מדריך מקיף לתכנון ותצורה של מערכת אחסון PV מגורים

מערכת אחסון פוטו-וולטאית למגורים (PV) מורכבת בעיקר ממודולי PV, סוללות אחסון אנרגיה, ממירי אחסון, מכשירי מדידה ומערכות ניהול ניטור. מטרתה היא להשיג סיפוק עצמי באנרגיה, להפחית את עלויות האנרגיה, להוריד את פליטת הפחמן ולשפר את אמינות הכוח. קביעת תצורה של מערכת אחסון PV מגורים היא תהליך מקיף הדורש התחשבות מדוקדקת של גורמים שונים כדי להבטיח פעולה יעילה ויציבה.

I. סקירה של מערכות אחסון PV מגורים

לפני שתתחיל את הגדרת המערכת, חיוני למדוד את התנגדות לבידוד DC בין מסוף כניסת מערך ה- PV לקרקע. אם ההתנגדות פחותה מ- u…/30mA (U ... מייצגת את מתח הפלט המרבי של מערך ה- PV), יש לנקוט באמצעי הארקה או בידוד נוספים.

הפונקציות העיקריות של מערכות אחסון PV מגורים כוללות:

• צריכה עצמית: שימוש באנרגיה סולארית כדי לעמוד בדרישות האנרגיה של הבית.
• גילוח שיא ומילוי עמק: איזון שימוש באנרגיה בזמנים שונים כדי לחסוך בעלויות אנרגיה.
• כוח גיבוי: מתן אנרגיה אמינה במהלך הפסקות.
• ספק כוח חירום: תמיכה בעומסים קריטיים במהלך כישלון רשת.

תהליך התצורה כולל ניתוח צרכי אנרגיית משתמשים, תכנון מערכות PV ואחסון, בחירת רכיבים, הכנת תכניות התקנה והתארת אמצעי תפעול ותחזוקה.

II. ניתוח ותכנון דרישה

ניתוח דרישת אנרגיה

ניתוח דרישת אנרגיה מפורטת הוא קריטי, כולל:

• פרופיל העמסה: זיהוי דרישות הכוח של מכשירים שונים.
• צריכה יומית: קביעת השימוש בממוצע בחשמל במהלך היום והלילה.
• תמחור חשמל: הבנת מבני מכס למיטוב המערכת לחיסכון בעלויות.

מקרה מבחן

• פרופיל משתמש:
  • עומס מחובר כולל: 8.2 קילוואט
  • עומס קריטי: 3.6 קילוואט
  • צריכת אנרגיה בשעות היום: 10 קוט"ש
  • צריכת אנרגיה לילית: 20 קוט"ש
• תוכנית מערכת:
  • התקן מערכת היברידית של PV-Storge Hybrid עם ייצור PV בשעות היום עמד בדרישות העומס ואחסון אנרגיה עודפת בסוללות לשימוש ליליות. הרשת משמשת כמקור כוח משלים כאשר PV ואחסון אינם מספיקים.

• III. תצורת מערכת ובחירת רכיבים

  1. עיצוב מערכת PV

  • גודל המערכת: בהתבסס על עומס 8.2 קילוואט של המשתמש וצריכה יומית של 30 קוט"ש, מומלץ מערך PV של 12 קילוואט. מערך זה יכול לייצר כ- 36 קוט"ש ליום כדי לענות על הביקוש.
  • מודולי PV: השתמש ב 21 מודולי 580WP בקריסטל יחיד, השגת קיבולת מותקנת של 12.18 קילוואט. להבטיח סידור אופטימלי לחשיפה מקסימאלית לאור השמש.

  כוח מקסימלי PMAX [W]	575	580	585	590	595	600
  מתח הפעלה אופטימלי VMP [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  הפעלה אופטימלית זרם IMP [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  VOC במעגל פתוח [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  זרם זרם קצר של ISC [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  יעילות המודול [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  סובלנות לכוח פלט	0 ~+3%
  מקדם טמפרטורה של כוח מקסימאלי [pmax]	-0.29%/℃
  מקדם טמפרטורה של מתח מעגל פתוח [VOC]	-0.25%/℃
  מקדם טמפרטורה של זרם קצר חשמלי [ISC]	0.045%/℃
  תנאי בדיקה סטנדרטיים (STC): עוצמת האור 1000 וואט/מ"ר, טמפרטורת הסוללה 25 ℃, איכות אוויר 1.5

  2. מערכת אחסון אנרגיה

  • קיבולת סוללה: הגדר תצורה של מערכת סוללות של 25.6 קוט"ש ליתיום ברזל פוספט (LIFEPO4). קיבולת זו מבטיחה גיבוי מספיק לעומסים קריטיים (3.6 קילוואט) למשך כ 7 שעות במהלך הפסקות.
  • מודולי סוללה: השתמש בעיצובים מודולריים וניתנים לערימה עם מארזים מדורגים IP65 להתקנות פנים/חיצוניות. לכל מודול קיבולת של 2.56 קוט"ש, כאשר 10 מודולים יוצרים את המערכת המלאה.

