Sveobuhvatni vodič za projektovanje i konfiguraciju stambenog fotonaponskog sistema za skladištenje

Stambeni fotonaponski (PV) sistem za skladištenje prvenstveno se sastoji od fotonaponskih modula, baterija za skladištenje energije, pretvarača za skladištenje, mernih uređaja i sistema upravljanja nadzorom. Njegov cilj je postizanje energetske samodovoljnosti, smanjenje troškova energije, smanjenje emisije ugljika i poboljšanje pouzdanosti električne energije. Konfigurisanje stambenog PV-sistema za skladištenje je sveobuhvatan proces koji zahteva pažljivo razmatranje različitih faktora kako bi se obezbedio efikasan i stabilan rad.

I. Pregled stambenih fotonaponskih sistema za skladištenje

Prije započinjanja postavljanja sistema, bitno je izmjeriti DC izolacijski otpor između ulaznog terminala PV polja i uzemljenja. Ako je otpor manji od U…/30mA (U… predstavlja maksimalni izlazni napon PV niza), moraju se poduzeti dodatne mjere uzemljenja ili izolacije.

Primarne funkcije stambenih PV sistema za skladištenje uključuju:

• Samopotrošnja: Korištenje solarne energije za zadovoljavanje energetskih potreba domaćinstva.
• Uklanjanje vrhova i popunjavanje doline: Balansiranje potrošnje energije u različitim vremenima radi uštede na troškovima energije.
• Rezervno napajanje: Pružanje pouzdane energije tokom prekida.
• Napajanje u nuždi: Podrška kritičnim opterećenjima tokom kvara mreže.

Proces konfiguracije uključuje analizu energetskih potreba korisnika, dizajniranje fotonaponskih i skladišnih sistema, odabir komponenti, pripremu planova instalacije i navođenje mjera rada i održavanja.

II. Analiza i planiranje potražnje

Analiza potražnje za energijom

Detaljna analiza potražnje za energijom je kritična, uključujući:

• Učitavanje profilisanja: Identificiranje zahtjeva za napajanjem različitih uređaja.
• Dnevna potrošnja: Određivanje prosječne potrošnje električne energije tokom dana i noći.
• Cijene električne energije: Razumijevanje strukture tarifa za optimizaciju sistema za uštedu troškova.

Studija slučaja

• Profil korisnika:
  • Ukupno priključeno opterećenje: 8,2 kW
  • Kritično opterećenje: 3,6 kW
  • Dnevna potrošnja energije: 10 kWh
  • Noćna potrošnja energije: 20 kWh
• Sistemski plan:
  • Instalirajte hibridni sistem za PV skladištenje sa dnevnom PV generacijom koja zadovoljava potrebe opterećenja i skladišti višak energije u baterijama za noćnu upotrebu. Mreža se ponaša kao dodatni izvor energije kada su fotonaponska energija i skladište nedovoljni.

• III. Konfiguracija sistema i odabir komponenti

  1. Projektovanje fotonaponskog sistema

  • Veličina sistema: Na osnovu korisničkog opterećenja od 8,2 kW i dnevne potrošnje od 30 kWh, preporučuje se PV niz od 12 kW. Ovaj niz može proizvesti približno 36 kWh dnevno kako bi zadovoljio potražnju.
  • PV moduli: Koristite 21 monokristalni modul od 580Wp, postižući instalirani kapacitet od 12,18 kWp. Osigurajte optimalan raspored za maksimalno izlaganje sunčevoj svjetlosti.

  Maksimalna snaga Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimalni radni napon Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Optimalna radna struja Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Napon otvorenog kola Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  Struja kratkog spoja Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Efikasnost modula [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Tolerancija izlazne snage	0~+3%
  Temperaturni koeficijent maksimalne snage[Pmax]	-0,29%/℃
  Temperaturni koeficijent napona otvorenog kola [Voc]	-0,25%/℃
  Temperaturni koeficijent struje kratkog spoja [Isc]	0,045%/℃
  Standardni testni uslovi (STC): Intenzitet svetlosti 1000W/m², temperatura baterije 25℃, kvalitet vazduha 1,5

  2. Sistem za skladištenje energije

  • Kapacitet baterije: Konfigurišite sistem baterija litijum gvožđe fosfata (LiFePO4) od 25,6 kWh. Ovaj kapacitet osigurava dovoljnu podršku za kritična opterećenja (3,6 kW) za otprilike 7 sati tokom prekida.
  • Baterijski moduli: Koristite modularne dizajne koji se mogu slagati sa kućištima sa IP65 oznakom za unutrašnje/vanjske instalacije. Svaki modul ima kapacitet od 2,56 kWh, sa 10 modula koji čine kompletan sistem.

