Kiến thức hệ mặt trời: cách thiết kế hệ thống quang điện?
Nếu bạn muốn TO biết làm thế nào để dchuyển nhượng SPV System, trước tiên bạn nên biết hệ thống PV năng lượng mặt trời là gì.
Hệ thống PV năng lượng mặt trời là gì?
Hệ thống quang điện mặt trời hoặc là Hệ thống điện mặt trời là một trong những hệ thống năng lượng tái tạo trong đó sử dụng các mô-đun PV để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Điện năng tạo ra có thể được lưu trữ hoặc sử dụng trực tiếp, đưa trở lại đường dây nối lưới hoặc kết hợp với một hoặc nhiều máy phát điện khác hoặc nhiều nguồn năng lượng tái tạo. Hệ thống điện mặt trời là nguồn điện sạch và đáng tin cậy có thể phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau như cư trú, công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi, v.v.
Các thành phần chính của hệ thống
Hệ thống PV năng lượng mặt trời bao gồm các thành phần khác nhau nên được lựa chọn theo loại hệ thống, vị trí trang web và ứng dụng của bạn. Các thành phần chính của hệ thống PV năng lượng mặt trời là bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, biến tần, bộ pin, các nguồn và tải (thiết bị) năng lượng phụ trợ.
Mô-đun PV chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện một chiều.
Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời điều chỉnh điện áp và dòng điện đến từ các tấm PV sẽ
pin và ngăn pin sạc quá mức và kéo dài tuổi thọ pin.
Biến tần chuyển đổi đầu ra DC của tấm PV hoặc tuabin gió thành dòng điện xoay chiều sạch cho AC
thiết bị hoặc được đưa trở lại vào đường dây điện lưới.
Ắc quy tích trữ năng lượng để cung cấp cho các thiết bị điện khi có nhu cầu.
Tải là các thiết bị điện được kết nối với hệ thống PV năng lượng mặt trời như đèn, đài, TV, máy tính,
tủ lạnh, v.v.
Nguồn năng lượng phụ trợ - là máy phát điện chạy dầu diesel hoặc các nguồn năng lượng tái tạo khác.
Định cỡ hệ thống PV năng lượng mặt trời
1. Xác định nhu cầu tiêu thụ điện năng
Bước đầu tiên trong việc thiết kế hệ thống điện mặt trời là tìm ra tổng công suất và năng lượng tiêu thụ của tất cả các phụ tải cần được cung cấp bởi hệ thống điện mặt trời như sau:
1.1 Tính tổng số Watt-giờ mỗi ngày cho mỗi thiết bị được sử dụng.
Cộng số giờ Watt cần thiết cho tất cả các thiết bị với nhau để có tổng số Watt giờ mỗi ngày
phải được giao cho các thiết bị.
1.2 Tính tổng số Watt-giờ mỗi ngày cần thiết từ các mô-đun PV.
Nhân tổng số thiết bị Watt-giờ mỗi ngày với 1,3 (năng lượng bị mất trong hệ thống) để được
tổng số Watt-giờ mỗi ngày mà các tấm pin phải cung cấp.
2. Kích thước các mô-đun PV
Kích thước khác nhau của các mô-đun PV sẽ tạo ra lượng điện năng khác nhau. Để tìm ra kích thước của mô-đun PV, cần tổng số watt cao nhất được tạo ra. Công suất cực đại (Wp) được tạo ra phụ thuộc vào kích thước của mô-đun PV và khí hậu của vị trí địa điểm. Chúng tôi phải xem xét yếu tố tạo bảng điều khiển khác nhau ở mỗi vị trí trang web. Đối với Thái Lan, hệ số tạo bảng điều khiển là 3,43. Để xác định kích thước của mô-đun PV, hãy tính toán như sau:
2.1 Tính tổng xếp hạng Watt-đỉnh cần thiết cho các mô-đun PV
Chia tổng số Watt-giờ mỗi ngày cần thiết từ các mô-đun PV (từ mục 1.2) cho 3,43 để nhận được
tổng đánh giá Watt-đỉnh cần thiết cho các tấm PV cần thiết để vận hành các thiết bị.
2.2 Tính toán số lượng tấm PV cho hệ thống
Chia câu trả lời thu được trong mục 2.1 cho công suất Watt-đỉnh đầu ra danh định của các mô-đun PV có sẵn
cho bạn. Tăng bất kỳ phần phân số nào của kết quả lên số đầy đủ cao nhất tiếp theo và đó sẽ là
số lượng mô-đun PV yêu cầu.
Kết quả của phép tính là số lượng tấm PV tối thiểu. Nếu nhiều mô-đun PV được cài đặt, hệ thống sẽ hoạt động tốt hơn và tuổi thọ pin sẽ được cải thiện. Nếu sử dụng ít mô-đun PV hơn, hệ thống có thể hoàn toàn không hoạt động trong thời gian nhiều mây và thời lượng pin sẽ bị rút ngắn.
3. Kích thước biến tần
Biến tần được sử dụng trong hệ thống cần đầu ra điện xoay chiều. Định mức đầu vào của biến tần không bao giờ được thấp hơn tổng công suất của thiết bị. Biến tần phải có cùng điện áp danh định với pin của bạn.
Đối với các hệ thống độc lập, biến tần phải đủ lớn để xử lý tổng lượng Watts bạn sẽ sử dụng cùng một lúc. Kích thước biến tần phải lớn hơn 25-30% so với tổng số Watts của thiết bị. Trong trường hợp loại thiết bị là động cơ hoặc máy nén thì kích thước biến tần phải tối thiểu gấp 3 lần công suất của các thiết bị đó và phải được thêm vào công suất biến tần để xử lý dòng điện tăng trong quá trình khởi động.
