Diseño de sistema de energía solar fuera de la red de 5000 vatios

Hoy presentaremos un diseño de sistema de energía solar fotovoltaica fuera de la red de 5kW para pequeños piscicultores, incluida la configuración y algunos métodos de cálculo paso a paso.

Hay algunos datos básicos que deben aclararse para la preparación del diseño del sistema de energía solar.

• En primer lugar, se debe identificar el voltaje y la fase del usuario, ya sea CA monofásica de 110 V, 120 V, 220 V, 230 V o 240 V o CA trifásica de 380 V, 440 V, 480 V, etc. Decide la especificación de salida del inversor solar .
• En segundo lugar, se debe confirmar que el tipo de carga sea carga inductiva o carga resistiva, ya que el tipo de carga puede decidir la potencia bajo carga del inversor y la forma de onda de salida.
• En tercer lugar, debe determinarse el tiempo de funcionamiento a plena carga, es decir, el consumo medio diario de electricidad. En el caso de la estación de generación de energía fotovoltaica conectada a la red, no hay dispositivos de almacenamiento de energía, entonces solo se necesita una potencia razonable del módulo fotovoltaico. En el caso del sistema de energía solar fotovoltaica fuera de la red, se debe calcular la capacidad de la batería, incluida la energía autoalmacenada del sistema cuando no hay condiciones de generación de energía fotovoltaica durante los sucesivos días nublados y lluviosos.

Diseño de un sistema de energía solar fuera de la red de 5000W

Ahora tomamos como estudio de caso un diseño de un sistema de energía solar fuera de la red para un piscicultor a pequeña escala cerca de un lago. Debido a la construcción de la red eléctrica de larga distancia, no solo el costo es alto, sino que también la pérdida de energía del conductor y la pérdida de voltaje son enormes. Mientras tanto, la estabilidad del uso de energía no se puede garantizar debido a los tifones, y las fallas eléctricas accidentales ocurren con frecuencia, lo que puede afectar el uso de energía para la producción y la vida. Por lo tanto, la Se adopta un inversor de energía solar fuera de la red . La intensidad de la radiación solar durante el día es alta, y la energía generada por el sistema de energía solar se proporciona directamente a la salida del inversor solar para respaldar el funcionamiento de los dispositivos eléctricos. Al mismo tiempo, las baterías se cargan y proporcionan energía a los dispositivos a través del inversor durante la noche.

1. Encuesta de demanda eléctrica

Aquí hay algunos datos básicos para saber antes. El voltaje aquí en la vida diaria es CA 220V 50Hz, y los aparatos o dispositivos de uso común incluyen principalmente:

Diez juegos de bombas generadoras de oxígeno para estanques de peces (300W)
Un conjunto de televisión + receptor de satélite (200W)
Una cocina eléctrica (750W)
Una cocina de inducción (2.000W)
Un refrigerador pequeño (100W)
Iluminación (100W)

Estos dispositivos no se utilizan simultáneamente. La bomba generadora de oxígeno funciona durante el día cuando hay radiación solar pero descansa durante la noche. La potencia de otros dispositivos es de alrededor de 3000W y su consumo diario de electricidad es de alrededor de 10 kilovatios. Dado que la iluminación de la superficie del lago es adecuada, no se tiene en cuenta la electricidad autoalmacenada en días nublados y lluviosos.

2. Inversor solar

De acuerdo con los datos proporcionados por los usuarios anteriores, en este diseño de sistema fotovoltaico solar fuera de la red, se adopta el inversor solar todo en uno con controlador de carga MPPT. Este inversor solar de 5000W con controlador de carga MPPT tiene una capacidad de potencia de 48V 7kV, factor de potencia ≥0.8 y eficiencia de conversión ≥85%. La potencia de carga real puede alcanzar los 5000 W, lo que puede satisfacer los requisitos de potencia de salida de los dispositivos del usuario.

3. Capacidad de la batería

Este sistema de energía solar fuera de la red adopta la batería de plomo-ácido de uso común como almacenamiento de energía, que tiene una gran capacidad y una relación de rendimiento de alto costo. La cantidad eléctrica reservada de la batería de almacenamiento es de 10 KWh. Dado que el voltaje de entrada de CC del inversor solar es de 48 V CC, la capacidad teórica de la batería de almacenamiento se puede calcular de la siguiente manera:

