Como dimensionar um sistema de armazenamento de energia fotovoltaica?
2024-11-07
O projeto de um PVsistema de armazenamento de energiaprecisa considerar muitos aspectos, incluindo os objetivos do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica, seleção de componentes fotovoltaicos, instalação e segurança. Envolve conhecimento em vários campos, como eletrônica de potência, tecnologia de baterias, gerenciamento de energia, etc. Um sistema de armazenamento de energia fotovoltaica bem-sucedido pode não apenas armazenar energia elétrica de forma eficaz, mas também otimizar o padrão de consumo de eletricidade de residências ou empresas, reduzir contas de eletricidade e até mesmo fornecer recursos de fonte de alimentação fora da rede quando necessário.
1. Demanda de energia e análise de carga
O sistema de armazenamento de energia fotovoltaica precisa primeiro analisar a demanda de energia da residência ou empresa, incluindo análise de carga de energia, classificação do tipo de carga e período de pico de consumo de energia.
(1). Demanda de carga
Entenda o consumo diário de energia da família ou empresa, determine as principais cargas (como geladeiras, ar condicionado, etc.) e sua potência. As cargas domésticas são geralmente divididas em cargas indutivas e cargas resistivas. Cargas com motores como máquinas de lavar, condicionadores de ar, geladeiras, bombas de água e exaustores são cargas indutivas. A potência inicial do motor é de 5 a 7 vezes a potência nominal. No cálculo da potência do inversor deve-se levar em consideração a potência de partida destas cargas. A potência de saída do inversor deve ser maior que a potência da carga. As cargas resistivas referem-se principalmente a equipamentos elétricos convencionais sem motores, como iluminação, computadores, etc.
O cálculo da potência de carga é crucial para o projeto de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica. Determina a potência do inversor.
Atualmente, muitas cargas indutivas utilizam tecnologia de partida de frequência variável. Para tais cargas, a potência da carga pode ser calculada de acordo com a carga resistiva convencional. Se for uma carga indutiva de partida de frequência não variável, geralmente é necessário selecionar um inversor com um transformador de isolamento ou um inversor de frequência de potência. (Você pode consultar o fornecedor do seu equipamento ouHT INFINITEPOWERequipe para confirmar o tipo de seu equipamento elétrico)
(2).Capacidade de armazenamento de energia
O sistema de armazenamento de energia fotovoltaica precisa estimar a capacidade da bateria de armazenamento de energia com base no consumo diário de eletricidade. Porém, para residências ou empresas comuns, considerando que todas as cargas não podem ser ligadas ao mesmo tempo, para economizar custos, a soma da potência da carga pode ser multiplicada por um coeficiente de 0,7~0,9.
(3). Cenário de uso
Considere se o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica precisa de suportar o funcionamento ligado à rede, o funcionamento fora da rede ou uma combinação dos dois, ou seja, um sistema de armazenamento de energia híbrido.
2. Cálculo da capacidade do painel solar do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica
(1).Cálculo da capacidade do painel solar com base na luz solar e na demanda de energia
Calcule a capacidade dos painéis solares com base nas condições de luz solar e na demanda de energia para garantir que eles possam atender às necessidades de energia da carga básica residencial ou comercial e fornecer energia de reserva à noite ou em condições climáticas adversas.
(2).Princípio de Design: Combinando a Geração de Energia Fotovoltaica com a Demanda Anual de Energia
O princípio de projeto dos módulos fotovoltaicos é atender a demanda diária de eletricidade da carga em condições climáticas médias, ou seja, a geração anual de energia do módulo de célula solar deve ser igual ao consumo anual de eletricidade da carga.
(3). Determine a demanda de energia da casa ou empresa
Primeiro, você precisa calcular o consumo médio diário de energia da sua casa ou empresa. Isso pode ser estimado observando o histórico das contas de eletricidade. Por exemplo, se o consumo médio diário de energia de uma casa for 30 kWh, então esta será a meta mínima de geração de energia que o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica precisa cumprir.
(4). Entenda as condições locais de insolação
As horas de insolação (radiação solar) nas diferentes regiões são diferentes, o que afetará a geração de energia dos módulos fotovoltaicos. Você pode consultar a média anual de horas de sol por meio de dados meteorológicos locais ou ferramentas online. Ou você pode consultarHT INFINITEPOWERequipe para ajudá-lo a consultar um tempo médio anual de insolação mais preciso.
(5). Considere a eficiência dos módulos fotovoltaicos
A eficiência dos módulos fotovoltaicos é afetada por muitos fatores, incluindo o tipo de módulo (silício monocristalino, silício policristalino, etc.), ângulo e direção de instalação, etc. A eficiência de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica domésticos ou comerciais em geral está entre 70% e 80% .
Assumindo que o consumo médio diário de eletricidade de uma residência ou empresa é de 10 kWh, a meta de taxa de autossuficiência é de 80%, os painéis fotovoltaicos locais podem gerar uma média de 0,4 kWh de eletricidade por metro quadrado por dia, e assumindo que o sistema o fator de eficiência é 0,3, a potência total dos componentes fotovoltaicos necessários é: Potal=10s~26,67kWp0,3
Em situações reais, considerando fatores como o tamanho dos componentes e o espaço disponível na cobertura, pode ser necessário garantir a venda. Isto significa que, para atingir uma taxa de autossuficiência de 80%, a residência ou empresa precisa instalar pelo menos 26,67kWn de componentes fotovoltaicos.
3. Inversor do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica e correspondência de capacidade da bateria
A capacidade do inversor precisa corresponder aos painéis solares e ao banco de baterias, incluindo capacidade CC e capacidade CA.
