Comment dimensionner un système de stockage d'énergie photovoltaïque ?
2024-11-07
La conception d'un système de stockage d'énergie photovoltaïque doit prendre en compte de nombreux aspects, notamment les objectifs du système de stockage d'énergie photovoltaïque, la sélection des composants photovoltaïques, l'installation et la sécurité. Cela implique des connaissances dans de nombreux domaines tels que l'électronique de puissance, la technologie des batteries, la gestion de l'énergie, etc. Un système de stockage d'énergie photovoltaïque performant peut non seulement stocker efficacement l'énergie électrique, mais également optimiser le modèle de consommation d'électricité des ménages ou des entreprises, réduire les factures d'électricité et même fournir des capacités d'alimentation électrique hors réseau si nécessaire.
1. Analyse de la demande et de la charge énergétique
Le système de stockage d'énergie photovoltaïque doit d'abord analyser la demande énergétique du ménage ou de l'entreprise, y compris l'analyse de la charge électrique, la classification du type de charge et la période de consommation électrique de pointe.
(1). Demande de charge
Comprendre la consommation électrique quotidienne de la famille ou de l'entreprise, déterminer les charges clés (telles que les réfrigérateurs, les climatiseurs, etc.) et leur puissance. Les charges domestiques sont généralement divisées en charges inductives et charges résistives. Les charges avec moteurs telles que les machines à laver, les climatiseurs, les réfrigérateurs, les pompes à eau et les hottes de cuisinière sont des charges inductives. La puissance de démarrage du moteur est de 5 à 7 fois la puissance nominale. Lors du calcul de la puissance de l'onduleur, la puissance de démarrage de ces charges doit être prise en compte. La puissance de sortie de l'onduleur doit être supérieure à la puissance de la charge. Les charges résistives se réfèrent principalement aux équipements électriques conventionnels sans moteur, tels que l'éclairage, les ordinateurs, etc.
Le calcul de la puissance de charge est crucial pour la conception des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque. Il détermine la puissance de l'onduleur.
At present, many inductive loads use variable frequency starting technology. For such loads, the load power can be calculated according to the conventional resistive load. If it is a non-variable frequency starting inductive load, it is usually necessary to select an inverter with an isolation transformer or a power frequency inverter. (You can consult your equipment supplier or HT INFINITEPOWER staff to confirm the type of your electrical equipment)
(2). Capacité de stockage d'énergie
Le système de stockage d'énergie photovoltaïque doit estimer la capacité de la batterie de stockage d'énergie en fonction de la consommation électrique quotidienne. Cependant, pour les ménages ou les entreprises ordinaires, étant donné que toutes les charges ne peuvent pas être allumées en même temps, afin de réduire les coûts, la somme de la puissance de charge peut être multipliée par un coefficient de 0,7 à 0,9.
(3). Scénario d'utilisation
Déterminez si le système de stockage d’énergie photovoltaïque doit prendre en charge un fonctionnement connecté au réseau, un fonctionnement hors réseau ou une combinaison des deux, c’est-à-dire un système de stockage d’énergie hybride.
2. Calcul de la capacité des panneaux solaires du système de stockage d'énergie photovoltaïque
(1).Calcul de la capacité des panneaux solaires en fonction de la lumière du soleil et de la demande énergétique
Calculez la capacité des panneaux solaires en fonction des conditions d'ensoleillement et de la demande énergétique pour vous assurer qu'ils peuvent répondre aux besoins énergétiques de la charge de base de la maison ou de l'entreprise et fournir une alimentation de secours la nuit ou par mauvais temps.
(2).Principe de conception : adapter la production d'énergie photovoltaïque à la demande annuelle d'énergie
Le principe de conception des modules photovoltaïques est de répondre à la demande électrique quotidienne de la charge dans des conditions météorologiques moyennes, c'est-à-dire que la production électrique annuelle du module de cellules solaires doit être égale à la consommation électrique annuelle de la charge.
(3). Déterminer la demande d'énergie de la maison ou de l'entreprise
Tout d'abord, vous devez calculer la consommation électrique quotidienne moyenne de la maison ou de l'entreprise. Cette estimation peut être réalisée en consultant les factures d'électricité historiques. Par exemple, si la consommation électrique quotidienne moyenne d'une maison est de 30 kWh, il s'agira de l'objectif de production d'électricité minimum que le système de stockage d'énergie photovoltaïque devra atteindre.
