Hvernig á að reikna út viðeigandi stillingu fyrir þitt eigið litla kerfi utan raforkukerfis?

Hefur þú einhvern tíma hugsað um að nota þitt eigið sólarorkukerfi í fjallaskála, fiskibát eða húsbíl til að losna við almannaöryggi?

Reyndar er þetta ekki eitthvað sem aðeins verkfræðingar geta áorkað. Svo lengi sem þú nærð tökum á nokkrum lykilþrepum og formúlum geturðu reiknað út viðeigandi stillingu fyrir þitt eigið litla sólarorkukerfi sem er ekki tengt við raforkukerfið.

Sólkerfi sem ekki er tengt við almenningsrafmagnsnetið vísar til sjálfstætt kerfis sem treystir ekki á almenningsrafmagnsnetið, heldur treystir eingöngu á sólarorkuframleiðslu og rafhlöðugeymslu til að mæta rafmagnsþörf. Það er tilvalið til notkunar á afskekktum fjallasvæðum, eyjum, sveitasvæðum, húsbílum, fiskibátum og öðrum stöðum með óstöðuga raforku frá raforkukerfinu.

Hér að neðan munum við leiða þig í gegnum fjögur skref til að reikna út nauðsynlega stillingu.

Skref 1: Ákvarða afl sólarorkueiningarinnar

Afl sólarsella (ljósaflna) ákvarðar hversu mikla rafmagn kerfið þitt getur framleitt.

Meginaðferðin við útreikning er: fyrst ákvarðið daglega rafmagnsþörf og síðan sameinað hana við staðbundnar loftslagsaðstæður (sérstaklega sólskinstíma) til að ákvarða heildarafl sólarsellanna.

Formúla:

Afl einingar = (Dagleg rafmagnsþörf × Stöðugur umframstuðull skýjaðra daga) ÷ (Meðaltal sólskinsstunda á staðnum × Kerfisnýting)

* Dagleg rafmagnsnotkun: Þetta er hægt að reikna út með því að leggja saman nafnafl allra tækja margfaldað með notkunartíma þeirra.

Til dæmis, LED ljós 10W × 5 klukkustundir = 50Wh, ísskápur 60W × 24 klukkustundir = 1440Wh.

* Umframstuðull fyrir samfellda skýjaða daga: Til að taka tillit til ófullnægjandi orkuframleiðslu á samfelldum skýjaðum dögum er þessi stuðull venjulega stilltur á bilinu 1.1 til 1.3.

* Meðaltal sólskinsstunda á dag á staðnum: Þetta má fá út frá veðurfræðilegum gögnum á staðnum. Til dæmis er að meðaltali um það bil 4 sólskinsstundir á dag í Peking en yfir 5 klukkustundir í Hainan.

* Kerfisnýtni: Þetta tekur tillit til taps á kaplum, nýtni stýringar, taps á inverter o.s.frv. og er almennt stillt á bilinu 0.75 og 0.8.

Til dæmis:

Miðað við að dagleg rafmagnsnotkun þín sé 3,000 Wh, þá eru meðaldagssólskinsstundir á staðnum 4.5 klukkustundir, kerfisnýtingin er 0.78 og stuðullinn fyrir samfellda rigningardaga er 1.2:

Afl einingar = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

Þetta þýðir að þú þarft að setja upp sólarsellur með heildarafli upp á um það bil 1 kW, til dæmis fjórar 250 W einingar.

Skref 2: Ákvarðaðu afl invertersins utan raforkukerfisins

Inverterinn breytir jafnstraumi (DC) frá sólarsellum eða rafhlöðum í riðstraum (AC) sem venjuleg heimilistæki nota.

Afl þess verður að vera nægilegt til að mæta hámarksaugnabliksaflsþörf, sérstaklega með hliðsjón af straumi spanálags (mótorknúinn búnaður).

Formúla:

Afl invertera = (Heildarafl viðnámsálags + Heildarafl spanálags × 5) × Framlegðarstuðull ÷ Aflstuðull

* Viðnámsálag: Viðnámstæki eins og ljósaperur, rafmagnsketlar og ofnar.

* Spanálag: Búnaður með mótorum eða þjöppum, svo sem ísskápar, vatnsdælur, loftkælingar o.s.frv. Augnabliksafl við gangsetningu getur verið 5–7 sinnum hærra en nafnafl.

* Öryggisstuðull: Venjulega stilltur á 1.2–1.5 til að tryggja framlegð.

* Aflstuðull: Venjulega stilltur á 0.8–0.9.