(1). Determine os requisitos de carga
Primeiro, você precisa entender os requisitos totais de energia do seu equipamento ou sistema elétrico. Isto inclui eletricidade doméstica ou comercial, eletricidade comercial, eletricidade industrial, etc. Você pode obter essas informações observando os parâmetros de potência na placa de identificação do equipamento ou consultando o fabricante do equipamento. (Isso é muito importante)
(2). Calcular a demanda de energia de pico
Depois de determinar a demanda total de energia, é necessário calcular a demanda de potência de pico. A potência de pico refere-se à potência máxima necessária quando todos os dispositivos estão funcionando ao mesmo tempo em um determinado momento. Normalmente, a demanda de energia de pico é 20% ~ 30% maior que a demanda total de energia.
(3). Considere a eficiência do inversor do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica
Quando o inversor converte energia CC em energia CA, haverá uma certa perda de energia. Portanto, ao calcular a potência do inversor, a eficiência do inversor precisa ser considerada. A eficiência do inversor geralmente fica entre 90% e 98%.
(4). Calcule a potência do inversor do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica
Com base nas informações acima, a potência necessária do inversor pode ser calculada. A fórmula é a seguinte:
Potência do inversor = (demanda de potência de pico/eficiência do inversor) × fator de segurança
O fator de segurança é geralmente de 1,2 a 1,5 para garantir que o inversor ainda possa funcionar normalmente sob condições extremas.
Potência do inversor = (demanda de potência de pico/eficiência do inversor) × fator de segurança
O fator de segurança é geralmente de 1,2 a 1,5 para garantir que o inversor ainda possa funcionar normalmente sob condições extremas.
(5). Correspondência de poder
De acordo com a potência calculada do inversor, selecione o modelo de inversor que corresponda a ela. Certifique-se de que a potência nominal do inversor possa atender à demanda de pico de potência.
(6). Tipo de inversor de sistema de armazenamento de energia fotovoltaica
Os inversores são divididos em tipos monofásicos e trifásicos. Os inversores monofásicos são adequados para residências ou pequenas empresas, enquanto os inversores trifásicos são adequados para grandes empresas e aplicações industriais. Os inversores também podem ser divididos em tipos fora da rede e híbridos, dependendo se precisam ser conectados à rede.
Você pode escolher o tipo de inversor apropriado de acordo com o cenário de uso de energia
4. Considerações sobre seleção e tipo de capacidade da bateria para sistema de armazenamento de energia fotovoltaica
A bateria é o núcleo do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica. A capacidade precisa ser determinada de acordo com a demanda de energia e o projeto do sistema, considerando a profundidade do ciclo e o tipo de bateria.
O atual tipo de bateria de armazenamento de energia convencional é a bateria de fosfato de ferro-lítio. Alta segurança e longa vida útil.
5. Sistema de gerenciamento de bateria do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica (BMS)
O BMS é essencial para monitorar, proteger e otimizar o desempenho da bateria. Para uma introdução detalhada ao BMS, consulte o artigo “O que é BMS para baterias de armazenamento de energia e o que ele faz?”
6. Se o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica está conectado à rede
Considere se o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica precisa ser conectado à rede para obter troca de energia bidirecional. Como a eficiência da geração de energia fotovoltaica é afetada pelo tempo e pelo clima, alguns usuários optarão por conectar o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica à rede para garantir que ainda possam obter energia da rede quando o sol for insuficiente. Ou vender o excesso de eletricidade à empresa da rede para obter lucro.
7. Modo de operação do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica
Diferentes modos de operação do sistema devem ser considerados durante o projeto, tais como estratégias de armazenamento de energia conectadas à rede, fora da rede e sob diferenças de preços de eletricidade de pico e vale.
Diferentes cenários de aplicação têm requisitos diferentes para o modo de operação do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica. O modo de operação do sistema depende principalmente do tipo de inversor.
Diferentes cenários de aplicação têm requisitos diferentes para o modo de operação do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica. O modo de operação do sistema depende principalmente do tipo de inversor.
8. Pontos-chave no projeto de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica
Determine a potência do inversor de acordo com o tipo de carga e potência, confirme a potência do componente de acordo com o consumo de energia e determine a capacidade da bateria de acordo com o consumo de energia noturno ou consumo de energia esperado.
A unidade de capacidade do sistema de armazenamento de energia é kWh. A sua principal função é armazenar o excesso de eletricidade quando as condições de iluminação são suficientes e continuar a fornecer energia aos equipamentos elétricos quando as condições de iluminação são insuficientes ou à noite. O tamanho da capacidade da bateria de armazenamento de energia depende da geração diária de energia do painel fotovoltaico e do tempo de backup na condição de não haver energia fotovoltaica.
Por exemplo, se a potência de carga doméstica for 10KW, o tempo médio de consumo de energia à noite for 8 horas, a potência do equipamento elétrico for 5KW e considerando o DOD (profundidade de descarga) da bateria de armazenamento de energia for 90%, então a capacidade da bateria de armazenamento de energia deve ser de pelo menos: 5KW*8HOUR*1,1=44KWH.
Um sistema de armazenamento de energia fotovoltaico perfeito precisa considerar o consumo médio diário de energia de equipamentos elétricos, condições de iluminação, configuração do painel fotovoltaico, local de instalação e selecionar o inversor apropriado de acordo com o cenário real de consumo de energia e configurar a capacidade razoável da bateria de armazenamento de energia de acordo com o tempo de consumo de energia.
Você também podeentre em contato com a HT INFINITEPOWERequipe para obter uma solução profissional de design de sistema de armazenamento de energia fotovoltaica individual gratuitamente
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