راهنمای جامع طراحی و پیکربندی سیستم PV-Storage Residential PV

یک سیستم ذخیره سازی فتوولتائیک مسکونی (PV) عمدتاً از ماژول های PV، باتری های ذخیره انرژی، اینورترهای ذخیره سازی، دستگاه های اندازه گیری و سیستم های مدیریت نظارت تشکیل شده است. هدف آن دستیابی به خودکفایی انرژی، کاهش هزینه های انرژی، کاهش انتشار کربن و بهبود قابلیت اطمینان نیرو است. پیکربندی یک سیستم ذخیره سازی PV مسکونی یک فرآیند جامع است که نیاز به بررسی دقیق عوامل مختلف برای اطمینان از عملکرد کارآمد و پایدار دارد.

I. مروری بر سیستم های ذخیره سازی PV مسکونی

قبل از شروع راه اندازی سیستم، اندازه گیری مقاومت عایق DC بین ترمینال ورودی آرایه PV و زمین ضروری است. اگر مقاومت کمتر از U…/30mA باشد (U… نشان‌دهنده حداکثر ولتاژ خروجی آرایه PV)، باید اقدامات اضافی برای اتصال به زمین یا عایق انجام شود.

وظایف اولیه سیستم های ذخیره سازی PV مسکونی عبارتند از:

• خود مصرفی: استفاده از انرژی خورشیدی برای رفع نیازهای انرژی خانوار.
• قله تراشیدن و پرکردن دره: متعادل کردن مصرف انرژی در زمان های مختلف برای صرفه جویی در هزینه های انرژی.
• قدرت پشتیبان: تامین انرژی مطمئن در هنگام قطعی.
• منبع تغذیه اضطراری: پشتیبانی از بارهای بحرانی در هنگام خرابی شبکه.

فرآیند پیکربندی شامل تجزیه و تحلیل نیازهای انرژی کاربر، طراحی سیستم های PV و ذخیره سازی، انتخاب اجزاء، تهیه طرح های نصب، و تشریح اقدامات عملیاتی و نگهداری است.

II. تحلیل و برنامه ریزی تقاضا

تجزیه و تحلیل تقاضای انرژی

تجزیه و تحلیل دقیق تقاضای انرژی بسیار مهم است، از جمله:

• بارگذاری پروفایل: شناسایی نیاز برق لوازم مختلف.
• مصرف روزانه: تعیین میانگین مصرف برق در روز و شب.
• قیمت گذاری برق: درک ساختار تعرفه برای بهینه سازی سیستم برای صرفه جویی در هزینه.

مطالعه موردی

• نمایه کاربر:
  • کل بار متصل: 8.2 کیلو وات
  • بار بحرانی: 3.6 کیلو وات
  • مصرف انرژی در روز: 10 کیلووات ساعت
  • مصرف انرژی در شب: 20 کیلووات ساعت
• طرح سیستم:
  • یک سیستم هیبریدی ذخیره سازی PV با تولید PV در روز با نیازهای بار و ذخیره انرژی اضافی در باتری ها برای استفاده در شب نصب کنید. هنگامی که PV و ذخیره سازی کافی نیستند، شبکه به عنوان یک منبع تغذیه مکمل عمل می کند.

• III. پیکربندی سیستم و انتخاب مؤلفه

  1. طراحی سیستم PV

  • اندازه سیستم: بر اساس بار 8.2 کیلووات کاربر و مصرف روزانه 30 کیلووات ساعت، آرایه PV 12 کیلووات توصیه می شود. این آرایه می تواند تقریباً 36 کیلووات ساعت در روز برای پاسخگویی به تقاضا تولید کند.
  • ماژول های PV: با استفاده از 21 ماژول تک کریستالی 580Wp، به ظرفیت نصب شده 12.18 کیلووات بر ثانیه دست یابید. از آرایش بهینه برای حداکثر قرار گرفتن در معرض نور خورشید اطمینان حاصل کنید.

  حداکثر توان Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  ولتاژ عملیاتی بهینه Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  جریان عملیاتی بهینه Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  ولتاژ مدار باز Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  جریان اتصال کوتاه Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  کارایی ماژول [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  تحمل توان خروجی	0~+3٪
  ضریب دمای حداکثر توان [Pmax]	-0.29٪/℃
  ضریب دمایی ولتاژ مدار باز [Voc]	-0.25٪/℃
  ضریب دمای جریان اتصال کوتاه [ISC]	0.045٪ / ℃
  شرایط تست استاندارد (STC): شدت نور 1000W/m²، دمای باتری 25 درجه سانتیگراد، کیفیت هوا 1.5

  2. سیستم ذخیره انرژی

  • ظرفیت باتری: یک سیستم باتری 25.6 کیلووات ساعتی فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4) را پیکربندی کنید. این ظرفیت، پشتیبان کافی برای بارهای بحرانی (3.6 کیلووات) را به مدت تقریباً 7 ساعت در هنگام خاموشی تضمین می کند.
  • ماژول های باتری: از طرح های ماژولار و قابل انباشته شدن با محفظه های دارای رتبه IP65 برای نصب های داخلی/خارجی استفاده کنید. هر ماژول دارای ظرفیت 2.56 کیلووات ساعت است که 10 ماژول سیستم کامل را تشکیل می دهد.

