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 lường 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 cân nhắc cẩn thận nhiều 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 đầu vào mảng PV và đất. Nếu điện trở nhỏ hơn U…/30mA (U… biểu thị điện áp đầu ra tối đa của mảng PV), phải thực hiện các biện pháp tiếp đất hoặc cách điện bổ sung.
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 mức sử dụng năng lượng vào những 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.
- Nguồn điện khẩn cấp: Hỗ trợ tải trọng quan trọng trong trường hợp lưới điện bị sự cố.
Quá trình cấu hình bao gồm phân tích nhu cầu năng lượng của người dùng, thiết kế hệ thống PV và lưu trữ, lựa chọn các thành phần, chuẩn bị kế hoạch lắp đặt và phác thảo các biện pháp vận hành và bảo trì.
II. Phân tích và lập kế hoạch nhu cầu
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 điện năng của các thiết bị khác nhau.
- Tiêu thụ hàng ngày:Xác định mức sử dụng điện trung bình trong ngày và đêm.
- Giá điện:Hiểu rõ cấu trúc giá cước để tối ưu hóa hệ thống nhằm tiết kiệm chi phí.
Nghiên cứu tình huống
| Bảng 1 Tổng số liệu thống kê tải | |||
| thiết bị | Quyền lực | Số lượng | Tổng công suất (kW) |
| Máy điều hòa không khí Inverter | 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 |
| Mũ trùm đầu ngẫu nhiên | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Điện khác | 1.2 | 1 | 1,2kW |
| Tổng cộng | 8,2kW | ||
| Bảng 2 Thống kê các tải quan trọng (nguồn điện ngoài lưới) | |||
| thiết bị | Quyền lực | Số lượng | Tổng công suất (kW) |
| Máy điều hòa không khí Inverter | 1.3 | 1 | 1,3kW |
| Tủ lạnh | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| Máy nước nóng | 1.0 | 1 | 1,0kW |
| Mũ trùm đầu 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 trọng tới hạn: 3,6 kW
- Tiêu thụ năng lượng ban ngày: 10 kWh
- Tiêu thụ năng lượng ban đêm: 20 kWh
- Kế hoạch hệ thống:
- Lắp đặt hệ thống lai PV-lưu trữ với việc tạo ra PV vào ban ngày đáp ứng nhu cầu tải và lưu trữ năng lượng dư thừa trong pin để sử dụng vào ban đêm. Lưới điện hoạt động như một nguồn điện bổ sung khi PV và 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 mảng 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 mô-đun đơn tinh thể 580Wp, đạt công suất lắp đặt là 12,18 kWp. Đảm bảo bố trí tối ưu để tiếp xúc tối đa với ánh sáng mặt trời.
Công suất cực đại 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 cực đại[Pmax] -0,29%/℃ Hệ số nhiệt độ của điện áp mạch hở [Voc] -0,25%/℃ Hệ số nhiệt độ của dòng điện ngắn mạch [Isc] 0,045%/℃ Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC): Cường độ ánh sáng 1000W/m², nhiệt độ pin 25℃, 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 dự phòng cho các tải quan trọng (3,6 kW) trong khoảng 7 giờ khi mất điện.
- Mô-đun pin: Sử dụng thiết kế dạng mô-đun, có thể xếp chồng với vỏ bọc đạt chuẩn IP65 cho lắp đặt trong nhà/ngoài trời. Mỗi mô-đun có công suất 2,56 kWh, với 10 mô-đun tạo thành hệ thống hoàn chỉnh.
3. Lựa chọn biến tần
- Biến tần lai: Sử dụng bộ biến tần lai 10 kW tích hợp khả năng quản lý lưu trữ và PV. Các tính năng chính bao gồm:
- Đầu vào PV tối đa: 15 kW
- Công suất đầu ra: 10 kW cho cả hoạt động hòa lưới và độc lập
- Bảo vệ: Xếp hạng IP65 với thời gian chuyển mạch lưới-ngoài lưới <10 ms
4. Lựa chọn cáp PV
Cáp PV kết nối các mô-đun năng lượng mặt trời với biến tần hoặc hộp kết hợp. Chúng phải chịu được nhiệt độ cao, tiếp xúc với tia cực tím và điều kiện ngoài trời.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Lõi đơn, chịu được điện áp định mức 1,5 kV DC, có khả năng chống tia UV và thời tiết tuyệt vời.
- TÜV PV1-F:
- Dẻo, chống cháy, có phạm vi nhiệt độ rộng (-40°C đến +90°C).
- Dây PV UL 4703:
- Cách điện kép, lý tưởng cho hệ thống lắp trên mái nhà và mặt đất.
- Cáp năng lượng mặt trời nổi AD8:
- Có thể ngâm trong nước và chống thấm nước, thích hợp cho môi trường ẩm ướt hoặc dưới nước.
- Cáp năng lượng mặt trời lõi nhôm:
- Nhẹ và tiết kiệm chi phí, được sử dụng trong các công trình 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 được dòng điện cao, cung cấp độ ổn định nhiệt và duy trì tính toàn vẹn về điện.
- Cáp UL10269 và UL11627:
- Cách nhiệt thành mỏng, chống cháy và nhỏ gọn.
- Cáp cách điện XLPE:
- Điện áp cao (lên đến 1500V DC) và khả năng chịu nhiệt.
- Cáp DC điện áp cao:
- Được thiết kế để kết nối các mô-đun pin và thanh cái điện áp cao.
Thông số kỹ thuật cáp được khuyến nghị
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 đòi hỏi khả năng cách nhiệt cao. Cáp lưu trữ năng lượng Tiêu chuẩn UL10269, UL11627 Kết nối pin nhỏ gọn. Cáp lưu trữ được che chắn Cáp ắc quy được che chắn EMI Giảm thiểu sự can thiệp vào các hệ thống nhạy cảm. Cáp điện 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 ẩm ướt hoặc dễ thấm nước.
IV.Tích hợp hệ thống
Tích hợp các mô-đun PV, bộ lưu trữ năng lượng và biến tần thành một hệ thống hoàn chỉnh:
- Hệ thống PV: Thiết kế bố trí mô-đun và đảm bảo an toàn kết cấu bằng hệ thống lắp đặt phù hợp.
- Lưu trữ năng lượng: Lắp đặt pin mô-đun có tích hợp BMS (Hệ thống quản lý pin) phù hợp để theo dõi thời gian thực.
- Biến tần lai: Kết nối các tấm pin quang điện và pin với biến tần để quản lý năng lượng liền mạch.
V. Lắp đặt và bảo trì
Cài đặt:
- Đánh giá trang web: Kiểm tra mái nhà hoặc mặt đất để đảm bảo tính tương thích về mặt cấu trúc và mức độ tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
- Lắp đặt thiết bị: Lắp đặt mô-đun PV, pin và biến tần một cách an toàn.
- Kiểm tra hệ thống: Kiểm tra kết nối điện và thực hiện các thử nghiệm chức năng.
BẢO TRÌ:
- Kiểm tra thường xuyên: Kiểm tra xem cáp, mô-đun và biến tần có bị mòn hoặc hư hỏng không.
- Vệ sinh: Thường xuyên vệ sinh các tấm pin PV để duy trì hiệu suất.
- 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. Kết luận
Một hệ thống lưu trữ PV dân dụng được thiết kế tốt mang lại khả năng tiết kiệm năng lượng, lợi ích về môi trường và độ tin cậy của nguồn 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 tuân thủ đúng kế hoạch,
với các giao thức 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