راهنمای جامع طراحی و پیکربندی سیستم ذخیره‌سازی فتوولتائیک مسکونی

یک سیستم ذخیره‌سازی فتوولتائیک (PV) مسکونی در درجه اول از ماژول‌های PV، باتری‌های ذخیره‌سازی انرژی، اینورترهای ذخیره‌سازی، دستگاه‌های اندازه‌گیری و سیستم‌های مدیریت نظارت تشکیل شده است. هدف آن دستیابی به خودکفایی انرژی، کاهش هزینه‌های انرژی، کاهش انتشار کربن و بهبود قابلیت اطمینان برق است. پیکربندی یک سیستم ذخیره‌سازی فتوولتائیک مسکونی یک فرآیند جامع است که نیاز به بررسی دقیق عوامل مختلف برای اطمینان از عملکرد کارآمد و پایدار دارد.

I. بررسی اجمالی سیستم‌های ذخیره‌سازی فتوولتائیک مسکونی

قبل از شروع راه‌اندازی سیستم، اندازه‌گیری مقاومت عایق DC بین ترمینال ورودی آرایه PV و زمین ضروری است. اگر مقاومت کمتر از U…/30mA باشد (U… نشان دهنده حداکثر ولتاژ خروجی آرایه PV است)، باید اقدامات اضافی برای اتصال زمین یا عایق‌بندی انجام شود.

کارکردهای اصلی سیستم‌های ذخیره‌سازی فتوولتائیک مسکونی شامل موارد زیر است:

• خود مصرفی: استفاده از انرژی خورشیدی برای تأمین نیازهای انرژی خانوار.
• تراشیدن قله و پر کردن دره: متعادل کردن مصرف انرژی در زمان‌های مختلف برای صرفه‌جویی در هزینه‌های انرژی.
• قدرت پشتیبان: تأمین انرژی قابل اعتماد در هنگام قطع برق.
• منبع تغذیه اضطراری: پشتیبانی از بارهای بحرانی در هنگام خرابی شبکه.

فرآیند پیکربندی شامل تجزیه و تحلیل نیازهای انرژی کاربر، طراحی سیستم‌های فتوولتائیک و ذخیره‌سازی، انتخاب اجزا، تهیه نقشه‌های نصب و ترسیم اقدامات بهره‌برداری و نگهداری است.

دوم. تحلیل و برنامه‌ریزی تقاضا

تحلیل تقاضای انرژی

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

• پروفایل بار: شناسایی نیازهای برق لوازم خانگی مختلف.
• مصرف روزانه: تعیین میانگین مصرف برق در طول شبانه روز.
• قیمت‌گذاری برقدرک ساختارهای تعرفه برای بهینه‌سازی سیستم جهت صرفه‌جویی در هزینه‌ها.

مطالعه موردی

• پروفایل کاربر:
  • کل بار متصل: ۸.۲ کیلووات
  • بار بحرانی: ۳.۶ کیلووات
  • مصرف انرژی در طول روز: ۱۰ کیلووات ساعت
  • مصرف انرژی در شب: ۲۰ کیلووات ساعت
• طرح سیستم:
  • یک سیستم هیبریدی فتوولتائیک-ذخیره‌ساز نصب کنید که در آن تولید فتوولتائیک در طول روز، تقاضای بار را برآورده کرده و انرژی اضافی را در باتری‌ها برای استفاده در شب ذخیره کند. شبکه برق در مواقعی که فتوولتائیک و ذخیره‌سازی کافی نیستند، به عنوان منبع تغذیه مکمل عمل می‌کند.

• III. پیکربندی سیستم و انتخاب اجزا

  ۱. طراحی سیستم فتوولتائیک

  • اندازه سیستم: بر اساس بار ۸.۲ کیلوواتی کاربر و مصرف روزانه ۳۰ کیلووات ساعت، یک آرایه PV 12 کیلوواتی توصیه می‌شود. این آرایه می‌تواند تقریباً ۳۶ کیلووات ساعت در روز برای تأمین تقاضا تولید کند.
  • ماژول‌های فتوولتائیکاستفاده از ۲۱ ماژول تک کریستال ۵۸۰ وات، دستیابی به ظرفیت نصب شده ۱۲.۱۸ کیلووات ساعت. چیدمان بهینه برای حداکثر دریافت نور خورشید.