(4). Comprendre les conditions d'ensoleillement locales
Les heures d'ensoleillement (rayonnement solaire) varient selon les régions, ce qui affecte la production d'électricité des modules photovoltaïques. Vous pouvez interroger la moyenne annuelle des heures d'ensoleillement grâce aux données météorologiques locales ou aux outils en ligne. Vous pouvez également consulter le personnel de HT INFINITEPOWER pour vous aider à interroger une moyenne annuelle d'ensoleillement plus précise.
(5). Considérez l'efficacité des modules photovoltaïques
L'efficacité des modules photovoltaïques est affectée par de nombreux facteurs, notamment le type de module (silicium monocristallin, silicium polycristallin, etc.), l'angle et la direction d'installation, etc. L'efficacité des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque domestiques ou commerciaux généraux est comprise entre 70 % et 80 %.
En supposant que la consommation quotidienne moyenne d'électricité d'un ménage ou d'une entreprise est de 10 kWh, le taux d'autosuffisance cible est de 80 %, les panneaux photovoltaïques locaux peuvent générer en moyenne 0,4 kWh d'électricité par mètre carré par jour, et en supposant que le facteur d'efficacité du système est de 0,3, la puissance totale des composants photovoltaïques requis est : Potal=10s~26,67kWp0,3
Dans la réalité, compte tenu de facteurs tels que la taille des composants et l'espace disponible sur le toit, il peut être nécessaire de garantir la vente. Cela signifie que pour atteindre un taux d'autosuffisance de 80 %, le ménage ou l'entreprise doit installer au moins 26,67 kWn de composants photovoltaïques.
3. Adaptation de la capacité de l'onduleur et de la batterie du système de stockage d'énergie photovoltaïque
La capacité de l'onduleur doit correspondre aux panneaux solaires et à la batterie, y compris la capacité CC et la capacité CA.
(1). Déterminer les exigences de charge
Tout d'abord, vous devez connaître les besoins énergétiques totaux de votre équipement ou système électrique. Cela comprend l'électricité domestique ou commerciale, l'électricité commerciale, l'électricité industrielle, etc. Vous pouvez obtenir ces informations en consultant les paramètres d'alimentation sur la plaque signalétique de l'équipement ou en consultant le fabricant de l'équipement. (Ceci est très important)
(2). Calculer la demande de puissance de pointe
Après avoir déterminé la demande totale de puissance, vous devez calculer la demande de puissance de pointe. La puissance de pointe fait référence à la puissance maximale requise lorsque tous les appareils fonctionnent en même temps à un certain moment. En général, la demande de puissance de pointe est de 20 à 30 % supérieure à la demande de puissance totale.
(3). Tenez compte de l'efficacité de l'onduleur du système de stockage d'énergie photovoltaïque
Lorsque l'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif, il y aura une certaine perte d'énergie. Par conséquent, lors du calcul de la puissance de l'onduleur, l'efficacité de l'onduleur doit être prise en compte. L'efficacité de l'onduleur est généralement comprise entre 90 % et 98 %.
(4). Calculer la puissance de l'onduleur du système de stockage d'énergie photovoltaïque
Sur la base des informations ci-dessus, la puissance requise de l'onduleur peut être calculée. La formule est la suivante :
Puissance de l'onduleur = (demande de puissance de pointe/efficacité de l'onduleur) × facteur de sécurité
Le facteur de sécurité est généralement de 1,2 à 1,5 pour garantir que l'onduleur puisse toujours fonctionner normalement dans des conditions extrêmes.
Puissance de l'onduleur = (demande de puissance de pointe/efficacité de l'onduleur) × facteur de sécurité
Le facteur de sécurité est généralement de 1,2 à 1,5 pour garantir que l'onduleur puisse toujours fonctionner normalement dans des conditions extrêmes.
(5). Correspondance de puissance
En fonction de la puissance de l'onduleur calculée, sélectionnez le modèle d'onduleur qui lui correspond. Assurez-vous que la puissance nominale de l'onduleur peut répondre à la demande de puissance de pointe.
