Hệ thống lưu trữ quang điện (PV) dân dụng chủ yếu bao gồm các mô-đun PV, pin lưu trữ năng lượng, bộ biến tần lưu trữ, thiết bị đo sáng và hệ thống quản lý giám sát. Mục tiêu của nó là đạt được khả năng tự cung cấp năng lượng, giảm chi phí năng lượng, giảm lượng khí thải carbon và cải thiện độ tin cậy của nguồn điện. Cấu hình hệ thống lưu trữ PV dân dụng là một quá trình toàn diện đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các yếu tố khác nhau để đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định.
I. Tổng quan về hệ thống lưu trữ PV dân dụng
Trước khi bắt đầu thiết lập hệ thống, điều cần thiết là phải đo điện trở cách điện DC giữa cực đầu vào mảng PV và mặt đất. Nếu điện trở nhỏ hơn U…/30mA (U… đại diện cho điện áp đầu ra tối đa của mảng PV), phải thực hiện thêm các biện pháp nối đất hoặc cách điện.
Các chức năng chính của hệ thống lưu trữ PV dân dụng bao gồm:
- Tự tiêu thụ: Sử dụng năng lượng mặt trời để đáp ứng nhu cầu năng lượng của hộ gia đình.
- Cạo đỉnh và lấp đầy thung lũng: Cân bằng việc sử dụng năng lượng vào các thời điểm khác nhau để tiết kiệm chi phí năng lượng.
- Nguồn điện dự phòng: Cung cấp năng lượng đáng tin cậy trong thời gian mất điện.
- Cung cấp điện khẩn cấp: Hỗ trợ các tải quan trọng khi lưới điện bị sự cố.
Quá trình cấu hình bao gồm phân tích nhu cầu năng lượng của người dùng, thiết kế hệ thống quang điện và lưu trữ, lựa chọn các bộ phận, chuẩn bị kế hoạch lắp đặt cũng như phác thảo các biện pháp vận hành và bảo trì.
II. Phân tích nhu cầu và lập kế hoạch
Phân tích nhu cầu năng lượng
Phân tích nhu cầu năng lượng chi tiết là rất quan trọng, bao gồm:
- Tải hồ sơ: Xác định nhu cầu năng lượng của các thiết bị khác nhau.
- Tiêu thụ hàng ngày: Xác định lượng điện sử dụng bình quân trong ngày và đêm.
- Giá điện: Tìm hiểu cơ cấu biểu phí để tối ưu hóa hệ thống nhằm tiết kiệm chi phí.
Nghiên cứu điển hình
| Bảng 1 Thống kê tổng tải | |||
| thiết bị | Quyền lực | Số lượng | Tổng công suất (kW) |
| Điều hòa không khí biến tần | 1.3 | 3 | 3,9kW |
| máy giặt | 1.1 | 1 | 1,1kW |
| Tủ lạnh | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| TV | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Máy nước nóng | 1.0 | 1 | 1,0kW |
| mui xe ngẫu nhiên | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Điện khác | 1.2 | 1 | 1,2kW |
| Tổng cộng | 8,2kW | ||
| Bảng 2 Thống kê các phụ tải quan trọng (nguồn điện ngoài lưới) | |||
| thiết bị | Quyền lực | Số lượng | Tổng công suất (kW) |
| Điều hòa không khí biến tần | 1.3 | 1 | 1,3kW |
| Tủ lạnh | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| Máy nước nóng | 1.0 | 1 | 1,0kW |
| mui xe ngẫu nhiên | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Điện chiếu sáng, v.v. | 0,5 | 1 | 0,5kW |
| Tổng cộng | 3,6kW | ||
- Hồ sơ người dùng:
- Tổng tải kết nối: 8,2 kW
- Tải tới hạn: 3,6 kW
- Tiêu thụ năng lượng ban ngày: 10 kWh
- Tiêu thụ năng lượng vào ban đêm: 20 kWh
- Kế hoạch hệ thống:
- Lắp đặt hệ thống kết hợp lưu trữ quang điện với khả năng tạo ra quang điện ban ngày đáp ứng nhu cầu phụ tải và lưu trữ năng lượng dư thừa trong pin để sử dụng vào ban đêm. Lưới điện hoạt động như một nguồn năng lượng bổ sung khi năng lượng mặt trời và bộ lưu trữ không đủ.