  حداکثر توان Pmax [W]	۵۷۵	۵۸۰	۵۸۵	۵۹۰	۵۹۵ عدد	۶۰۰
  ولتاژ عملیاتی بهینه Vmp [V]	۴۳.۷۳	۴۳.۸۸	۴۴.۰۲	۴۴.۱۷	۴۴.۳۱	۴۴.۴۵
  جریان عملیاتی بهینه Imp [A]	۱۳.۱۵	۱۳.۲۲	۱۳.۲۹	۱۳.۳۶	۱۳.۴۳	۱۳.۵۰
  ولتاژ مدار باز Voc [V]	۵۲.۳۰	۵۲.۵۰	۵۲.۷۰	۵۲.۹۰	۵۳.۱۰	۵۳.۳۰
  جریان اتصال کوتاه Isc [A]	۱۳.۸۹	۱۳.۹۵	۱۴.۰۱	۱۴.۰۷	۱۴.۱۳	۱۴.۱۹
  راندمان ماژول [٪]	۲۲.۳	۲۲.۵	۲۲.۷	۲۲.۸	۲۳.۰	۲۳.۲
  تحمل توان خروجی	۰ تا +۳٪
  ضریب دمایی حداکثر توان [Pmax]	-0.29٪ / ℃
  ضریب دمایی ولتاژ مدار باز [Voc]	-0.25٪ / ℃
  ضریب دمایی جریان اتصال کوتاه [Isc]	0.045٪ / ℃
  شرایط آزمایش استاندارد (STC): شدت نور ۱۰۰۰ وات بر متر مربع، دمای باتری ۲۵ درجه سانتیگراد، کیفیت هوا ۱.۵

  ۲. سیستم ذخیره انرژی

  • ظرفیت باتری: یک سیستم باتری لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4) با ظرفیت 25.6 کیلووات ساعت پیکربندی کنید. این ظرفیت، پشتیبانی کافی برای بارهای بحرانی (3.6 کیلووات) را برای تقریباً 7 ساعت در طول قطعی برق تضمین می‌کند.
  • ماژول‌های باتریاز طرح‌های ماژولار و قابل چیدمان با محفظه‌های دارای رتبه IP65 برای نصب در محیط‌های داخلی/خارجی استفاده کنید. هر ماژول ظرفیتی معادل ۲.۵۶ کیلووات ساعت دارد و ۱۰ ماژول، سیستم کامل را تشکیل می‌دهند.

  ۳. انتخاب اینورتر

  • اینورتر هیبریدی: از یک اینورتر هیبریدی ۱۰ کیلوواتی با قابلیت‌های یکپارچه مدیریت فتوولتائیک و ذخیره‌سازی استفاده کنید. ویژگی‌های کلیدی عبارتند از:
    • حداکثر ورودی PV: ۱۵ کیلووات
    • خروجی: ۱۰ کیلووات برای هر دو حالت متصل به شبکه و مستقل از شبکه
    • حفاظت: درجه حفاظت IP65 با زمان سوئیچینگ شبکه جدا از شبکه <10 میلی ثانیه

  4. انتخاب کابل PV

  کابل‌های فتوولتائیک، ماژول‌های خورشیدی را به جعبه اینورتر یا کمباینر متصل می‌کنند. آن‌ها باید در برابر دمای بالا، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و شرایط بیرونی مقاوم باشند.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • تک هسته ای، با ولتاژ نامی ۱.۵ کیلوولت DC، با مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش و آب و هوا.
  • TÜV PV1-F:
    • انعطاف‌پذیر، مقاوم در برابر شعله، با محدوده دمایی وسیع (-40°C تا +90°C).
  • سیم PV UL 4703:
    • عایق دوبل، ایده‌آل برای سیستم‌های پشت بامی و زمینی.
  • کابل خورشیدی شناور AD8:
    • قابل غوطه‌وری و ضد آب، مناسب برای محیط‌های مرطوب یا آبی.
  • کابل خورشیدی با هسته آلومینیومی:
    • سبک و مقرون به صرفه، مورد استفاده در تاسیسات در مقیاس بزرگ.

