5000-Watt-Off-Grid-Solarstromsystemdesign

Heute stellen wir Schritt für Schritt den Entwurf eines netzunabhängigen 5-kW-Photovoltaik-Solarstromsystems für kleine Fischzüchter vor, einschließlich der Konfiguration und einiger Berechnungsmethoden.

Für die Vorbereitung der Solaranlagenauslegung müssen einige Grunddaten geklärt werden.

• Zunächst sollte die Spannung und Phase des Benutzers identifiziert werden, entweder einphasiger Wechselstrom 110 V, 120 V, 220 V, 230 V oder 240 V oder dreiphasiger Wechselstrom 380 V, 440 V, 480 V usw. Dies bestimmt die Ausgangsspezifikation des Solarwechselrichter .
• Zweitens sollte bestätigt werden, dass der Lasttyp entweder eine induktive Last oder eine ohmsche Last ist, da der Lasttyp über die Lastleistung und die Ausgangswellenform des Wechselrichters entscheiden kann.
• Drittens sollte die Volllastbetriebszeit, also der durchschnittliche tägliche Stromverbrauch, ermittelt werden. Im Falle der netzgekoppelten Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage sind keine Energiespeicher vorhanden, es wird lediglich eine angemessene Leistung des Photovoltaikmoduls benötigt. Im Falle einer netzunabhängigen Photovoltaik-Solarstromanlage sollte die Batteriekapazität berechnet werden, einschließlich der selbstgespeicherten Energie des Systems, wenn an aufeinanderfolgenden bewölkten und regnerischen Tagen keine Bedingungen für die Stromerzeugung durch Photovoltaik vorliegen.

Entwurf eines netzunabhängigen 5000-W-Solarstromsystems

Als Fallstudie betrachten wir nun den Entwurf eines netzunabhängigen Solarstromsystems für einen kleinen Fischzüchter in der Nähe eines Sees. Aufgrund des Aufbaus von Fernstromnetzen sind nicht nur die Kosten hoch, sondern auch der Leistungs- und Spannungsverlust der Leiter enorm. Unterdessen kann aufgrund der Taifune die Stabilität des Stromverbrauchs nicht gewährleistet werden und es kommt häufig zu unbeabsichtigten Stromausfällen, die sich auf den Stromverbrauch für Produktion und Leben auswirken können. deshalb, die Es wird ein netzunabhängiger Solarwechselrichter eingeführt. Die Intensität der Sonneneinstrahlung ist tagsüber hoch und der von der Solaranlage erzeugte Strom wird direkt an den Ausgang des Solarwechselrichters geliefert, um den Betrieb elektrischer Geräte zu unterstützen. Gleichzeitig werden die Akkus geladen und über den Wechselrichter nachts der Strom für die Geräte bereitgestellt.

1. Umfrage zum Strombedarf

Hier sind einige grundlegende Daten, die Sie vorher kennen sollten. Die Spannung hier im täglichen Leben beträgt 220 V 50 Hz Wechselstrom, und zu den häufig verwendeten Geräten oder Geräten gehören hauptsächlich:

Zehn Sätze von Fischteichpumpen-Sauerstofferzeugungsmaschinen (300 W)
Ein Satz Fernseher + Satellitenempfänger (200 W)
Ein Elektroherd (750 W)
Ein Induktionsherd (2.000 W)
Ein kleiner Kühlschrank (100 W)
Beleuchtung (100W)

Diese Geräte werden nicht gleichzeitig verwendet. Die Pump-Sauerstofferzeugungsmaschine arbeitet tagsüber bei Sonneneinstrahlung, ruht jedoch nachts. Die Leistung anderer Geräte beträgt etwa 3000 W und ihr täglicher Stromverbrauch liegt bei etwa 10 Kilowatt. Da die Beleuchtung der Seeoberfläche ausreichend ist, wird der selbstgespeicherte Strom an bewölkten und regnerischen Tagen nicht berücksichtigt.

2. Solarwechselrichter

Gemäß den oben von den Benutzern bereitgestellten Daten wird bei diesem netzunabhängigen Solar-PV-Systemdesign der All-in-One-Solarwechselrichter mit MPPT-Laderegler eingesetzt. Dieser 5000-W-Solarwechselrichter mit MPPT-Laderegler hat eine Leistungskapazität von 48 V bis 7 kV, einen Leistungsfaktor ≥0,8 und einen Umwandlungswirkungsgrad ≥85 %. Die tatsächliche Lastleistung kann 5000 W erreichen, was den Anforderungen der Ausgangsleistung der Geräte des Benutzers gerecht wird.

3. Batteriekapazität

Dieses netzunabhängige Solarstromsystem verwendet die häufig verwendete Blei-Säure-Batterie als Energiespeicher, die eine große Kapazität und ein hohes Kosten-Leistungs-Verhältnis aufweist. Die reservierte elektrische Menge der Speicherbatterie beträgt 10 kWh. Da die DC-Eingangsspannung des Solarwechselrichters 48 V DC beträgt, kann die theoretische Kapazität der Speicherbatterie wie folgt berechnet werden:

