Application of photovoltaic off-grid small system

Aplicação de pequenos sistemas fotovoltaicos off-grid

Após entender as necessidades básicas dos clientes, primeiro, determine a seleção dos equipamentos líderes do sistema e depois confirme o esquema do sistema. Sistemas fotovoltaicos off-grid são requisitos rígidos, e os usuários dependem fortemente da demanda de eletricidade. Portanto, a confiabilidade do sistema deve ser considerada primeiro no projeto. Depois, diferentes soluções devem ser fornecidas de acordo com as diversas necessidades dos clientes, com o objetivo de atender às necessidades do cliente, aumentar a geração de energia e reduzir custos do sistema.
 

Soluções de pequenos sistemas off-grid de baixo custo
Pequeno sistema off-grid, os principais usuários vêm de áreas pobres sem eletricidade, regiões montanhosas remotas, pastores e turistas, principalmente para atender às necessidades de iluminação, carregamento de celulares, etc.; o sistema consome menos de 5 graus de eletricidade por dia, e a potência de carga é inferior a 1kW; usuários A demanda por eletricidade não é muito urgente, a necessidade por produtos é confiável e direta, e o preço é baixo. Portanto, recomenda-se usar um controlador PWM e um inversor para corrigir a onda e integrar o controlador, o inversor e a bateria. Esse método tem uma estrutura simples, alta eficiência, fiação conveniente e baixo custo. Além disso, ele pode alimentar lâmpadas, TVs pequenas, pequenas e pequenas. Não há problema com o ventilador.
 
Soluções práticas de sistemas off-grid pequenos e médios
Os principais usuários de sistemas off-grid pequenos e médios vêm de áreas relativamente abastadas e com deficiência energética, como pastores, moradores de ilhas, barcos de pesca de médio porte, pontos cênicos relativamente remotos e algumas estações base de comunicação e monitoramento. Ele atende principalmente às necessidades básicas da vida, como iluminação, televisores, ventiladores e ar-condicionados; o consumo diário de eletricidade do sistema é inferior a 50 kWh, e a potência total de carga é inferior a 20 kW; os usuários têm necessidades específicas de consumo de eletricidade, e suas demandas por produtos são práticas e confiáveis, baratas.
(1) Se o usuário tiver poucas cargas indutivas, recomenda-se usar o controlador MPPT mais o inversor de isolamento de alta frequência, que é leve e barato; se o usuário tiver muitas cargas indutivas, recomenda-se usar o controlador MPPT para processar o inversor de isolamento de frequência. A solução é confiável no consumo de eletricidade e pode suportar cargas de choque.
(2) Se a potência de carga do usuário for relativamente pequena, mas o tempo de consumo de eletricidade for muito longo, recomenda-se escolher o esquema dividido controlador e inversor; você pode optar por usar um controlador mais significativo e um inversor menor para aumentar a geração de energia, reduzindo o custo do sistema; Se a potência de carga do usuário for relativamente grande, mas o tempo de consumo de eletricidade não for longo, recomenda-se escolher a solução integrada do controlador e do inversor, e a fiação do sistema for simples.
 

Soluções de sistemas confiáveis off-grid de média e grande escala
Sistemas off-grid de médio e grande porte são usados principalmente em áreas industriais e comerciais, áreas cênicas e outras ocasiões onde quedas frequentes de energia, altos preços de eletricidade, diferenças significativas de preço entre picos e vale e fotovoltaicos não podem ser conectados à Internet. Principal; a potência de carga do sistema está acima de 20kW e abaixo de 250kW, e o consumo diário de eletricidade é inferior a 500 kWh. Existem várias soluções para sistemas off-grid de pequeno e médio porte.
Para sistemas acima de 20kW e abaixo de 60kW, você pode escolher o esquema de conectar múltiplos pequenos inversores monofásicos off-grid em paralelo. Esse esquema é mais complicado em fiação e depuração, mas o preço é relativamente baixo e a flexibilidade é alta. Além disso, há uma falha no inversor; O sistema pode continuar funcionando. Você também pode escolher o esquema dividido controlador e inversor e o esquema integrado controlador e inversor, usando um inversor único médio e grande; A fiação do sistema é simples, a depuração é conveniente e pode formar um sistema híbrido de alimentação com o conjunto gerador de combustível. Comparado com a energia fotovoltaica pura off-grid, ela pode economizar muitas baterias caras, e o custo total de geração de energia é baixo. Para sistemas acima de 60kW, atualmente existem duas topologias: acoplamento DC "Acoplamento DC" e acoplamento AC "Acoplamento AC", que podem ser selecionados de acordo com o consumo de energia.
 