  5. انتخاب کابل ذخیره انرژی

  کابل‌های ذخیره‌سازی، باتری‌ها را به اینورترها متصل می‌کنند. آن‌ها باید جریان‌های بالا را تحمل کنند، پایداری حرارتی ایجاد کنند و یکپارچگی الکتریکی را حفظ کنند.

  • کابل‌های UL10269 و UL11627:
    • عایق دیواره نازک، مقاوم در برابر شعله و جمع و جور.
  • کابل‌های با عایق XLPE:
    • ولتاژ بالا (تا ۱۵۰۰ ولت DC) و مقاومت حرارتی.
  • کابل‌های جریان مستقیم ولتاژ بالا:
    • برای اتصال ماژول‌های باتری و باس‌های ولتاژ بالا طراحی شده است.

  مشخصات کابل توصیه شده

  نوع کابل	مدل پیشنهادی	کاربرد
  کابل PV	EN 50618 H1Z2Z2-K	اتصال ماژول‌های PV به اینورتر.
  کابل PV	سیم PV UL 4703	نصب و راه اندازی پشت بام که نیاز به عایق بندی بالا دارد.
  کابل ذخیره انرژی	UL 10269، UL 11627	اتصالات باتری فشرده.
  کابل ذخیره‌سازی محافظ‌دار	کابل باتری محافظ EMI	کاهش تداخل در سیستم‌های حساس.
  کابل ولتاژ بالا	کابل با عایق XLPE	اتصالات جریان بالا در سیستم‌های باتری
  کابل PV شناور	کابل خورشیدی شناور AD8	محیط‌های مستعد آب یا مرطوب.

چهارم. یکپارچه‌سازی سیستم

ماژول‌های فتوولتائیک، ذخیره‌سازی انرژی و اینورترها را در یک سیستم کامل ادغام کنید:

1. سیستم فتوولتائیکطراحی چیدمان ماژول و اطمینان از ایمنی سازه با سیستم‌های نصب مناسب.
2. ذخیره انرژیباتری‌های ماژولار را با یکپارچه‌سازی مناسب BMS (سیستم مدیریت باتری) برای نظارت بلادرنگ نصب کنید.
3. اینورتر هیبریدی: آرایه‌های PV و باتری‌ها را برای مدیریت یکپارچه انرژی به اینورتر وصل کنید.

V. نصب و نگهداری

نصب:

• ارزیابی سایتپشت بام‌ها یا زمین‌ها را از نظر سازگاری سازه‌ای و میزان قرار گرفتن در معرض نور خورشید بررسی کنید.
• نصب تجهیزاتماژول‌های فتوولتائیک، باتری‌ها و اینورترها را به طور ایمن نصب کنید.
• تست سیستم: اتصالات الکتریکی را تأیید کنید و آزمایش‌های عملکردی انجام دهید.

تعمیر و نگهداری:

• بازرسی‌های روتینکابل‌ها، ماژول‌ها و اینورترها را از نظر فرسودگی یا آسیب بررسی کنید.
• تمیز کردن: برای حفظ راندمان، ماژول‌های فتوولتائیک را مرتباً تمیز کنید.
• نظارت از راه دور: از ابزارهای نرم‌افزاری برای ردیابی عملکرد سیستم و بهینه‌سازی تنظیمات استفاده کنید.

ششم. نتیجه‌گیری

یک سیستم ذخیره‌سازی فتوولتائیک مسکونی با طراحی مناسب، صرفه‌جویی در انرژی، مزایای زیست‌محیطی و قابلیت اطمینان برق را به همراه دارد. انتخاب دقیق قطعاتی مانند ماژول‌های فتوولتائیک، باتری‌های ذخیره‌سازی انرژی، اینورترها و کابل‌ها، کارایی و طول عمر سیستم را تضمین می‌کند. با پیروی از برنامه‌ریزی مناسب،

با رعایت پروتکل‌های نصب و نگهداری، صاحبان خانه می‌توانند از مزایای سرمایه‌گذاری خود حداکثر استفاده را ببرند.