Hoe bereken jy die toepaslike konfigurasie vir jou eie klein off-grid stelsel?

Het jy al ooit daaraan gedink om jou eie sonkragstelsel in 'n bergkajuit, vissersboot of RV te gebruik om vry te breek van afhanklikheid van die openbare kragnetwerk?

Trouens, dit is nie iets wat net ingenieurs kan bereik nie. Solank jy 'n paar sleutelstappe en formules bemeester, kan jy die toepaslike konfigurasie vir jou eie klein fotovoltaïese stelsel buite die netwerk bereken.

'n Sonkragstelsel buite die netwerk verwys na 'n onafhanklike stelsel wat nie op die openbare netwerk staatmaak nie, maar eerder geheel en al op fotovoltaïese kragopwekking en batteryberging staatmaak om in elektrisiteitsbehoeftes te voorsien. Dit is ideaal vir gebruik in afgeleë bergagtige gebiede, eilande, pastorale streke, karavane, vissersbote en ander plekke met onstabiele netwerkkrag.

Hieronder sal ons jou deur vier stappe lei om die vereiste konfigurasie te bereken.

Stap 1: Bepaal die fotovoltaïese module se krag

Die krag van die fotovoltaïese panele (sonpanele) bepaal hoeveel elektrisiteit jou stelsel kan opwek.

Die kernberekeningsbenadering is: bepaal eers die daaglikse elektrisiteitsaanvraag, en kombineer dit dan met plaaslike klimaatstoestande (veral sonskynduur) om die totale krag van die fotovoltaïese panele te bepaal.

Formule:

Modulekrag = (Daaglikse elektrisiteitsaanvraag × Deurlopende bewolkte dag-oorskotfaktor) ÷ (Plaaslike gemiddelde sonskynure × Stelseldoeltreffendheid)

* Daaglikse elektrisiteitsverbruik: Dit kan bereken word deur die nominale krag van alle toestelle bymekaar te tel, vermenigvuldig met hul gebruikstyd.

Byvoorbeeld, LED-ligte 10W × 5 uur = 50Wh, yskas 60W × 24 uur = 1440Wh.

* Deurlopende bewolkte dag-oorskotfaktor: Om rekening te hou met onvoldoende kragopwekking gedurende opeenvolgende bewolkte dae, word hierdie faktor tipies tussen 1.1 en 1.3 gestel.

* Plaaslike gemiddelde daaglikse sonskynure: Dit kan verkry word uit plaaslike meteorologiese data. Beijing het byvoorbeeld 'n gemiddeld van ongeveer 4 uur sonskyn per dag, terwyl Hainan meer as 5 uur kan hê.

* Stelseldoeltreffendheid: Dit neem kabelverliese, beheerderdoeltreffendheid, omsetterverliese, ens. in ag, en word gewoonlik tussen 0.75 en 0.8 gestel.

Byvoorbeeld:

As ons aanvaar dat jou daaglikse elektrisiteitsverbruik 3,000 4.5 Wh is, is die plaaslike gemiddelde daaglikse sonskynure 0.78 uur, die stelseldoeltreffendheid is 1.2, en die koëffisiënt vir deurlopende reëndae is XNUMX:

Modulekrag = (3,000 1.2 × 4.5) ÷ (0.78 × 1,026) ≈ XNUMX XNUMX W

Dit beteken dat jy fotovoltaïese panele met 'n totale krag van ongeveer 1 kW moet installeer, soos vier 250 W-modules.

Stap 2: Bepaal die krag van die buite-netwerk-omsetter

Die omsetter skakel die gelykstroom (GS) van fotovoltaïese panele of batterye om in wisselstroom (WS) vir gebruik deur gewone huishoudelike toestelle.

Die krag daarvan moet voldoende wees om aan jou maksimum oombliklike kragvraag te voldoen, veral in die lig van die instroom van induktiewe laste (motoraangedrewe toerusting).

Formule:

Omsetterdrywing = (Totale weerstandslading + Totale induktiewe lasdrywing × 5) × Margefaktor ÷ Drywingsfaktor

* Weerstandige laste: Weerstandige toestelle soos gloeilampe, elektriese ketels en oonde.

* Induktiewe laste: Toerusting met motors of kompressors, soos yskaste, waterpompe, lugversorgers, ens. Die oombliklike krag tydens opstart kan 5–7 keer die nominale krag wees.

* Veiligheidsfaktor: Tipies gestel op 1.2–1.5 om 'n marge te verseker.

