วิธีออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์ 4000W แบบออฟกริดสำหรับบ้าน

ระบบการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดสำหรับการใช้งานในครัวเรือนประกอบด้วยโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์, ตัวรองรับ, ตัวควบคุม, อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์, แบตเตอรี่ และระบบการกระจายพลังงาน การออกแบบแผนไฟฟ้าของระบบควรพิจารณาการเลือกและการคำนวณโมดูล, อินเวอร์เตอร์ (ตัวควบคุม), และแบตเตอรี่ ก่อนการออกแบบแผน ควรมีการเตรียมการที่จำเป็น เนื่องจากระบบออฟกริดนั้นปรับแต่งได้โดยไม่มีแผนที่เป็นเอกภาพ ดังนั้นประเภทและกำลังโหลดของผู้ใช้, การใช้ไฟฟ้าในเวลากลางวันและในตอนเย็น, และสภาพอากาศของสถานที่ติดตั้งควรได้รับการศึกษาเป็นอันดับแรก แหล่งจ่ายไฟสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ซึ่งไม่สามารถเชื่อถือได้ 100%.

 

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดต้องติดตั้งแบตเตอรี่ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายประมาณ 30% ถึง 50% ของต้นทุนระบบการผลิตพลังงาน ในขณะเดียวกัน อายุการใช้งานทั่วไปของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอยู่ระหว่าง 3 ปีถึง 5 ปี หลังจากหมดอายุการใช้งาน จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนใหม่ จากมุมมองทางเศรษฐศาสตร์ แบตเตอรี่แทบจะไม่สามารถหาการใช้งานในวงกว้างได้ และใช้ได้เฉพาะในสถานที่ที่ประสบปัญหาการขาดแคลนพลังงานเท่านั้น.

ระบบออฟกริดแตกต่างจากระบบที่เชื่อมต่อกับกริด องค์ประกอบและอินเวอร์เตอร์ไม่ได้ถูกกำหนดในสัดส่วนที่แน่นอน แต่ถูกออกแบบตามภาระของผู้ใช้ การใช้ไฟฟ้า และสภาพอากาศในท้องถิ่น:

1. ยืนยันกำลังของอินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดตามประเภทและกำลังของโหลดของผู้ใช้

โดยทั่วไปแล้ว โหลดสำหรับการใช้งานในบ้านสามารถแบ่งออกเป็นโหลดเหนี่ยวนำและโหลดต้านทาน โหลดที่มีมอเตอร์ เช่น เครื่องซักผ้า เครื่องปรับอากาศ ตู้เย็น ปั๊มน้ำ และพัดลมระบายอากาศเป็นโหลดเหนี่ยวนำ กำลังเริ่มต้นของมอเตอร์จะมีค่าประมาณสามถึงห้าสิบเท่าของกำลังที่ระบุ ในการคำนวณกำลังของอินเวอร์เตอร์ จำเป็นต้องพิจารณากำลังเริ่มต้นของโหลดด้วย กำลังขาออกของ อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริด จะสูงกว่ากำลังโหลด อย่างไรก็ตาม สำหรับครอบครัวที่มีรายได้น้อย การเริ่มต้นโหลดทั้งหมดเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น เพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย ผลรวมของกำลังโหลดสามารถคูณด้วยสัมประสิทธิ์ซึ่งอยู่ระหว่าง 0.7 ถึง 0.9 ด้านล่างนี้เป็นรายการกำลังของอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับการใช้งานในบ้าน ซึ่งใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการออกแบบ.