  3. انتخاب اینورتر

  • اینورتر هیبریدی: از یک اینورتر هیبریدی 10 کیلوواتی با PV یکپارچه و قابلیت مدیریت ذخیره سازی استفاده کنید. ویژگی های کلیدی عبارتند از:
    • حداکثر ورودی PV: 15 کیلو وات
    • توان خروجی: 10 کیلو وات برای عملیات متصل به شبکه و خارج از شبکه
    • حفاظت: رتبه IP65 با زمان سوئیچینگ شبکه خاموش از شبکه کمتر از 10 میلی ثانیه

  4. انتخاب کابل PV

  کابل های PV ماژول های خورشیدی را به جعبه اینورتر یا ترکیب کننده متصل می کنند. آنها باید دمای بالا، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و شرایط بیرون را تحمل کنند.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • تک هسته ای، برای 1.5 کیلو ولت DC، با مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش و آب و هوا.
  • TÜV PV1-F:
    • انعطاف پذیر، مقاوم در برابر شعله، با محدوده دمایی وسیع (40- تا 90+ درجه سانتیگراد).
  • سیم PV UL 4703:
    • دو عایق، ایده آل برای سیستم های روی پشت بام و روی زمین.
  • AD8 کابل خورشیدی شناور:
    • شناور و ضد آب، مناسب برای محیط های مرطوب یا آبی.
  • کابل خورشیدی هسته آلومینیومی:
    • سبک و مقرون به صرفه، در تاسیسات در مقیاس بزرگ استفاده می شود.

  5. انتخاب کابل ذخیره انرژی

  کابل های ذخیره سازی باتری ها را به اینورتر متصل می کنند. آنها باید جریان های بالا را کنترل کنند، پایداری حرارتی را فراهم کنند و یکپارچگی الکتریکی را حفظ کنند.

  • کابل UL10269 و UL11627:
    • عایق دیواره نازک، مقاوم در برابر شعله و فشرده.
  • کابل های عایق XLPE:
    • ولتاژ بالا (تا 1500 ولت DC) و مقاومت حرارتی.
  • کابل های ولتاژ بالا DC:
    • طراحی شده برای اتصال ماژول های باتری و اتوبوس های فشار قوی.

  مشخصات کابل پیشنهادی

  نوع کابل	مدل پیشنهادی	برنامه
  کابل PV	EN 50618 H1Z2Z2-K	اتصال ماژول های PV به اینورتر
  کابل PV	سیم PV UL 4703	تاسیسات پشت بام که نیاز به عایق بالا دارند.
  کابل ذخیره انرژی	UL 10269، UL 11627	اتصالات باتری فشرده
  کابل ذخیره سازی محافظ	کابل باتری محافظ EMI	کاهش تداخل در سیستم های حساس
  کابل ولتاژ بالا	کابل عایق XLPE	اتصالات جریان بالا در سیستم های باتری.
  کابل PV شناور	AD8 کابل خورشیدی شناور	محیط های مستعد آب یا مرطوب.

IV. یکپارچه سازی سیستم

ماژول های PV، ذخیره انرژی و اینورترها را در یک سیستم کامل ادغام کنید:

1. سیستم PV: طرح ماژول را طراحی کنید و ایمنی سازه را با سیستم های نصب مناسب تضمین کنید.
2. ذخیره انرژی: باتری های مدولار را با یکپارچه سازی مناسب BMS (سیستم مدیریت باتری) برای نظارت در زمان واقعی نصب کنید.
3. اینورتر هیبریدی: برای مدیریت یکپارچه انرژی، آرایه های PV و باتری ها را به اینورتر وصل کنید.

V. نصب و نگهداری

نصب و راه اندازی:

• ارزیابی سایت: پشت بام ها یا مناطق زمینی را از نظر سازگاری سازه و قرار گرفتن در معرض نور خورشید بررسی کنید.
• نصب تجهیزات: ماژول های PV، باتری ها و اینورترها را ایمن نصب کنید.
• تست سیستم: اتصالات الکتریکی را بررسی کنید و تست های عملکردی را انجام دهید.

تعمیر و نگهداری:

• بازرسی های معمول: کابل ها، ماژول ها و اینورترها را از نظر سایش یا آسیب بررسی کنید.
• تمیز کردن: برای حفظ کارایی، ماژول های PV را به طور مرتب تمیز کنید.
• مانیتورینگ از راه دور: از ابزارهای نرم افزاری برای ردیابی عملکرد سیستم و بهینه سازی تنظیمات استفاده کنید.

VI. نتیجه گیری

یک سیستم ذخیره سازی PV مسکونی که به خوبی طراحی شده است باعث صرفه جویی در انرژی، مزایای زیست محیطی و قابلیت اطمینان نیرو می شود. انتخاب دقیق اجزایی مانند ماژول های PV، باتری های ذخیره انرژی، اینورترها و کابل ها کارایی و طول عمر سیستم را تضمین می کند. با برنامه ریزی صحیح،

پروتکل های نصب و نگهداری، صاحبان خانه می توانند مزایای سرمایه گذاری خود را به حداکثر برسانند.