* Kragfaktor: Tipies ingestel op 0.8–0.9.

voorbeeld:

Gestel jy het 'n 200W-ligtoestel (weerstandige las), 'n 100W-yskas (induktiewe las), 'n margefaktor van 1.3 en 'n arbeidsfaktor van 0.85:

Omsetterdrywing = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 W

Jy benodig 'n omsetter met 'n minimum kapasiteit van 1.1 kW, en dit word aanbeveel om 'n 1.5 kW-model te kies vir groter stabiliteit.

Stap 3: Bepaal die batterykapasiteit

Die battery is die "kragberging" van die afgeleë kragnetwerk, en die elektrisiteit wat snags of op bewolkte dae gebruik word, kom hoofsaaklik daarvandaan. Die kapasiteit hang af van die aantal dae wat jy ononderbroke kragtoevoer benodig en die daaglikse elektrisiteitsverbruik.

Formule:

Batterykapasiteit (Ah) = (Daaglikse elektrisiteitsverbruik × Aantal dae van kragtoevoer op bewolkte dae) ÷ (Ontladingsdiepte × Laai-/ontladingsdoeltreffendheid × Batterypakspanning)

* Ontladingsdiepte (DOD): Vir loodsuurbatterye word 'n DOD van 0.5–0.6 aanbeveel; vir litiumbatterye is 'n DOD van 0.8–0.9 aanvaarbaar.

* Laai-/ontlaaddoeltreffendheid: Tipies ingestel op 0.85–0.9.

* Batterybankspanning: Algemene spannings sluit in 12V, 24V en 48V; hoër spannings word aanbeveel vir hoër kragvereistes.

voorbeeld:

As ons aanvaar dat jy daagliks 3000Wh gebruik en krag wil hê vir 2 dae van bewolkte weer, met 'n 48V litiumbattery (DOD=0.9, doeltreffendheid=0.9):

Batterykapasiteit = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ah

Jy sal 'n 48V 154Ah (ongeveer 7.4kWh) batterypak benodig.

Stap 4: Bepaal die beheerderspesifikasies

Die fotovoltaïese beheerder reguleer die laaiproses van die fotovoltaïese modules na die battery.

Die spesifikasies daarvan hang hoofsaaklik af van die maksimum insetstroom, bereken met behulp van die volgende formule:

Formule:

Beheerder se insetstroom = Maksimum krag van fotovoltaïese modules ÷ Batterypakspanning

Byvoorbeeld, as jou fotovoltaïese panele 'n totale krag van 1000W het en die batterypak se spanning 48V is:

Beheerder se invoerstroom = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

Daarom moet jy 'n beheerder met 'n insetstroom groter as 21A kies, tipies 'n MPPT-tipe (hoër doeltreffendheid, meer voordelig op bewolkte dae).

Praktiese wenke

1. Laat 'n marge toe: Die lewensduur en operasionele stabiliteit van die toerusting hang af van toepaslike redundansie-ontwerp; moenie die parameters te streng vasstel nie.
2. MPPT is beter as PWM: Alhoewel MPPT-beheerders effens duurder is, bied hulle hoër kragopwekkingsdoeltreffendheid, veral onder onstabiele ligtoestande.
3. Prioritiseer litium-ioon batterye: Hulle is kompak, liggewig en in staat tot diep ontlading, wat langtermyn kostebesparings bied.
4. Beplan vir toekomstige uitbreiding: Indien u verwag om in die toekoms meer toestelle by te voeg, maak seker dat daar voldoende koppelvlakkapasiteit vir beide die fotovoltaïese stelsel en batterye is.

Die kern van die ontwerp van 'n klein fotovoltaïese stelsel sonder netwerktoegang lê daarin om die konfigurasie presies te bereken gebaseer op werklike behoeftes, eerder as om bloot "'n paar panele en batterye te koop" en daarmee op te hou.

Bemeester hierdie 4 formules:

1. Fotovoltaïese module kragformule
2. Omskakelaar kragformule
3. Formule vir batterykapasiteit
4. Formule vir die invoerstroom van die beheerder

Jy kan dan 'n konfigurasie vir 'n klein off-grid stelsel bereken wat beide voldoende en stabiel is.

Wanneer jy vir die eerste keer ontwerp, kan jy 'n ekstra marge van 10%–20% byvoeg gebaseer op die formule-resultate, wat meer buigsaamheid bied in die hantering van weersveranderinge en toerustinguitbreiding.