10.000 VAh/48 V = 208 Ah

Gemäß den relevanten Technologiestandards der Batterien ist es wirtschaftlich relativ zuverlässig, die Batterieentladungsrate auf 0,5 C2 einzustellen, wodurch die zirkulierenden Lade- und Entladezeiten der Batterie sichergestellt und die Lebensdauer der Batterie effektiv verlängert werden können. Dank der großzügigen Beleuchtung am See übernimmt die Photovoltaik tagsüber direkt die Wechselrichterleistung. Nicht durch die wiederholten Entladevorgänge der Batterien ist der Stromverbrauch elektrischer Geräte nachts gering und die Entladedauer kurz. Daher erhöht dieses Design die Batterieentladekapazität ordnungsgemäß auf 0,6C2. Dann kann die tatsächliche Batteriekapazität wie folgt angegeben werden:

208 Ah/0,6 = 347 Ah.

Hier ist die Batteriekapazität auf 400Ah eingestellt, dann beträgt die Gesamtkapazität 48V 400Ah. Die Blei-Säure-Batterien sind 12V 200Ah pro Stück. Vier Teile sind in Reihe geschaltet, während vier parallel geschaltet sind. Insgesamt werden also acht Batterien benötigt.

4. Leistung des Solarpanelmoduls

Nachdem die Kapazität der Batterien berechnet wurde, wird die Leistung des Solarpanelmoduls berechnet. Der See liegt an einem Ort mit hoher Sonneneinstrahlungsintensität und die effektive Sonnenscheindauer beträgt bis zu 6 Stunden. Es wurden polykristalline Silizium-Photovoltaikmodule ausgewählt, deren photoelektrischer Umwandlungswirkungsgrad bis zu 16 % beträgt.

Die Solarstromerzeugung kann durch die folgende Gleichung angegeben werden:

Systemstromerzeugung = Leistung des Solarmodulmoduls × Sonnenscheindauer × Kollationskoeffizient.

Der Kollationskoeffizient bezieht sich auf den Verlustkoeffizienten, der durch Temperaturänderungen, Leitungsverluste und den Umwandlungswirkungsgrad des Solarladereglers (oder Wechselrichters) verursacht wird. Sein Wert wird im Allgemeinen auf 0,5 bis 0,7 eingestellt, und in diesem Fall wird der Kollationskoeffizient auf 0,6 eingestellt. Daher kann die Leistung des Photovoltaikmoduls wie folgt angegeben werden:

48V × 400Ah/ (6h × 0,6) = 5333W

Die Spezifikation des PV-Modulmoduls ist auf 36 V 275 W, seine Abmessungen auf 1900 x 980 x 45 mm und seine Fläche auf 2 Quadratmeter festgelegt. Jeweils zwei Teile (72 V) sind in Reihe zu einer Gruppe verbunden. Dann gibt es zehn parallel geschaltete Gruppen. Insgesamt sind 20 Stück Solarmodulmodule mit einer Gesamtleistung von 72 V und 5500 W erforderlich. Die Solaranlagefläche des Photovoltaikmoduls beträgt 40 Quadratmeter.

5. Anti-Donner-Photovoltaik-Kombinationskasten

Der Photovoltaik-Sammelkasten wird verwendet, um die Verbindung zwischen dem Photovoltaik-Modulfeld und dem Wechselrichter zu reduzieren. Der Nutzer kann Photovoltaikmodule einer bestimmten Anzahl und gleicher Spezifikation zu einem Photovoltaik-Array zusammenschließen. Anschließend werden mehrere Photovoltaikmodule in Reihe geschaltet und im Photovoltaik-Sammelkasten parallel geschaltet. Nach der Zusammenführung im Photovoltaik-Sammelkasten kann es über den DC-Leistungsschalter an den Wechselrichter ausgegeben werden.

Der See gehört zu den Gebieten, in denen es häufig zu Gewittern kommt. Die isolierten Schuppen und die umliegenden Wälder sind anfällig für Blitzeinschläge. Daher muss das Photovoltaikkraftwerk auf den Beleuchtungshub der Geräte achten. Die Einführung des DC-Hochspannungs-Anti-Donner-Moduls kann die Nutzungssicherheit des Wechselrichters, des AC-Verteilerschranks und anderer Geräte wirksam schützen. Gleichzeitig kann die leistungsstarke Anti-Gegenstromdiode im Anschlusskasten wirksam verhindern, dass sich die Batterien zum Modul zurückentladen und das Modul brennt, wenn nachts keine Photovoltaik vorhanden ist.

6. Photovoltaik-Träger und Kabel

Der Solarmodulträger ist ein unverzichtbares Zubehör für die Photovoltaikanlage, mit dem das Photovoltaikmodul befestigt werden kann. Der Benutzer kann den Träger auch vor Ort aufstellen, um die Kosten zu senken, das Modul zu befestigen und vor Rost zu schützen.

Das Kabel ist eine Leitung, die Modul, Wechselrichter und DC-Verteilerschrank verbindet. Ein Teil des Kabels wird im Freien verwendet. Unter Berücksichtigung einer längeren Einwirkung von Sonnenlicht und Regen kann ein Kabel gewählt werden, das gegen hohe Temperaturen, Oxidation und UV-Strahlung beständig ist, um den normalen Betrieb des Systems zu gewährleisten. Bei dem Kabel sollte es sich um ein grobes Kupferkern-Vollkabel mit großem Querschnitt und geringem Widerstand handeln, um den durch große Entfernungen verursachten Spannungsabfall zu reduzieren, der, wenn er nicht verhindert wird, die Effizienz der Stromerzeugung beeinträchtigen könnte.

Zusammenfassend bietet die obige Fallstudie eine umfassende Einführung in die Gestaltung des netzunabhängigen Photovoltaik-Solarstromsystems. Wir hoffen, dass die obige Einführung für Sie hilfreich sein kann.