(6). Type d'onduleur pour système de stockage d'énergie photovoltaïque
Les onduleurs sont divisés en types monophasés et triphasés. Les onduleurs monophasés conviennent aux maisons ou aux petites entreprises, tandis que les onduleurs triphasés conviennent aux grandes entreprises et aux applications industrielles. Les onduleurs peuvent également être divisés en types hors réseau et hybrides selon qu'ils doivent être connectés au réseau.
Vous pouvez choisir le type d'onduleur approprié en fonction du scénario de consommation d'énergie
4. Considérations sur la sélection et le type de capacité de la batterie pour le système de stockage d'énergie photovoltaïque
La batterie est le cœur du système de stockage d'énergie photovoltaïque. La capacité doit être déterminée en fonction de la demande énergétique et de la conception du système, tout en tenant compte de la profondeur du cycle et du type de batterie.
Le type de batterie de stockage d'énergie le plus répandu actuellement est la batterie lithium-fer-phosphate. Elle offre une sécurité élevée et une longue durée de vie.
5. Système de gestion de batterie de système de stockage d'énergie photovoltaïque (BMS)
Le BMS est essentiel pour surveiller, protéger et optimiser les performances des batteries. Pour une présentation détaillée du BMS, veuillez consulter l'article « Qu'est-ce que le BMS pour les batteries de stockage d'énergie et à quoi sert-il ? »
6. Si le système de stockage d'énergie photovoltaïque est connecté au réseau
Il faut déterminer si le système de stockage d'énergie photovoltaïque doit être connecté au réseau pour permettre un échange d'énergie bidirectionnel. Étant donné que l'efficacité de la production d'énergie photovoltaïque est affectée par le temps et le climat, certains utilisateurs choisiront de connecter le système de stockage d'énergie photovoltaïque au réseau pour s'assurer qu'ils peuvent toujours obtenir de l'électricité du réseau lorsque le soleil est insuffisant. Ou vendre l'excédent d'électricité à la société de réseau pour faire un profit.
7. Mode de fonctionnement du système de stockage d'énergie photovoltaïque
Différents modes de fonctionnement du système doivent être pris en compte lors de la conception, tels que les stratégies de connexion au réseau, hors réseau et de stockage d'énergie en fonction des différences de prix de l'électricité en période de pointe et de creux.
Différents scénarios d'application ont des exigences différentes pour le mode de fonctionnement du système de stockage d'énergie photovoltaïque. Le mode de fonctionnement du système dépend principalement du type d'onduleur.
Différents scénarios d'application ont des exigences différentes pour le mode de fonctionnement du système de stockage d'énergie photovoltaïque. Le mode de fonctionnement du système dépend principalement du type d'onduleur.
8. Points clés dans la conception des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque
Déterminez la puissance de l'onduleur en fonction du type de charge et de la puissance, confirmez la puissance du composant en fonction de la consommation électrique et déterminez la capacité de la batterie en fonction de la consommation électrique nocturne ou de la consommation électrique prévue.
L'unité de capacité du système de stockage d'énergie est le kWh. Sa fonction principale est de stocker l'excédent d'électricité lorsque les conditions de luminosité sont suffisantes et de continuer à alimenter les équipements électriques lorsque les conditions de luminosité sont insuffisantes ou la nuit. La taille de la capacité de la batterie de stockage d'énergie dépend de la production d'énergie quotidienne du panneau photovoltaïque et de la durée de sauvegarde en cas d'absence de photovoltaïque.
Par exemple, si la puissance de charge du ménage est de 10 kW, la durée moyenne de consommation électrique la nuit est de 8 heures, la puissance de l'équipement électrique est de 5 kW et si l'on considère que la profondeur de décharge (DOD) de la batterie de stockage d'énergie est de 90 %, alors la capacité de la batterie de stockage d'énergie doit être au moins : 5 kW*8 heures*1,1=44 kWh.
Un système de stockage d'énergie photovoltaïque parfait doit prendre en compte la consommation électrique quotidienne moyenne de l'équipement électrique, les conditions d'éclairage, la configuration du panneau photovoltaïque, l'emplacement d'installation, et sélectionner l'onduleur approprié en fonction du scénario de consommation électrique réel et configurer la capacité raisonnable de la batterie de stockage d'énergie en fonction du temps de consommation électrique.
Vous pouvez également contacter l'équipe HT INFINITEPOWER pour obtenir gratuitement une solution professionnelle de conception de système de stockage d'énergie photovoltaïque personnalisée.
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