Hoy presentaremos un diseño de sistema de energía solar doméstico de menos de 10 kW, que se instala en el techo de la casa y se conecta a la red de 220V o 380V. La capacidad máxima de instalación es el 25% de la capacidad del transformador de nivel superior.
Elija el sitio de instalación adecuado
El techo de la vivienda generalmente adopta una estructura de tejas y cemento, por lo que es necesario realizar una inspección en el lugar antes de la instalación, ya que no todos los techos son adecuados para la instalación de paneles solares.
En primer lugar, se debe determinar si la capacidad de carga del techo cumple con los requisitos. Los requisitos de carga del equipo del sistema de energía solar para el techo son superiores a 30 kg/m2. Generalmente, las casas con estructura de cemento construidas en los últimos 5 años pueden cumplir con los requisitos, mientras que las casas con estructura de ladrillo construidas hace 10 años deben ser investigadas cuidadosamente.
En segundo lugar, se debe verificar si hay sombras en el área circundante. Incluso una pequeña cantidad de sombras afectará la capacidad de generación de energía, como calentadores de agua, postes de luz, árboles altos, etc. Además, si hay emisiones de polvo cerca de la carretera y las casas, los módulos se contaminarán, afectando así la capacidad de generación de energía.
Por último, pero no menos importante, se debe verificar la orientación del techo y el ángulo de inclinación. Cuando el panel solar está orientado hacia el sur y tiene el mejor ángulo de inclinación, la capacidad de generación de energía es la más alta. Si está orientado hacia el norte, se perderá una gran cantidad de capacidad de generación.
Elija el panel solar adecuado
Los paneles solares tienen tres tipos: polisilicio, silicio monocristalino y película delgada. Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas. Bajo las mismas condiciones, la eficiencia del sistema fotovoltaico solo está relacionada con la salida nominal de los paneles solares y no tiene relación directa con la eficiencia de los paneles solares. El módulo del panel fotovoltaico tiene dos tipos de 60 y 72 células solares. El sistema de energía solar conectado a la red para el hogar generalmente es de pequeña escala y difícil de instalar. Por lo tanto, se recomienda usar paneles solares de 60 células, que tienen tamaño pequeño, peso ligero y fácil instalación.
Elija el soporte de montaje adecuado
Según las condiciones del techo, se pueden seleccionar soportes de aluminio, soportes de acero en forma de C, soportes de acero inoxidable y otros. Además, teniendo en cuenta factores como la resistencia del soporte de montaje del panel solar, el costo del sistema de energía solar y la utilización del área del techo, el ángulo de inclinación del panel solar debe minimizarse tanto como sea posible para reducir la superficie expuesta al viento, aumentando así la resistencia del soporte y reduciendo el costo del soporte sin reducir significativamente la capacidad de generación del sistema (la disminución no debe superar el 1%).
Las filtraciones son un problema que debe prestarse atención durante la instalación del sistema de energía solar. El sistema fotovoltaico será seguro si tiene un buen rendimiento impermeable. El soporte fotovoltaico se monta en el techo para soportar el ensamblaje y se conecta al techo. Su diseño adopta el método top-top, que no perfora ni daña la impermeabilización original del techo. El bloque de presión adopta una estructura prefabricada, que no requiere fundición in situ y evita la destrucción dura de la capa impermeable del techo por la instalación del soporte del panel solar.
Diseño de conexión en serie-paralelo de los paneles solares
En este sistema de energía solar conectado a la red, las células solares se conectan en serie para formar una rama en cadena. La conexión en serie se utiliza para aumentar el rango de voltaje de entrada desde el voltaje de CC hacia el inversor. Se debe asegurar que las células solares no excedan el rango de voltaje de entrada del inversor bajo diversas condiciones de irradiancia solar y temperatura ambiente.
El voltaje de trabajo está alrededor del voltaje nominal de trabajo del inversor, que tiene la mayor eficiencia. El inversor monofásico de 220V tiene un voltaje nominal de entrada de 360V. El inversor trifásico de 380V tiene un voltaje nominal de entrada de 650V. En cuanto al inversor de 3000W, si está equipado con un panel solar de 260W con un voltaje de trabajo de 30.5V, el voltaje de trabajo total es de 366V para 12 piezas y la potencia es de 3.12kW, lo cual es óptimo. El inversor de 10kW está equipado con paneles solares de 260W, 40 piezas, 20 cadenas para cada una, el voltaje es de 610V y la potencia total es de 10.4kW, lo cual es óptimo.