Soluções de sistemas off-grid em grande escala com múltiplas energias
Sistemas multienergia off-grid em grande escala são usados principalmente em áreas montanhosas remotas, ilhas, áreas turísticas e locais industriais e comerciais com altos preços de eletricidade sem redes elétricas, com potência superior a 250kW. Em geral, conversores bidirecionais de armazenamento de energia são utilizados, inversores conectados à rede e baterias são combinados em um sistema de micro-rede. Além da energia fotovoltaica e armazenamento de energia, geralmente existem outros dispositivos de geração de energia, como turbinas eólicas e geradores movidos a combustível.
A maioria das microrredes adota topologias acopladas a corrente alternada, utilizando inversores centralizados e conversores bidirecionais de armazenamento de energia.
A microrrede pode exercer total e efetivamente o potencial da energia limpa distribuída, reduzir fatores desfavoráveis como pequena capacidade, geração instável de energia e baixa confiabilidade de fornecimento independente, além de garantir a operação segura do sistema. A aplicação das microredes é flexível, e a escala pode variar de vários quilowatts a dezenas de megawatts. Microrredes podem ser desenvolvidas em fábricas, minas, hospitais, escolas e até pequenos edifícios.

Composição do sistema fotovoltaico off-grid:
Módulos fotovoltaicos, inversores off-grid (incluindo carregadores/inversores fotovoltaicos), baterias de armazenamento de energia (chumbo-ácido/coloide/chumbo-carbono/lítio/fosfato de ferro ternário/lítio, etc.), suportes fotovoltaicos, cabos e acessórios, caixas elétricas, etc., são todos componentes críticos de sistemas fotovoltaicos off-grid.
A diferença mais significativa entre um sistema off-grid e um sistema conectado à rede está baseada na renda de investimentos. Em contraste, o sistema off-grid é baseado em uma fonte de alimentação justamente necessária, então eles vão focar de forma diferente ao selecionar componentes.






Frequentemente pode acontecer que não haja acesso à rede principal para plantio ou reprodução na montanha. Neste momento, podemos instalar um sistema de armazenamento de energia fotovoltaica para projetar um sistema razoável de armazenamento de energia fotovoltaica quando não há rede elétrica que suporte instalações na área distante da rede. O sistema pode substituir as necessidades diárias de eletricidade?
A diferença entre o pequeno sistema fotovoltaico de armazenamento de energia fora da rede e o sistema conectado à rede é que o sistema fora da rede não precisa gerar eletricidade nem se usar por meio da própria rede. Em contraste, o sistema conectado à rede geralmente precisa ser combinado com a rede para funcionar. Como resultado, um sistema fora da rede não é tão simples quanto um sistema conectado à rede. Por exemplo, a potência dos módulos inversor e fotovoltaico é semelhante, mas um sistema off-grid não é.