Dæmi:

Miðað við að þú hafir 200W ljósastæði (viðnámsálag), 100W ísskáp (spanálag), framlegðarstuðul upp á 1.3 og aflstuðul upp á 0.85:

Afl invertera = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 W

Þú þarft inverter með lágmarksafköst 1.1 kW og það er mælt með að velja 1.5 kW gerð fyrir meiri stöðugleika.

Skref 3: Ákvarðaðu rafhlöðugetu

Rafhlaðan er „orkugeymsla“ kerfisins sem er ekki tengt við raforkukerfið og rafmagnið sem notað er á nóttunni eða á skýjuðum dögum kemur aðallega frá henni. Afkastagetan fer eftir fjölda daga sem þú þarft samfellda aflgjafa og daglegri rafmagnsnotkun.

Formúla:

Rafhlöðuafkastageta (Ah) = (Dagleg rafmagnsnotkun × Fjöldi daga með rafmagni á skýjuðum dögum) ÷ (Útskriftardýpt × Hleðslu-/útskriftarnýtni × Spenna rafhlöðupakka)

* Úthleðsludýpt (DOD): Fyrir blýsýrurafhlöður er mælt með DOD upp á 0.5–0.6; fyrir litíumrafhlöður er DOD upp á 0.8–0.9 ásættanlegt.

* Hleðslu-/útskriftarnýtni: Venjulega stillt á 0.85–0.9.

* Spenna rafhlöðubankans: Algengar spennur eru 12V, 24V og 48V; hærri spennur eru ráðlagðar fyrir meiri aflþarfir.

Dæmi:

Miðað við að þú notir 3000Wh daglega og viljir hafa rafmagn í tvo daga í skýjaðu veðri, með því að nota 2V litíum rafhlöðu (DOD=48, skilvirkni=0.9):

Rafhlaðaafkastageta = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ah

Þú þarft 48V 154Ah (u.þ.b. 7.4 kWh) rafhlöðupakka.

Skref 4: Ákvarðaðu forskriftir stjórntækisins

Sólvökvastýringin stjórnar hleðsluferlinu frá sólarorkueiningunum að rafhlöðunni.

Upplýsingar þess eru fyrst og fremst háðar hámarksinntaksstraumi, reiknaðri með eftirfarandi formúlu:

Formúla:

Inntaksstraumur stjórnanda = Hámarksafl sólarorkueininga ÷ Spenna rafhlöðupakka

Til dæmis, ef sólarsellur þínar eru með heildarafl upp á 1000W og spenna rafhlöðunnar er 48V:

Inntaksstraumur stýringar = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

Þess vegna þarftu að velja stjórnanda með inntaksstraum sem er meiri en 21A, venjulega af MPPT gerð (meiri skilvirkni, hagstæðari á skýjuðum dögum).

Hagnýt ráð

1. Gerið ráð fyrir svigrúmi: Líftími og rekstrarstöðugleiki búnaðarins er háður viðeigandi afritunarhönnun; ekki festa færibreytur of stíft.
2. MPPT er betri en PWM: Þótt MPPT-stýringar séu aðeins dýrari, bjóða þær upp á meiri orkunýtni, sérstaklega við óstöðugar birtuskilyrði.
3. Forgangsraða litíum-jón rafhlöðum: Þær eru nettar, léttar og geta djúpafhlaðist, sem býður upp á langtímasparnað.
4. Áætlun um framtíðarstækkun: Ef þú hyggst bæta við fleiri tækjum í framtíðinni skaltu tryggja nægilegt tengirými fyrir bæði sólarorkukerfið og rafhlöður.

Kjarninn í hönnun lítils sólarorkukerfis utan raforkukerfis liggur í því að reikna nákvæmlega út stillingarnar út frá raunverulegum þörfum, frekar en að „kaupa bara nokkrar sólarplötur og rafhlöður“ og hætta starfsemi.

Náðu tökum á þessum 4 formúlum:

1. Formúla fyrir aflgjafareiningu
2. Formúla fyrir inverterafl
3. Formúla fyrir rafhlöðugetu
4. Formúla fyrir inntaksstraum stjórnanda

Þú getur síðan reiknað út stillingu fyrir lítið kerfi utan raforkukerfis sem er bæði nægjanleg og stöðug.

Þegar verið er að hanna í fyrsta skipti er hægt að bæta við 10%–20% aukaframlegð miðað við niðurstöður formúlunnar, sem gerir kleift að takast á við veðurbreytingar og stækkun búnaðar.