údržby mohou majitelé domů maximalizovat výhody své investice.