Selección de cables
En el sistema de energía solar doméstico, se recomienda usar cable de cobre. Porque la unión MC4 del panel solar, el terminal de cableado de salida del inversor solar y el terminal de cableado del interruptor conectado a la red están hechos de núcleo de cobre. Si se usa cable de aluminio y el cable de cobre se conecta directamente al de aluminio, se formará una especie de batería química, es decir, corrosión electroquímica. Esto causará mal contacto entre cobre y aluminio, aumentando la resistencia de contacto. En caso de paso de corriente, la parte de contacto se calentará, acelerando la corrosión y aumentando la resistencia, causando un círculo vicioso hasta quemarse. Los terminales de salida del inversor solar también están hechos de cobre. Si se usa cable de aluminio, el diámetro debe ser mayor. Por ejemplo, para un inversor de 30kW, está diseñado para usar cable de cobre de 10 mm2 o cable de aluminio de 16 mm2. Si el área del cable aumenta y el terminal de cableado impermeable tiene un área limitada, podría no soportarlo. Además, se deben seleccionar cables flexibles de cobre BVR de varios hilos en lugar de cables rígidos BV, ya que los cables rígidos pueden tener mal contacto con el terminal de cableado y en las curvas hay tensión, lo que puede causar aflojamiento de tornillos y mal contacto.
Esquema común de diseño de sistema de energía solar para el hogar
En cuanto a los sistemas fotovoltaicos domésticos comunes, el monofásico generalmente es de 3kW a 8kW, y el trifásico de 4kW a 10kW. Si es posible, se recomienda usar sistema solar conectado a red trifásico, porque bajo las mismas condiciones, el sistema fotovoltaico trifásico conectado a red tiene menor inversión y mayor capacidad de generación que el sistema monofásico conectado a red. Por ejemplo, para un sistema solar conectado a red de 10kW, si se conecta a la red monofásica, necesitará 2 inversores conectados a red, 4 cadenas de paneles solares para entrada de CC, 8 cables de CC y 2 interruptores para salida de CA. Sin embargo, si se conecta a la red trifásica, solo requerirá 1 inversor conectado a red, 2 cadenas de paneles solares para entrada de CC, 4 cables de CC y 1 interruptor para salida de CA. El sistema solar con conexión trifásica tiene menor corriente, menor pérdida y mayor eficiencia que el sistema con conexión monofásica. El sistema solar trifásico conectado a red tiene menos influencia en la red eléctrica y no se detendrá debido a la elevación del voltaje de conexión a red.
Por ejemplo, aquí hay un plan de diseño breve de un sistema solar conectado a red de 3000W para el hogar.
El diseño requiere aproximadamente 30 m2 de área de techo, y utiliza 12 paneles solares de 265W con una potencia total de 3.18 kW. El sistema fotovoltaico utiliza 1 conjunto de inversor solar de 3000W, conectado a la red eléctrica de 220V en la caja de distribución eléctrica interior original, y luego se conecta a la red de distribución eléctrica de baja tensión interior del propietario a través del circuito de 220V antes de enviarse al suministro principal.
El voltaje máximo de CC del inversor (voltaje máximo de circuito abierto del arreglo) es de 550V, el rango de seguimiento de voltaje de máxima potencia es de 70~550V, y el número de canales MPPT es 1 canal/1 red. El voltaje nominal de operación de cada módulo de célula solar es de 30.8V, y el voltaje de circuito abierto es de 38.3V. Bajo las condiciones nominales de trabajo con una temperatura ambiente de 25±2℃ y una irradiancia solar de 1000W/m2, el voltaje nominal de trabajo de la rama en serie de las 12 baterías solares es de 369.6V y su voltaje de circuito abierto es de 459.6V, ambos dentro del rango de entrada permitido del inversor. Por lo tanto, puede mantener una operación normal.
En la variación de las condiciones de trabajo, considerando que la temperatura ambiental extrema media es de -10℃, el voltaje de trabajo de las células solares en el punto de máxima potencia es 12 × 30.8 × (0.35% × 35 + 1) = 415V, cumpliendo con el requisito de voltaje de entrada del punto MPPT de carga completa máxima de 550V. Cuando la temperatura ambiental extrema media es de 42℃, el voltaje de trabajo de las células solares en el punto de máxima potencia es 12 × 31.2 × (-0.35% × 17 + 1) = 352.1V, cumpliendo con el requisito de voltaje de entrada del punto MPPT de carga completa mínima de 70V.
Consulte la tabla a continuación para la configuración básica de este sistema de energía solar doméstico.
