Omfattande guide till design och konfiguration av PV-lagringssystem för bostäder

Ett solcellslagringssystem (PV) för bostäder består huvudsakligen av PV-moduler, energilagringsbatterier, växelriktare, mätare och övervakningssystem. Målet är att uppnå energisjälvförsörjning, minska energikostnader, minska koldioxidutsläpp och förbättra eltillförlitligheten. Att konfigurera ett solcellslagringssystem för bostäder är en omfattande process som kräver noggrant övervägande av olika faktorer för att säkerställa effektiv och stabil drift.

I. Översikt över bostads-PV-lagringssystem

Innan systeminstallationen påbörjas är det viktigt att mäta DC-isolationsresistansen mellan PV-panelens ingångsterminal och jord. Om resistansen är mindre än U…/30mA (U… representerar PV-panelens maximala utspänning) måste ytterligare jordnings- eller isoleringsåtgärder vidtas.

De primära funktionerna hos bostadssystem för solcellslagring inkluderar:

• SjälvförbrukningAnvändning av solenergi för att möta hushållens energibehov.
• Toppskärning och dalfyllningBalansera energianvändningen över olika tidpunkter för att spara energikostnader.
• ReservkraftTillhandahåller pålitlig energi vid avbrott.
• NödströmförsörjningStödjer kritiska laster vid nätfel.

Konfigurationsprocessen inkluderar analys av användarnas energibehov, design av solcells- och lagringssystem, val av komponenter, utarbetande av installationsplaner och beskrivning av drift- och underhållsåtgärder.

II. Efterfrågeanalys och planering

Analys av energibehov

Detaljerad analys av energibehovet är avgörande, inklusive:

• LastprofileringIdentifiera strömförsörjningen för olika apparater.
• Daglig konsumtionBeräkning av den genomsnittliga elförbrukningen under dag och natt.
• ElprissättningFörstå tariffstrukturer för att optimera systemet för kostnadsbesparingar.

Fallstudie

• Användarprofil:
  • Total ansluten effekt: 8,2 kW
  • Kritisk belastning: 3,6 kW
  • Energiförbrukning dagtid: 10 kWh
  • Energiförbrukning nattetid: 20 kWh
• Systemplan:
  • Installera ett hybridsystem med solcellslagring där solcellsproduktion på dagtid möter belastningsbehovet och överskottsenergi lagras i batterier för nattetid. Nätet fungerar som en kompletterande kraftkälla när solceller och lagring inte räcker till.

• III. Systemkonfiguration och komponentval

  1. Design av solcellssystem

  • SystemstorlekBaserat på användarens belastning på 8,2 kW och dagliga förbrukning på 30 kWh rekommenderas en 12 kW solcellspanel. Denna panel kan generera cirka 36 kWh per dag för att möta efterfrågan.
  • PV-modulerAnvänd 21 enkristallmoduler på 580 Wp, vilket ger en installerad kapacitet på 12,18 kWp. Säkerställ optimal placering för maximal solljusexponering.

  Maximal effekt Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimal driftspänning Vmp [V]	43,73	43,88	44,02	44,17	44,31	44,45
  Optimal driftsström Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13,50
  Tomgångsspänning Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53,10	53,30
  Kortslutningsström Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Moduleffektivitet [%]	22.3	22,5	22,7	22,8	23,0	23.2
  Tolerans för utgångseffekt	0~+3%
  Temperaturkoefficient för maximal effekt [Pmax]	-0,29 %/℃
  Temperaturkoefficient för öppen kretsspänning [Voc]	-0,25 %/℃
  Temperaturkoefficient för kortslutningsström [Isc]	0,045 %/℃
  Standardtestförhållanden (STC): Ljusintensitet 1000 W/m², batteritemperatur 25 ℃, luftkvalitet 1,5

  2. Energilagringssystem

  • BatterikapacitetKonfigurera ett 25,6 kWh litiumjärnfosfat (LiFePO4) batterisystem. Denna kapacitet säkerställer tillräcklig backup för kritiska belastningar (3,6 kW) i cirka 7 timmar under avbrott.
  • BatterimodulerAnvänd modulära, stapelbara konstruktioner med IP65-klassade kapslingar för inomhus- och utomhusinstallationer. Varje modul har en kapacitet på 2,56 kWh, där 10 moduler utgör det kompletta systemet.