  3. בחירת מהפך

  • מהפך היברידי: השתמש במהפך היברידי של 10 קילוואט עם יכולות PV משולבות וניהול אחסון. תכונות המפתח כוללות:
    • כניסת PV מקסימאלית: 15 קילוואט
    • פלט: 10 קילוואט עבור פעולה קשורה לרשת וגם מחוץ לרשת
    • הגנה: דירוג IP65 עם זמן מיתוג רשת רשת <10 ms

  4. בחירת כבל PV

  כבלי PV מחברים מודולים סולאריים לתיבת המהפך או לשילוב. עליהם לסבול טמפרטורות גבוהות, חשיפה ל- UV ותנאי חוץ.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • ליבה אחת, המדורגת עבור 1.5 קילוואט DC, עם עמידות בפני UV ומזג האוויר מעולה.
  • Tüv Pv1-F:
    • גמיש, מעכב להבה, עם טווח טמפרטורות רחב (-40 מעלות צלזיוס עד +90 מעלות צלזיוס).
  • UL 4703 חוט PV:
    • מבודדים כפולים, אידיאליים למערכות על גג ורכבי קרקע.
  • AD8 כבל סולארי צף:
    • טבולות ועמידות למים, מתאימות לסביבות לחות או מימיות.
  • כבל סולארי ליבת אלומיניום:
    • קל משקל וחסכוני, המשמש במתקנים רחבי היקף.

  5. בחירת כבלים לאחסון אנרגיה

  כבלי אחסון מחברים סוללות לממירים. עליהם להתמודד עם זרמים גבוהים, לספק יציבות תרמית ולשמור על שלמות חשמלית.

  • כבלים UL10269 ו- UL11627:
    • קיר דק מבודד, מעכב להבה וקומפקטי.
  • כבלים מבודדים XLPE:
    • מתח גבוה (עד 1500 וולט DC) והתנגדות תרמית.
  • כבלי DC במתח גבוה:
    • מיועד לחיבור מודולי סוללה ואוטובוסים מתח גבוה.

  מפרטי כבלים מומלצים

  סוג כבלים	מודל מומלץ	בַּקָשָׁה
  כבל PV	EN 50618 H1Z2Z2-K	חיבור מודולי PV למהפך.
  כבל PV	UL 4703 חוט PV	מתקני גג הדורשים בידוד גבוה.
  כבל אחסון אנרגיה	UL 10269, UL 11627	חיבורי סוללה קומפקטיים.
  כבל אחסון מוגן	כבל סוללה מוגן של EMI	הפחתת הפרעות במערכות רגישות.
  כבל מתח גבוה	כבל מבודד XLPE	חיבורים בעלי זרם גבוה במערכות סוללות.
  כבל PV צף	AD8 כבל סולארי צף	סביבות מועדות למים או לחות.

Iv. שילוב מערכת

שילוב מודולי PV, אחסון אנרגיה וממירים במערכת שלמה:

1. מערכת PV: תכנן פריסת מודול והבטיח בטיחות מבנית עם מערכות הרכבה מתאימות.
2. אחסון אנרגיה: התקן סוללות מודולריות עם שילוב תקין של BMS (מערכת ניהול סוללות) לניטור בזמן אמת.
3. מהפך היברידי: חבר מערכי PV וסוללות למהפך לניהול אנרגיה חלק.

V. התקנה ותחזוקה

הַתקָנָה:

• הערכת אתרים: בדוק גגות או אזורי קרקע לתאימות מבנית וחשיפה לאור השמש.
• התקנת ציוד: הרכבה מאובטחת במודולי PV, סוללות וממירים.
• בדיקת מערכת: אמת חיבורים חשמליים ובצע בדיקות פונקציונליות.

תַחזוּקָה:

• בדיקות שגרתיות: בדוק כבלים, מודולים והממירים אם יש בלאי או נזק.
• ניקוי: נקה באופן קבוע מודולי PV כדי לשמור על היעילות.
• ניטור מרחוק: השתמש בכלי תוכנה כדי לעקוב אחר ביצועי המערכת ולביצוע אופטימיזציה של הגדרות.

VI. מַסְקָנָה

מערכת אחסון PV מגורים מעוצבת היטב מספקת חיסכון באנרגיה, יתרונות סביבתיים ואמינות כוח. הבחירה הקפדנית של רכיבים כמו מודולי PV, סוללות אחסון אנרגיה, ממירים וכבלים מבטיחה את היעילות ואת אריכות החיים של המערכת. על ידי ביצוע תכנון נכון,

פרוטוקולי התקנה ותחזוקה, בעלי בתים יכולים למקסם את היתרונות של השקעתם.