Đối với hệ thống hòa lưới hoặc hệ thống kết nối lưới, xếp hạng đầu vào của biến tần phải giống với xếp hạng mảng PV để cho phép hoạt động an toàn và hiệu quả.
4. Định cỡ pin
Loại pin được khuyến nghị sử dụng trong hệ thống PV năng lượng mặt trời là pin chu kỳ sâu. Pin chu kỳ sâu được thiết kế đặc biệt để xả đến mức năng lượng thấp và sạc lại nhanh chóng hoặc sạc và xả chu kỳ ngày này qua ngày khác trong nhiều năm. Pin phải đủ lớn để lưu trữ đủ năng lượng để vận hành các thiết bị vào ban đêm và những ngày nhiều mây. Để tìm ra kích thước của pin, hãy tính toán như sau:
4.1 Tính tổng Watt-giờ mỗi ngày được sử dụng bởi các thiết bị.
4.2 Chia tổng số Watt-giờ sử dụng mỗi ngày cho 0,85 khi hao hụt pin.
4.3 Chia câu trả lời thu được trong mục 4.2 cho 0,6 cho độ sâu xả.
4.4 Chia câu trả lời thu được trong mục 4.3 cho điện áp danh định của pin.
4.5 Nhân câu trả lời thu được trong mục 4.4 với số ngày tự chủ (số ngày mà bạn
cần hệ thống hoạt động khi không có nguồn điện từ các tấm PV) để đạt được yêu cầu
Công suất Ampe giờ của pin chu kỳ sâu.
Dung lượng pin (Ah) = Tổng số Watt-giờ mỗi ngày được sử dụng bởi các thiết bị x Ngày tự chủ
(0,85 x 0,6 x điện áp pin danh nghĩa)
5. Định cỡ bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời
Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời thường được đánh giá dựa trên công suất cường độ dòng điện và điện áp. Chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời để phù hợp với điện áp của mảng PV và pin, sau đó xác định loại bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời nào phù hợp với ứng dụng của bạn. Đảm bảo rằng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời có đủ công suất để xử lý dòng điện từ mảng PV.
Cho bộ điều khiển sạc loạt loại, kích thước của bộ điều khiển phụ thuộc vào tổng dòng điện đầu vào PV được cung cấp cho bộ điều khiển và cũng phụ thuộc vào cấu hình bảng PV (cấu hình nối tiếp hoặc song song).
Theo thông lệ tiêu chuẩn, kích thước của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời là lấy dòng điện ngắn mạch (Isc) của mảng PV và nhân nó với 1,3
Đánh giá bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời = Tổng dòng điện ngắn mạch của mảng PV x 1,3
Nhận xét: Đối với Bộ điều khiển phí MPPT kích thước sẽ khác nhau. (Xem Khái niệm cơ bản về MPPT Charge Controller)
Thí dụ: Một ngôi nhà có cách sử dụng thiết bị điện sau:
· Một bóng đèn huỳnh quang 18 Watt với chấn lưu điện tử sử dụng 4 giờ mỗi ngày.
· Một quạt 60 Watt sử dụng trong 2 giờ mỗi ngày.
· Một tủ lạnh 75 Watt chạy 24 giờ mỗi ngày với máy nén chạy 12 giờ và tắt 12 giờ.
Hệ thống sẽ được cung cấp bởi mô-đun PV 12 Vdc, 110 Wp.
1. Xác định nhu cầu tiêu thụ điện năng
Tổng mức sử dụng thiết bị = (18 W x 4 giờ) + (60 W x 2 giờ) + (75 W x 24 x 0,5 giờ) | |
= 1,092 Wh / ngày | |
Tổng năng lượng tấm PV cần thiết | = 1,092 x 1,3 |
= 1.419,6 Wh / ngày. | |
2. Kích thước bảng PV
2.1 Tổng Wp của công suất bảng PV | = 1.419,6 / 3,4 |
= 413,9 Wp | |
2.2 Số lượng tấm PV cần thiết | = 413,9 / 110 |
= 3,76 mô-đun |
Yêu cầu thực tế = 4 mô-đun
Vì vậy, hệ thống này nên được cấp nguồn bởi ít nhất 4 mô-đun của mô-đun PV 110 Wp.
3. Kích thước biến tần
Tổng Watt của tất cả các thiết bị = 18 + 60 + 75 = 153 W
Để đảm bảo an toàn, biến tần nên được xem là kích thước lớn hơn 25-30%.
Kích thước biến tần phải là khoảng 190 W hoặc lớn hơn.
4. Định cỡ pin
Tổng số thiết bị sử dụng = (18 W x 4 giờ) + (60 W x 2 giờ) + (75 W x 12 giờ)
Điện áp danh định của pin = 12 V
Số ngày tự chủ = 3 ngày
Dung lượng pin = [(18 W x 4 giờ) + (60 W x 2 giờ) + (75 W x 12 giờ)] x 3
(0,85 x 0,6 x 12)
Tổng Ampe giờ yêu cầu 535,29 Ah
Vì vậy, pin nên được đánh giá 12 V 600 Ah cho thời gian hoạt động 3 ngày.
5. Định cỡ bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời
Đặc điểm kỹ thuật mô-đun PV
Pm = 110 Wp
Vm = 16,7 Vdc
Im = 6,6 A
Bạn = 20,7 A
Isc = 7,5 A
Xếp hạng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời = (4 dây x 7,5 A) x 1,3 = 39 A
Vì vậy, bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời nên được xếp hạng 40 A ở 12 V hoặc lớn hơn.