2. ระบุพลังงานของโมดูลตามการใช้ไฟฟ้าประจำวันของผู้ใช้

ไฟฟ้าที่มีอยู่สำหรับระบบนอกกริด = กำลังรวมของโมดูล * ชั่วโมงเฉลี่ยของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ * ประสิทธิภาพของตัวควบคุม * ประสิทธิภาพของตัวเก็บพลังงาน โดยหลักการแล้ว โมดูลควรถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองการใช้ไฟฟ้ารายวันของโหลดภายใต้สภาพอากาศทั่วไป กล่าวอีกนัยหนึ่ง การผลิตพลังงานรายวันของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ควรมีมากกว่าการใช้ไฟฟ้ารายวันของโหลด เนื่องจากสภาพอากาศอาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าค่าเฉลี่ย การออกแบบโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ควรตอบสนองความต้องการของฤดูกาลที่มีการส่องสว่างน้อยที่สุด โดยกล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวเก็บพลังงานควรได้รับการรับรองให้ชาร์จเต็มในฤดูกาลที่มีการส่องสว่างน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม การส่องสว่างที่น้อยที่สุดในบางพื้นที่ต่ำกว่าค่าเฉลี่ยประจำปีอย่างมาก หากกำลังของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ยังคงถูกออกแบบตามสภาพที่เลวร้ายที่สุด การผลิตพลังงานประจำปีอาจสูงกว่าความต้องการจริงอย่างมาก ทำให้เกิดการสูญเสียอย่างมหาศาล ในกรณีนี้ ความจุที่ออกแบบของตัวเก็บพลังงานควรเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสมเพื่อขยายการเก็บพลังงานไฟฟ้าและรับรองว่าตัวเก็บพลังงานอยู่ในสถานะการปล่อยไฟฟ้าต่ำ ซึ่งสามารถชดเชยการขาดแคลนการผลิตพลังงานในฤดูกาลที่มีการส่องสว่างน้อยที่สุด และป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ของตัวเก็บพลังงาน พลังงานที่ผลิตจากโมดูลไม่สามารถแปลงเป็นพลังงานที่ใช้ได้ทั้งหมด เนื่องจากประสิทธิภาพของตัวควบคุม การสูญเสียของเครื่องจักร และการสูญเสียของตัวเก็บพลังงานก็ต้องพิจารณาด้วย.

การติดตั้งมุมของโมดูลควรพิจารณาตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของผู้ใช้เพื่อให้ตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ในฤดูร้อนและฤดูหนาว มุมของเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปจะหันไปทางทิศใต้เพื่อให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากหน่วยความจุของเซลล์แสงอาทิตย์สามารถสูงสุดได้ มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดคือการเพิ่มการผลิตไฟฟ้าประจำปีของเซลล์แสงอาทิตย์ ในขณะที่ลดความแตกต่างของการผลิตไฟฟ้าระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อนให้ต่ำที่สุด

การใช้ไฟฟ้าของโหลด เช่น หลอดไฟ, พัดลมไฟฟ้า และเครื่องเป่าผม จะเท่ากับพลังงานที่คูณด้วยเวลา สำหรับโหลด เช่น เครื่องปรับอากาศและตู้เย็น การใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างในบ้านและนอกบ้าน, ขนาดพื้นที่, และประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศ เครื่องปรับอากาศขนาด 1P หากใช้งานเป็นเวลาแปดชั่วโมงในตอนกลางคืน จะใช้ไฟฟ้าระหว่าง 1 ถึง 5 กิโลวัตต์.

3. ยืนยันความจุของตัวเก็บประจุตามการใช้พลังงานในเวลากลางคืนของผู้ใช้หรือเวลาที่คาดว่าจะอยู่ในโหมดสแตนด์บาย

หน้าที่ของตัวเก็บพลังงานคือการรับประกันการใช้พลังงานปกติของระบบเมื่อการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ไม่เพียงพอ โหลดที่สำคัญควรทำให้ระบบทำงานได้ตามปกติในหลายวัน และควรพิจารณาจำนวนวันที่มีเมฆมากและฝนตกติดต่อกัน ในแง่ของโหลดทั่วไป เช่น โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ ความจุตัวเก็บพลังงานควรเลือกในสองถึงสามวันตามประสบการณ์หรือความต้องการ สำหรับครอบครัวที่ยากจน ราคาคือการพิจารณาที่สำคัญ ตัวเก็บพลังงานไม่จำเป็นในวันที่มีฝนและมีเมฆมาก และจะถูกใช้เมื่อมีแสงแดดเพียงพอ เมื่อแสงแดดไม่เพียงพอหรือไม่มีแสงแดด ตัวเก็บพลังงานจะไม่ถูกใช้ ในการเลือกโหลด ควรเลือกอุปกรณ์ประหยัดพลังงาน เช่น ไฟ LED และเครื่องปรับอากาศแบบความถี่ตัวแปร นักออกแบบตัวเก็บพลังงานรวมถึงการออกแบบความจุตัวเก็บพลังงานและการเชื่อมต่อแบบอนุกรมขนานของเซลล์ตัวเก็บพลังงาน ในระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวเก็บพลังงานตะกั่ว-กรดมักถูกใช้ โดยพิจารณาจากอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ความลึกของการปล่อยพลังงานจะถูกตั้งไว้ที่ 0.5 ถึง 0.7 โดยทั่วไป ความจุที่ออกแบบของตัวเก็บพลังงาน = (การใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยรายวันของโหลด * จำนวนวันที่มีเมฆมากและฝนตกติดต่อกัน) / ความลึกของการปล่อยพลังงานของตัวเก็บพลังงาน.

