Өзіңіздің шағын желіден тыс жүйеңіз үшін сәйкес конфигурацияны қалай есептеуге болады?

Қоғамдық желіге тәуелділіктен құтылу үшін өзіңіздің күн энергияңызды таудағы кабинада, балық аулау қайығында немесе RV-де пайдалану туралы ойладыңыз ба?

Шындығында, бұл тек инженерлердің қолынан келетін нәрсе емес. Бірнеше негізгі қадамдар мен формулаларды меңгерген кезде сіз өзіңіздің шағын желіден тыс фотоэлектрлік жүйеңіз үшін сәйкес конфигурацияны есептей аласыз.

Тордан тыс күн жүйесі электр энергиясына қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін толығымен фотоэлектрлік электр энергиясын өндіруге және батареяларды сақтауға сүйенетін, қоғамдық желіге сүйенбейтін тәуелсіз жүйені білдіреді. Ол шалғайдағы таулы аймақтарда, аралдарда, жайылымдық аймақтарда, RV-ларда, балық аулау қайықтарында және тұрақты емес желі қуаты бар басқа жерлерде пайдалану үшін өте қолайлы.

Төменде біз сізге қажетті конфигурацияны есептеу үшін төрт қадамды көрсетеміз.

1-қадам: Фотоэлектрлік модульдің қуатын анықтаңыз

Фотоэлектрлік панельдердің (күн панельдері) қуаты сіздің жүйеңіздің қанша электр қуатын өндіре алатынын анықтайды.

Негізгі есептеу әдісі: алдымен электр энергиясына күнделікті сұранысты анықтаңыз, содан кейін фотоэлектрлік панельдердің жалпы қуатын анықтау үшін оны жергілікті климаттық жағдайлармен (әсіресе күн сәулесінің ұзақтығы) біріктіріңіз.

Формула:

Модуль қуаты = (Электр энергиясына тәуліктік сұраныс × Үздіксіз бұлтты күннің артық коэффициенті) ÷ (Жергілікті күн сәулесінің орташа сағаты × Жүйе тиімділігі)

* Күнделікті электр қуатын тұтыну: оны барлық құрылғылардың номиналды қуатын олардың пайдалану уақытына көбейту арқылы есептеуге болады.

Мысалы, жарықдиодты шамдар 10 Вт × 5 сағат = 50 Вт, тоңазытқыш 60 Вт × 24 сағат = 1440 Вт.

* Үздіксіз бұлтты күннің артық коэффициенті: қатарынан бұлтты күндерде жеткіліксіз қуат өндіруді есепке алу үшін бұл коэффициент әдетте 1.1 және 1.3 арасында орнатылады.

* Жергілікті орташа тәуліктік күн сәулесінің сағаттары: Мұны жергілікті метеорологиялық деректерден алуға болады. Мысалы, Бейжіңде күніне орта есеппен шамамен 4 сағат күн сәулесі болса, Хайнаньда 5 сағаттан астам болуы мүмкін.

* Жүйенің тиімділігі: Бұл кабель шығындарын, контроллердің тиімділігін, инвертор шығындарын және т.б. есептейді және әдетте 0.75 пен 0.8 арасында орнатылады.

Мысалға:

Тәуліктік электр қуатын тұтыну 3,000 Вт сағ деп есептесек, жергілікті орташа тәуліктік күн сәулесі сағаты 4.5 сағат, жүйенің тиімділігі 0.78 және үздіксіз жаңбырлы күндер коэффициенті 1.2:

Модуль қуаты = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 Вт

Бұл жалпы қуаты шамамен 1 кВт болатын фотоэлектрлік панельдерді, мысалы, төрт 250 Вт модульді орнату керек дегенді білдіреді.

2-қадам: желіден тыс инвертор қуатын анықтаңыз

Инвертор қарапайым тұрмыстық құрылғыларда пайдалану үшін фотоэлектрлік панельдерден немесе батареялардан тұрақты токты (тұрақты ток) айнымалы токқа (AC) түрлендіреді.

Оның қуаты сіздің максималды лездік қуат сұранысыңызды қанағаттандыру үшін жеткілікті болуы керек, әсіресе индуктивті жүктемелердің (қозғалтқышпен басқарылатын жабдық) кіріс тогын ескере отырып.

Формула:

Инвертор қуаты = (Жүктеменің жалпы кедергілік қуаты + Индуктивті жүктеменің жалпы қуаты × 5) × Маржа коэффициенті ÷ Қуат коэффициенті

* Резистивтік жүктемелер: шамдар, электр шәйнектер және пештер сияқты резистивті құрылғылар.

* Индуктивті жүктемелер: Тоңазытқыштар, су сорғылары, кондиционерлер және т.б. сияқты қозғалтқыштары немесе компрессорлары бар жабдық. Іске қосу кезіндегі лездік қуат номиналды қуаттан 5–7 есе жоғары болуы мүмкін.