-
III. Cấu hình hệ thống và lựa chọn thành phần
1. Thiết kế hệ thống PV
- Kích thước hệ thống: Dựa trên tải 8,2 kW của người dùng và mức tiêu thụ hàng ngày là 30 kWh, nên sử dụng dãy PV 12 kW. Mảng này có thể tạo ra khoảng 36 kWh mỗi ngày để đáp ứng nhu cầu.
- Mô-đun PV: Sử dụng 21 module đơn tinh thể 580Wp, đạt công suất lắp đặt 12,18 kWp. Đảm bảo sự sắp xếp tối ưu để tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tối đa.
Công suất tối đa Pmax [W] 575 580 585 590 595 600 Điện áp hoạt động tối ưu Vmp [V] 43,73 43,88 44.02 44,17 44,31 44,45 Dòng điện hoạt động tối ưu Imp [A] 13:15 13.22 13:29 13:36 13:43 13:50 Điện áp mạch hở Voc [V] 52:30 52,50 52,70 52,90 53.10 53:30 Dòng điện ngắn mạch Isc [A] 13,89 13:95 14.01 14.07 14.13 14.19 Hiệu suất mô-đun [%] 22.3 22,5 22,7 22,8 23,0 23,2 Dung sai công suất đầu ra 0~+3% Hệ số nhiệt độ của công suất tối đa [Pmax] -0,29%/oC Hệ số nhiệt độ của điện áp hở mạch [Voc] -0,25%/oC Hệ số nhiệt độ dòng điện ngắn mạch [Isc] 0,045%/oC Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC): Cường độ ánh sáng 1000W/m2, nhiệt độ pin 25oC, chất lượng không khí 1,5 2. Hệ thống lưu trữ năng lượng
- Dung lượng pin: Cấu hình hệ thống pin lithium iron phosphate (LiFePO4) 25,6 kWh. Công suất này đảm bảo đủ nguồn dự phòng cho các tải tới hạn (3,6 kW) trong khoảng 7 giờ khi mất điện.
- Mô-đun pin: Sử dụng các thiết kế dạng mô-đun, có thể xếp chồng lên nhau với vỏ được xếp hạng IP65 để lắp đặt trong nhà/ngoài trời. Mỗi module có công suất 2,56 kWh, với 10 module tạo thành hệ thống hoàn chỉnh.
3. Lựa chọn biến tần
- Biến tần lai: Sử dụng bộ biến tần hybrid 10 kW có tích hợp khả năng quản lý lưu trữ và quang điện. Các tính năng chính bao gồm:
- Đầu vào PV tối đa: 15 kW
- Công suất đầu ra: 10 kW cho cả hoạt động nối lưới và không nối lưới
- Bảo vệ: Xếp hạng IP65 với thời gian chuyển đổi không nối lưới <10 ms
4. Lựa chọn cáp PV
Cáp PV kết nối các mô-đun năng lượng mặt trời với bộ biến tần hoặc hộp tổ hợp. Chúng phải chịu đựng nhiệt độ cao, tiếp xúc với tia cực tím và điều kiện ngoài trời.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Lõi đơn, định mức 1,5 kV DC, có khả năng chống tia cực tím và thời tiết tuyệt vời.
- TÜV PV1-F:
- Linh hoạt, chống cháy, có phạm vi nhiệt độ rộng (-40°C đến +90°C).
- Dây PV UL 4703:
- Cách nhiệt kép, lý tưởng cho các hệ thống trên mái nhà và trên mặt đất.