  3. Odabir pretvarača

  • Hibridni inverter: Koristite hibridni inverter od 10 kW sa integrisanim PV i mogućnostima upravljanja skladištem. Ključne karakteristike uključuju:
    • Maksimalni PV ulaz: 15 kW
    • Izlazna snaga: 10 kW za rad na mreži i van mreže
    • Zaštita: IP65 klasa sa vremenom prebacivanja mreže van mreže <10 ms

  4. Izbor PV kablova

  PV kablovi povezuju solarne module sa inverterom ili kombinovanom kutijom. Moraju izdržati visoke temperature, izlaganje UV zračenju i vanjske uslove.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Jednožilni, naznačen za 1,5 kV DC, sa odličnom otpornošću na UV i vremenske uvjete.
  • TÜV PV1-F:
    • Fleksibilan, otporan na vatru, sa širokim temperaturnim rasponom (-40°C do +90°C).
  • UL 4703 PV žica:
    • Dvostruko izolovan, idealan za krovne i prizemne sisteme.
  • AD8 plutajući solarni kabel:
    • Potopna i vodootporna, pogodna za vlažna ili vodena okruženja.
  • Solarni kabl sa aluminijumskom jezgrom:
    • Lagan i isplativ, koristi se u velikim instalacijama.

  5. Izbor kabla za skladištenje energije

  Kablovi za skladištenje povezuju baterije sa pretvaračima. Moraju podnijeti velike struje, osigurati termičku stabilnost i održavati električni integritet.

  • UL10269 i UL11627 kablovi:
    • Izoliran sa tankim zidovima, otporan na plamen i kompaktan.
  • XLPE-izolovani kablovi:
    • Visok napon (do 1500V DC) i termička otpornost.
  • Visokonaponski DC kablovi:
    • Dizajniran za međusobno povezivanje baterijskih modula i visokonaponskih sabirnica.

  Preporučene specifikacije kabla

  Vrsta kabla	Preporučeni model	Aplikacija
  PV Cable	EN 50618 H1Z2Z2-K	Povezivanje PV modula na inverter.
  PV Cable	UL 4703 PV žica	Instalacije na krovu koje zahtijevaju visoku izolaciju.
  Kabel za pohranu energije	UL 10269, UL 11627	Kompaktni priključci za baterije.
  Oklopljeni kabel za pohranu	EMI oklopljeni baterijski kabel	Smanjenje smetnji u osjetljivim sistemima.
  Visokonaponski kabl	XLPE-izolirani kabel	Priključci velike struje u sistemima baterija.
  Plutajući PV kabl	AD8 plutajući solarni kabel	Okruženje sklono vodi ili vlažno.

IV. Sistemska integracija

Integrirajte PV module, skladište energije i pretvarače u kompletan sistem:

1. PV sistem: Dizajnirajte raspored modula i osigurajte strukturnu sigurnost odgovarajućim sistemima montaže.
2. Skladištenje energije: Instalirajte modularne baterije sa odgovarajućom integracijom BMS (Battery Management System) za praćenje u realnom vremenu.
3. Hibridni inverter: Povežite PV nizove i baterije na inverter za besprijekorno upravljanje energijom.

V. Instalacija i održavanje

Instalacija:

• Site Assessment: Pregledajte krovove ili prizemne površine za strukturnu kompatibilnost i izloženost sunčevoj svjetlosti.
• Instalacija opreme: Sigurno montirajte PV module, baterije i pretvarače.
• Testiranje sistema: Provjerite električne veze i izvršite funkcionalne testove.

Održavanje:

• Rutinske inspekcije: Provjerite kablove, module i pretvarače da li su istrošeni ili oštećeni.
• Čišćenje: Redovno čistite PV module kako biste održali efikasnost.
• Daljinsko praćenje: Koristite softverske alate za praćenje performansi sistema i optimizaciju postavki.

VI. Zaključak

Dobro dizajniran stambeni PV sistem za skladištenje donosi uštedu energije, ekološke prednosti i pouzdanost napajanja. Pažljiv odabir komponenti kao što su fotonaponski moduli, baterije za skladištenje energije, invertori i kablovi osiguravaju efikasnost i dugovječnost sistema. Prateći pravilno planiranje,

instalacija i protokoli održavanja, vlasnici kuća mogu maksimalno iskoristiti prednosti svojih ulaganja.