* Қауіпсіздік факторы: маржаны қамтамасыз ету үшін әдетте 1.2–1.5 мәніне орнатылады.

* Қуат коэффициенті: әдетте 0.8–0.9 мәніне орнатылады.

Мысал:

Сізде 200 Вт шам (резистивті жүктеме), 100 Вт тоңазытқыш (индуктивті жүктеме), 1.3 маржа коэффициенті және 0.85 қуат коэффициенті бар болса:

Инвертор қуаты = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 Вт

Сізге ең аз қуаттылығы 1.1 кВт болатын түрлендіргіш қажет болады және үлкен тұрақтылық үшін 1.5 кВт моделін таңдау ұсынылады.

3-қадам: Батарея сыйымдылығын анықтаңыз

Батарея желіден тыс жүйенің «қуат жинағы» болып табылады және түнде немесе бұлтты күндерде пайдаланылатын электр энергиясы, ең алдымен, одан келеді. Сыйымдылық үздіксіз қуат көзін қажет ететін күндер санына және күнделікті электр энергиясын тұтынуға байланысты.

Формула:

Аккумулятор сыйымдылығы (Ач) = (Тәуліктік электр энергиясын тұтыну × Бұлтты күндерде қуат беру күндерінің саны) ÷ (Разрядтың тереңдігі × Зарядтау/разряд тиімділігі × Аккумулятор жинағының кернеуі)

* Зарядтау тереңдігі (DOD): қорғасын-қышқылды аккумуляторлар үшін DOD 0.5–0.6 ұсынылады; литий батареялары үшін DOD 0.8–0.9 қолайлы.

* Зарядтау/разряд тиімділігі: әдетте 0.85–0.9 мәніне орнатылады.

* Батарея банкінің кернеуі: жалпы кернеулерге 12V, 24V және 48V кіреді; жоғарырақ қуат талаптары үшін жоғары кернеулер ұсынылады.

Мысал:

Күніне 3000 Вт сағ пайдаланасыз және 2 В литий батареясын (DOD = 48, тиімділік = 0.9) бұлтты ауа-райында 0.9 күн бойы қуатқа ие болғыңыз келсе:

Батарея сыйымдылығы = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ah

Сізге 48В 154Ач (шамамен 7.4кВт/сағ) батарея жинағы қажет.

4-қадам: Контроллердің техникалық сипаттамаларын анықтаңыз

Фотоэлектрлік контроллер фотоэлектрлік модульдерден батареяға дейінгі зарядтау процесін реттейді.

Оның техникалық сипаттамалары ең алдымен келесі формуламен есептелетін максималды кіріс токына байланысты:

Формула:

Контроллердің кіріс тогы = Фотоэлектрлік модульдердің максималды қуаты ÷ Батарея жинағының кернеуі

Мысалы, фотоэлектрлік панельдеріңіздің жалпы қуаты 1000 Вт болса және батарея жинағының кернеуі 48 В болса:

Контроллердің кіріс тогы = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8А

Сондықтан кіріс тогы 21А-ден жоғары контроллерді, әдетте MPPT түрін таңдау керек (тиімділігі жоғары, бұлтты күндерде тиімдірек).

Тәжірибелік кеңестер

1. Маржаға рұқсат етіңіз: Жабдықтың қызмет ету мерзімі мен жұмыс тұрақтылығы резервтік дизайнның сәйкестігіне байланысты; параметрлерді тым қатты бекітпеңіз.
2. MPPT PWM-ден жоғары: MPPT контроллерлері сәл қымбатырақ болса да, олар әсіресе тұрақсыз жарық жағдайларында жоғары қуат өндіру тиімділігін ұсынады.
3. Литий-ионды батареяларға басымдық беріңіз: олар ықшам, жеңіл және терең разрядтауға қабілетті, ұзақ мерзімді шығындарды үнемдейді.
4. Болашақта кеңейту жоспары: Болашақта қосымша құрылғыларды қосуды болжасаңыз, фотоэлектрлік жүйе мен батареялар үшін интерфейстің жеткілікті сыйымдылығын қамтамасыз етіңіз.

Шағын желіден тыс фотоэлектрлік жүйені жобалаудың негізгі мәні «бірнеше панельдер мен батареяларды сатып алу» және оны бір күн деп атаудың орнына, нақты қажеттіліктерге негізделген конфигурацияны дәл есептеуде жатыр.

Мына 4 формуланы меңгеріңіз:

1. Фотоэлектрлік модульдің қуат формуласы
2. Инверторлық қуат формуласы
3. Батарея сыйымдылығының формуласы
4. Контроллер ток формуласын енгізу

Содан кейін жеткілікті және тұрақты шағын желіден тыс жүйенің конфигурациясын есептей аласыз.

Алғаш рет жобалағанда, формула нәтижелеріне негізделген қосымша 10%–20% маржа қосуға болады, бұл ауа райының өзгеруін өңдеуде және жабдықты кеңейтуде көбірек икемділікке мүмкіндік береді.