Quais parâmetros precisam ser fornecidos ao projetar um sistema fora da rede?
1. A potência do equipamento de carga elétrica
2. O tempo de trabalho da carga = o número real de watts totais
3. Se é necessário considerar o número de dias de chuva (fornecimento contínuo de energia)
4. Condições de luz do local de instalação e inclinação da instalação
Somente conhecendo esses parâmetros é possível projetar razoavelmente um conjunto de sistemas fotovoltaicos off-grid ideais. A bateria de armazenamento de energia armazena o método de armazenamento de energia do sistema fora da rede, e o inversor fora da rede pode fornecer energia para uso. A correspondência de tensão do sistema off-grid e a tensão do sistema conectado à rede (220V/380V) deve corresponder razoavelmente à tensão do sistema conectado à rede. Geralmente, a tensão do sistema off-grid é principalmente do tipo boosted e invertida por baixa tensão DC. A potência dos módulos solares e inversores de sistemas off-grid raramente é a mesma. Cada local de demanda de energia precisa ser projetado de acordo com o consumo real de energia, que é bastante diferente do sistema conectado à rede. Em sistemas gerais conectados à rede, geralmente dizemos diretamente xx (quilowatt) KW. Sistemas fora da rede são usados atualmente por meio de corrente alternada alternada alternada (DC) com inversor AC. Se o projeto do sistema fora da rede for irrazoável, a demanda de energia não será atendida, e o hardware dos componentes do sistema será danificado.


Quais componentes os sistemas fotovoltaicos + de armazenamento de energia fora da rede precisam?
1. Módulos fotovoltaicos
No mínimo, módulos fotovoltaicos eram usados apenas em alguns sistemas fotovoltaicos off-grid e pequenos sistemas fotovoltaicos. Posteriormente, com o desenvolvimento em larga escala de aplicações fotovoltaicas conectadas à rede e a atualização anual da tecnologia dos módulos fotovoltaicos, a eficiência de conversão dos módulos foi dramaticamente melhorada. Em particular, algumas usinas conectadas à rede precisam de componentes mais eficientes para melhorar a taxa de renda de investimentos devido ao uso total dos recursos do local. Claro, o sistema geral off-grid não possui altos requisitos de eficiência de conversão de componentes devido ao seu local relativamente grande, então componentes convencionais costumam ser a primeira consideração na seleção de componentes no projeto do sistema.

2. Suporte fotovoltaico
Ajudaria se você não fosse estranho a suportes fotovoltaicos. Eles também são usados em sistemas conectados à rede. Existem dois racks fotovoltaicos padrão no mercado de suportes fotovoltaicos: liga de alumínio e aço galvanizado em forma de C com imersão a quente. Se a camada galvanizada no suporte de aço em forma de C e galvanizado a quente atende ao padrão, isso significa se a vida útil atende ao padrão de 20 anos.

3. Equipamento de comutação fora da rede elétrica
Controle todo o interruptor do circuito e as funções de proteção contra raios.


4. Bateria de armazenamento de energia
(1) Bateria de chumbo-ácido/gel: O sistema de armazenamento de energia geralmente escolhe baterias de chumbo-ácido seladas sem manutenção para reduzir a manutenção posterior. Após 150 anos de desenvolvimento, as baterias de chumbo-ácido apresentam vantagens significativas de estabilidade, segurança e preço. Eles não são apenas o tipo de bateria com maior proporção de aplicações de baterias de armazenamento de energia atualmente, mas também o primeiro tipo de bateria de armazenamento de energia para sistemas fotovoltaicos off-grid.
(2) Bateria de chumbo-carbono: uma tecnologia evoluída a partir das baterias tradicionais de chumbo-ácido, que pode melhorar significativamente a vida útil das baterias de chumbo-ácido ao adicionar carvão ativado ao eletrodo negativo das baterias de chumbo-ácido. Mas, como uma atualização técnica das baterias de chumbo-ácido, seu custo é um pouco maior;
(3) Bateria ternária de fosfato de lítio/ferro e lítio: Comparadas aos dois tipos de baterias de armazenamento de energia acima, as baterias de íon-lítio apresentam características de maior densidade de potência, mais ciclos de carga e descarga, e melhor profundidade de descarga. No entanto, devido à necessidade de tecnologia adicional de gerenciamento de baterias (BMS), o custo do sistema das baterias ternárias de lítio/fosfato de ferro de lítio é geralmente 2 a 3 vezes maior que as baterias de chumbo-ácido. Além disso, comparadas com baterias de chumbo-ácido/chumbo-carbono, sua estabilidade térmica também é um pouco insuficiente, então a proporção de aplicação em sistemas fotovoltaicos off-grid não é alta. Mas vale mencionar que, com avanços tecnológicos, a participação de mercado das baterias ternárias de lítio/lítio ferro fosfato também está aumentando gradualmente, o que é uma nova tendência de aplicação.