- Cáp năng lượng mặt trời nổi AD8:
- Chìm và không thấm nước, thích hợp với môi trường ẩm ướt hoặc dưới nước.
- Cáp năng lượng mặt trời lõi nhôm:
- Nhẹ và tiết kiệm chi phí, được sử dụng trong lắp đặt quy mô lớn.
5. Lựa chọn cáp lưu trữ năng lượng
Cáp lưu trữ kết nối pin với bộ biến tần. Chúng phải xử lý dòng điện cao, cung cấp độ ổn định nhiệt và duy trì tính toàn vẹn về điện.
- Cáp UL10269 và UL11627:
- Tường mỏng cách nhiệt, chống cháy và nhỏ gọn.
- Cáp cách điện XLPE:
- Điện áp cao (lên đến 1500V DC) và khả năng chịu nhiệt.
- Cáp DC cao thế:
- Được thiết kế để kết nối các mô-đun pin và xe buýt điện áp cao.
Thông số kỹ thuật cáp được đề xuất
Loại cáp Mô hình được đề xuất Ứng dụng Cáp PV EN 50618 H1Z2Z2-K Kết nối các mô-đun PV với biến tần. Cáp PV Dây PV UL 4703 Lắp đặt trên mái nhà yêu cầu cách nhiệt cao. Cáp lưu trữ năng lượng UL 10269, UL 11627 Kết nối pin nhỏ gọn. Cáp lưu trữ được bảo vệ Cáp pin được bảo vệ EMI Giảm nhiễu trong các hệ thống nhạy cảm. Cáp cao thế Cáp cách điện XLPE Kết nối dòng điện cao trong hệ thống pin. Cáp PV nổi Cáp năng lượng mặt trời nổi AD8 Môi trường dễ bị thấm nước hoặc ẩm ướt.
IV. Tích hợp hệ thống
Tích hợp các mô-đun PV, bộ lưu trữ năng lượng và bộ biến tần vào một hệ thống hoàn chỉnh:
- Hệ thống PV: Thiết kế bố trí mô-đun và đảm bảo an toàn về kết cấu với hệ thống lắp đặt phù hợp.
- Lưu trữ năng lượng: Lắp đặt pin mô-đun có tích hợp BMS (Hệ thống quản lý pin) thích hợp để giám sát thời gian thực.
- Biến tần lai: Kết nối các mảng quang điện và pin với bộ biến tần để quản lý năng lượng liền mạch.
V. Cài đặt và bảo trì
Cài đặt:
- Đánh giá địa điểm: Kiểm tra các mái nhà hoặc khu vực mặt đất về khả năng tương thích về cấu trúc và khả năng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
- Lắp đặt thiết bị: Gắn chắc chắn các mô-đun quang điện, pin và bộ biến tần.
- Kiểm tra hệ thống: Kiểm tra các kết nối điện và thực hiện kiểm tra chức năng.
BẢO TRÌ:
- Kiểm tra định kỳ: Kiểm tra cáp, mô-đun và bộ biến tần xem có bị mòn hoặc hư hỏng không.
- Vệ sinh: Thường xuyên làm sạch các mô-đun quang điện để duy trì hiệu quả.
- Giám sát từ xa: Sử dụng các công cụ phần mềm để theo dõi hiệu suất hệ thống và tối ưu hóa cài đặt.
VI. Phần kết luận
Hệ thống lưu trữ PV dân dụng được thiết kế tốt mang lại khả năng tiết kiệm năng lượng, lợi ích môi trường và độ tin cậy về điện. Việc lựa chọn cẩn thận các thành phần như mô-đun PV, pin lưu trữ năng lượng, bộ biến tần và cáp đảm bảo hiệu quả và tuổi thọ của hệ thống. Bằng cách thực hiện đúng kế hoạch,
các quy trình lắp đặt và bảo trì, chủ nhà có thể tối đa hóa lợi ích từ khoản đầu tư của mình.
Thời gian đăng: 24/12/2024