10.000VAh/48V=208Ah

De acuerdo con los estándares tecnológicos relevantes de las baterías, establecer la tasa de descarga de la batería en 0.5C2 es relativamente económicamente confiable, lo que puede garantizar los tiempos de carga y descarga en circulación de la batería y extender efectivamente la vida útil de la batería. Gracias a la amplia iluminación del lago, la fotovoltaica adopta directamente la potencia del inversor durante el día. No a través de los procedimientos repetidos de descarga de las baterías, el consumo de electricidad de los dispositivos eléctricos por la noche es pequeño y la duración de la descarga es corta. Por lo tanto, este diseño aumenta adecuadamente la capacidad de descarga de la batería a 0,6C2. Entonces, la capacidad real de las baterías se puede dar de la siguiente manera:

208 Ah/0,6 = 347 Ah.

Aquí, la capacidad de la batería se establece en 400 Ah, luego la capacidad total es de 48 V 400 Ah. Las baterías de plomo-ácido son 12V 200Ah por pieza. Cuatro piezas están conectadas en serie, mientras que cuatro están conectadas en paralelo. Entonces se necesitan ocho baterías en total.

4. Potencia del módulo del panel solar

Después de calcular la capacidad de las baterías, se calcula la potencia del módulo del panel solar. El lago está ubicado en una posición con una alta intensidad de radiación solar, y el tiempo efectivo de insolación es de hasta 6 horas. Se eligen los módulos fotovoltaicos de silicio policristalino, con una eficiencia de conversión fotoeléctrica de hasta el 16%.

La generación de energía solar puede ser dada por la siguiente ecuación:

Generación de energía del sistema = Potencia del módulo del panel solar × Duración de la luz solar × Coeficiente de coligación.

El coeficiente de coligación se refiere al coeficiente de pérdida causado por los cambios de temperatura, la pérdida de línea y la eficiencia de conversión del controlador de carga solar (o inversor). Su valor generalmente se establece en 0,5 a 0,7 y, en este caso, el coeficiente de coligación se establece en 0,6. Por lo tanto, la potencia del módulo fotovoltaico se puede dar de la siguiente manera:

48V × 400Ah/ (6h × 0,6) = 5333W

La especificación del módulo del panel fotovoltaico se establece en 36 V 275 W, sus dimensiones son 1900 × 980 × 45 mm y su área es de 2 metros cuadrados. Cada dos piezas (72V) están conectadas en serie en un grupo. Entonces, hay diez grupos conectados en paralelo. En total, se requieren 20 piezas de módulo de panel solar, con una potencia total de 72V 5500W. El área de la matriz solar del módulo del panel fotovoltaico es de 40 metros cuadrados.

5. Caja combinadora fotovoltaica anti-trueno

La caja combinadora fotovoltaica se utiliza para reducir la ligadura entre la matriz de módulos fotovoltaicos y el inversor. El usuario puede conectar módulos fotovoltaicos de cierta cantidad y de las mismas especificaciones para formar la matriz fotovoltaica. Luego, conecte varios módulos fotovoltaicos en serie y conéctelos en paralelo en la caja combinadora fotovoltaica. Después de la confluencia en la caja combinadora fotovoltaica, se puede enviar al inversor a través del disyuntor de CC.

El lago pertenece a la zona de frecuente ocurrencia de truenos. Los cobertizos aislados y los bosques circundantes son vulnerables a los rayos. Por lo tanto, la central fotovoltaica debe prestar atención al trazo de iluminación de los dispositivos. La introducción del módulo anti-trueno de alto voltaje de CC puede proteger de manera efectiva la seguridad de uso del inversor, el gabinete de distribución de CA y otros dispositivos. Al mismo tiempo, el diodo anti-contracorriente de gran potencia dentro de la caja del combinador puede evitar efectivamente la descarga trasera de las baterías al módulo y causar que el módulo se queme cuando no hay energía fotovoltaica por la noche.

6. Soporte y cable fotovoltaico

El soporte del panel solar es un accesorio indispensable para el sistema de energía fotovoltaica, que puede fijar el módulo fotovoltaico. El usuario también puede configurar el soporte en el sitio para reducir los costos, sujetar el módulo y resistir la oxidación.

El cable es un hilo que conecta el módulo, el inversor y el armario de distribución de CC. Parte del cable se utiliza al aire libre. Teniendo en cuenta la exposición prolongada a la luz solar y al agua de lluvia, se puede elegir el cable, que es resistente a las altas temperaturas, la oxidación y los rayos UV, para garantizar el funcionamiento normal del sistema. El cable debe ser una línea completa de núcleo de cobre en bruto con una gran sección transversal y una pequeña resistencia para reducir la reducción de voltaje causada por la larga distancia, que, si no se evita, podría afectar la eficiencia de generación de energía.

En resumen, el estudio de caso anterior proporciona una introducción completa al diseño del sistema de energía solar fotovoltaica fuera de la red. Esperamos que la introducción anterior pueda ser útil para usted.