  3. Val av växelriktare

  • HybridväxelriktareAnvänd en 10 kW hybridväxelriktare med integrerade PV- och lagringshanteringsfunktioner. Viktiga funktioner inkluderar:
    • Maximal PV-ingång: 15 kW
    • Effekt: 10 kW för både nätansluten och separat drift
    • Skyddsklass: IP65 med växlingstid mellan nät och nät <10 ms

  4. Val av PV-kabel

  PV-kablar ansluter solmoduler till växelriktaren eller kombinationsboxen. De måste tåla höga temperaturer, UV-exponering och utomhusförhållanden.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Enkärnig, klassad för 1,5 kV DC, med utmärkt UV- och väderbeständighet.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibel, flamskyddad, med ett brett temperaturområde (-40 °C till +90 °C).
  • UL 4703 PV-tråd:
    • Dubbelisolerad, idealisk för tak- och markmonterade system.
  • AD8 Flytande solkabel:
    • Dränkbar och vattentät, lämplig för fuktiga eller akvatiska miljöer.
  • Solkabel med aluminiumkärna:
    • Lätt och kostnadseffektiv, används i storskaliga installationer.

  5. Val av energilagringskabel

  Lagringskablar ansluter batterier till växelriktare. De måste hantera höga strömmar, ge termisk stabilitet och bibehålla elektrisk integritet.

  • UL10269- och UL11627-kablar:
    • Tunnväggig isolerad, flamskyddad och kompakt.
  • XLPE-isolerade kablar:
    • Högspänning (upp till 1500V DC) och termisk resistans.
  • Högspännings-DC-kablar:
    • Utformad för sammankoppling av batterimoduler och högspänningsbussar.

  Rekommenderade kabelspecifikationer

  Kabeltyp	Rekommenderad modell	Ansökan
  PV-kabel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Anslutning av PV-moduler till växelriktaren.
  PV-kabel	UL 4703 PV-tråd	Takinstallationer som kräver hög isolering.
  Energilagringskabel	UL 10269, UL 11627	Kompakta batterianslutningar.
  Skärmad lagringskabel	EMI-skärmad batterikabel	Minska störningar i känsliga system.
  Högspänningskabel	XLPE-isolerad kabel	Högströmsanslutningar i batterisystem.
  Flytande PV-kabel	AD8 Flytande solkabel	Vattenbenägna eller fuktiga miljöer.

IV. Systemintegration

Integrera PV-moduler, energilagring och växelriktare i ett komplett system:

1. PV-systemDesigna modullayout och säkerställa strukturell säkerhet med lämpliga monteringssystem.
2. EnergilagringInstallera modulära batterier med korrekt BMS-integration (Battery Management System) för realtidsövervakning.
3. HybridväxelriktareAnslut solpaneler och batterier till växelriktaren för sömlös energihantering.

V. Installation och underhåll

Installation:

• PlatsbedömningInspektera tak eller markytor för strukturell kompatibilitet och solljusexponering.
• UtrustningsinstallationMontera PV-moduler, batterier och växelriktare säkert.
• SystemtestningKontrollera elektriska anslutningar och utför funktionstester.

Underhåll:

• RutininspektionerKontrollera kablar, moduler och växelriktare för slitage eller skador.
• RengöringRengör regelbundet PV-moduler för att bibehålla effektiviteten.
• FjärrövervakningAnvänd programvaruverktyg för att spåra systemprestanda och optimera inställningar.

VI. Slutsats

Ett väl utformat solcellslagersystem för bostäder ger energibesparingar, miljöfördelar och strömförsörjning. Noggrant val av komponenter som solcellsmoduler, energilagringsbatterier, växelriktare och kablar säkerställer systemets effektivitet och livslängd. Genom att följa korrekt planering,

installations- och underhållsprotokoll kan husägare maximera fördelarna med sin investering.