5. Controlador solar
A principal função do controlador é controlar o excesso e a descarga excessiva da energia solar e da bateria de armazenamento de energia para proteger a vida útil da tempestade. Geralmente, o controlador tem a função de controle de luz. Durante o dia, o estado de carregamento para automaticamente de descarregar e, quando escurece, começa a liberar. Por isso geralmente vemos postes solares, por isso ninguém controla o desligamento automático durante o dia e a iluminação automática à noite. A corrente máxima de carga do controlador é diferente para os módulos solares equipados com ele. Por exemplo, para um controlador 48V30A, a corrente de carregamento do módulo solar deve ser menor que 30A. Caso contrário, o controle será danificado.


6. Cabo fotovoltaico
Os cabos fotovoltaicos possuem vantagens de resistência a altas temperaturas (geralmente 120°C), anti-envelhecimento, anti-ultravioleta, anticorrosão, etc., e podem resistir a ambientes de clima rigoroso e choques mecânicos. No ambiente externo, a vida útil dos cabos fotovoltaicos é oito vezes maior que a das linhas comuns e 32 vezes a dos cabos de PVC.




7. Inversor fora da rede elétrica
(1) Considere a carga do ar-condicionado como ponto de consideração. Cargas gerais são divididas em três categorias: cargas em grupo (luzes, aquecedores, etc.), cargas indutivas (ar-condicionados, motores, etc.), cargas capacitivas (fonte de alimentação do host do computador, etc.). Como a corrente necessária pela carga indutiva para iniciar é 3~5 vezes o tempo nominal, e a capacidade de sobrecarga de curto prazo de 150%-200% do inversor geral fora da rede não pode atender aos requisitos, a carga indutiva precisa de consideração especial do inversor. (Quando o inversor fora da rede está conectado a uma carga indutiva, é necessário um projeto de sistema com pelo menos o dobro da carga indutiva). Por exemplo, em um projeto onde um inversor fora da rede aciona um ar-condicionado 2P (2*750W), um inversor com potência nominal de 3KVA ou mais é a configuração padrão. Claro, existem três tipos de cargas disponíveis simultaneamente, mas a carga com a proporção mais significativa terá um impacto significativo no inversor.
(2) Considerar o lado DC como ponto de consideração. Inversores off-grid possuem carregadores fotovoltaicos embutidos, que geralmente possuem dois tipos: MPPT e PWM. À medida que a tecnologia é atualizada, os carregadores PWM são descontinuados, e os carregadores MPPT se tornam a primeira escolha para inversores off-grid.
(3) Outras opções. Além dos dois métodos de seleção acima, existem muitas fórmulas de cálculo no mercado, que não serão repetidas aqui. Mas a direção geral é: 1) Determinar a potência nominal do inversor off-grid de acordo com o tamanho e tipo da carga; 2) Determinar o valor em kWh do pacote de baterias de armazenamento de energia de acordo com o tempo de descarga da bateria de armazenamento de energia exigido pela carga; 3) Determinar o valor em kWh do pacote de baterias de armazenamento de energia de acordo com as condições locais de sol e os requisitos de tempo de carregamento (por exemplo, precisa estar totalmente carregado em média em um dia), determinar a potência do carregador, etc.

(a imagem é apenas uma referência)

Depois, um sistema totalmente off-grid precisa ser equipado com os materiais acima. Claro, o controle do inversor integrado

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