4. แผนการออกแบบสำหรับระบบ 4000 วัตต์สำหรับการใช้งานในครัวเรือน

ความต้องการการใช้ไฟฟ้าของลูกค้า: แสงสว่าง (200W, 6 ชั่วโมงต่อวัน), ตู้เย็น (50W, 24 ชั่วโมงต่อวัน), เครื่องปรับอากาศแบบความถี่ตัวแปร (1hp, 12 ชั่วโมงต่อวัน), โทรทัศน์ (50W, 10 ชั่วโมงต่อวัน). เครื่องใช้ไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ใช้ในระยะเวลาที่ไม่แน่นอน รวมถึงเครื่องซักผ้า, คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ, หม้อหุงข้าวไฟฟ้า, พัดลมไฟฟ้า เป็นต้น.

(1) สถิติของกำลังโหลดรวม

แสงสว่างมีพลังงาน 200W, ตู้เย็นมีพลังงาน 50W, เครื่องปรับอากาศมีพลังงาน 750W, โทรทัศน์มีพลังงาน 50W, เครื่องซักผ้ามีพลังงาน 300W, คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะมีพลังงาน 200W, หม้อหุงข้าวไฟฟ้ามีพลังงาน 1200W และพัดลมไฟฟ้ามีพลังงาน 100W รวมทั้งหมดเป็น 2,850W ดังนั้นจึงเลือกใช้ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริด 4000W.

(2) สถิติการใช้ไฟฟ้ารายวัน

การใช้ไฟฟ้าของไฟส่องสว่างอยู่ที่ 1.2 kWH, ตู้เย็นใช้ 1 kWH, เครื่องปรับอากาศใช้ 2 kWH, โทรทัศน์ใช้ 0.5 kW, เครื่องซักผ้าใช้ 1 kWH, คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะใช้ 0.5 kWH, หม้อหุงข้าวไฟฟ้าใช้ 1 kWH, พัดลมไฟฟ้าใช้ 0.5 kWH. รวมทั้งหมด 7.7 kWH.. ในความเป็นจริง การใช้ไฟฟ้ารายวันเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 6 ถึง 10 kWH. ในบางพื้นที่ สภาพการส่องสว่างเป็นที่น่าพอใจ ซึ่งสามารถอยู่ได้นานถึง 4.5 ชั่วโมงทุกวัน. มีการออกแบบโดยใช้โมดูลขนาด 280W จำนวน 9 ชิ้น ซึ่งการใช้ไฟฟ้ารวมอยู่ที่ 2.52kW และสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 11.34 kWH. ประสิทธิภาพของระบบออฟกริดต่ำ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 0.8 และปริมาณไฟฟ้ารายวันที่สามารถใช้ได้เฉลี่ยอยู่ที่ 9 kWH. โดยทั่วไปสามารถตอบสนองความต้องการการใช้ไฟฟ้ามากกว่า 99%.

(3) การคำนวณของตัวสะสม

อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับการใช้งานในบ้านส่วนใหญ่จะถูกใช้ในช่วงเย็น โดยมีการใช้งานเพียง 20% ในช่วงเวลากลางวัน เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ความจุของแบตเตอรี่สามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม เนื่องจากความลึกของการปล่อยประจุในแต่ละวันต่ำ โครงการนี้ใช้แบตเตอรี่กรดตะกั่วแบบเจล 12V 250AH จำนวนสี่ก้อน ซึ่งมีความจุรวม 12,000 VAH ปริมาณไฟฟ้าที่สามารถใช้งานได้ประมาณ 8.4 kWH และการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยในเวลากลางคืนอยู่ที่ 6 kWH ความลึกของการปล่อยประจุอยู่ที่ประมาณ 50%.