Guía integral para o deseño e configuración do sistema de almacenamento PV residenciais

Un sistema fotovoltaico (PV) residencial consiste principalmente en módulos PV, baterías de almacenamento de enerxía, inversores de almacenamento, dispositivos de medición e sistemas de xestión de control. O seu obxectivo é lograr a autosuficiencia enerxética, reducir os custos de enerxía, reducir as emisións de carbono e mellorar a fiabilidade da potencia. Configurar un sistema de almacenamento PV residencial é un proceso completo que require unha consideración minuciosa de varios factores para garantir un funcionamento eficiente e estable.

I. Visión xeral dos sistemas de almacenamento de PV residenciais

Antes de iniciar a configuración do sistema, é esencial medir a resistencia ao illamento DC entre o terminal de entrada de matriz PV e o chan. Se a resistencia é inferior a U .../30mA (U ... representa a tensión máxima de saída da matriz fotovoltaica), débese tomar medidas adicionais de terra ou illamento.

As principais funcións dos sistemas de almacenamento PV residenciais inclúen:

• Autoconsumo: Utilizando enerxía solar para atender ás demandas de enerxía dos fogares.
• Afeitar pico e recheo de val: Equilibrar o consumo de enerxía en diferentes momentos para aforrar custos de enerxía.
• Poder de copia de seguridade: Proporcionando enerxía fiable durante as interrupcións.
• Subministración de enerxía de emerxencia: Soportando cargas críticas durante a falla de rede.

O proceso de configuración inclúe analizar as necesidades de enerxía dos usuarios, deseñar sistemas PV e almacenamento, seleccionar compoñentes, preparar plans de instalación e describir as medidas de operación e mantemento.

II. Análise e planificación da demanda

Análise da demanda de enerxía

A análise detallada da demanda de enerxía é crítica, incluíndo:

• Perfil de carga: Identificación dos requisitos de enerxía de varios aparellos.
• Consumo diario: Determinar o consumo medio de electricidade durante o día e a noite.
• Prezos de electricidade: Comprender as estruturas tarifarias para optimizar o sistema para aforrar custos.

Estudo de casos

• Perfil de usuario:
  • Carga conectada total: 8,2 kW
  • Carga crítica: 3,6 kW
  • Consumo de enerxía durante o día: 10 kWh
  • Consumo de enerxía nocturno: 20 kWh
• Plan do sistema:
  • Instale un sistema híbrido de almacenamento PV con demandas de carga de xeración de PV durante o día e almacenando exceso de enerxía nas baterías para uso nocturno. A rede actúa como unha fonte de alimentación complementaria cando o PV e o almacenamento son insuficientes.

• Iii. Configuración do sistema e selección de compoñentes

  1. Deseño do sistema fotográfico

  • Tamaño do sistema: Baseado na carga de 8,2 kW do usuario e o consumo diario de 30 kWh, recoméndase unha matriz PV de 12 kW. Esta matriz pode xerar aproximadamente 36 kWh ao día para satisfacer a demanda.
  • Módulos fotovoltaicos: Utilice 21 módulos de 580WP dun só cristal, conseguindo unha capacidade instalada de 12,18 kWP. Asegúrese de arranxo óptimo para a máxima exposición á luz solar.

  Potencia máxima pmax [w]	575	580	585	590	595	600
  VMP de tensión de funcionamento óptimo [v]	43,73	43,88	44.02	44.17	44,31	44,45
  Corrente de funcionamento óptimo Imp [a]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  VOC de tensión de circuíto aberto [v]	52.30	52,50	52,70	52,90	53.10	53.30
  Corrente de curtocircuíto ISC [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Eficiencia do módulo [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Tolerancia de potencia de saída	0 ~+3%
  Coeficiente de temperatura de potencia máxima [PMAX]	-0,29%/℃
  Coeficiente de temperatura de tensión de circuíto aberto [VOC]	-0,25%/℃
  Coeficiente de temperatura de corrente de curtocircuíto [ISC]	0,045%/℃
  Condicións de proba estándar (STC): intensidade de luz 1000W/m², temperatura da batería 25 ℃, calidade do aire 1.5

  2. Sistema de almacenamento de enerxía

  • Capacidade da batería: Configure un sistema de batería de fosfato de ferro de litio de 25,6 kWh (LIFEPO4). Esta capacidade asegura unha copia de seguridade suficiente para cargas críticas (3,6 kW) durante aproximadamente 7 horas durante as interrupcións.
  • Módulos de batería: Empregue deseños modulares e apilables con recintos clasificados en IP65 para instalacións interiores/exteriores. Cada módulo ten unha capacidade de 2,56 kWh, con 10 módulos que forman o sistema completo.

  3. Selección do inversor

  • Inversor híbrido: Use un inversor híbrido de 10 kW con capacidades integradas de xestión de PV e almacenamento. As características clave inclúen:
    • Entrada máxima PV: 15 kW
    • Saída: 10 kW para a operación tanto ligada como fóra da rede
    • Protección: clasificación IP65 con tempo de conmutación de rede de rede <10 ms

  4. Selección de cable PV

  Os cables fotovoltaicos conectan módulos solares ao inversor ou caixa combinadora. Deben soportar altas temperaturas, exposición a UV e condicións ao aire libre.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Un só núcleo, clasificado para 1,5 kV DC, cunha excelente resistencia ao tempo UV e meteorolóxico.
  • Tüv PV1-F:
    • Flexible, retardante de chama, cun amplo intervalo de temperatura (-40 ° C a +90 ° C).
  • Ul 4703 fío PV:
    • Dobre illado, ideal para sistemas de tellado e montado en terra.
  • Cable solar flotante ad8:
    • Submersible e impermeable, adecuado para ambientes húmidos ou acuáticos.
  • Cable solar de núcleo de aluminio:
    • Ligero e rendible, usado en instalacións a gran escala.

  5. Selección de cable de almacenamento de enerxía

  Os cables de almacenamento conectan as baterías aos inversores. Deben manexar correntes altas, proporcionar estabilidade térmica e manter a integridade eléctrica.

  • Cables UL10269 e UL11627:
    • Parede fina, illada, retardante e compacta.
  • Cables illados por XLPE:
    • Alta tensión (ata 1500V DC) e resistencia térmica.
  • Cables de CC de alta tensión:
    • Deseñado para interconectar módulos de batería e autobuses de alta tensión.

  Especificacións de cable recomendadas

  Tipo de cable	Modelo recomendado	Aplicación
  Cable PV	EN 50618 H1Z2Z2-K	Conectando módulos fotovoltaicos ao inversor.
  Cable PV	Ul 4703 fío PV	Instalacións do tellado que requiren un illamento elevado.
  Cable de almacenamento de enerxía	UL 10269, UL 11627	Conexións de batería compactas.
  Cable de almacenamento blindado	Cable de batería blindada EMI	Reducindo a interferencia en sistemas sensibles.
  Cable de alta tensión	Cable illado XLPE	Conexións de alta corrente nos sistemas de baterías.
  Cable fotovoltaico flotante	Cable solar flotante ad8	Ambientes propensos a auga ou húmidos.

Iv. Integración do sistema

Integrar módulos fotovoltaicos, almacenamento de enerxía e inversores nun sistema completo:

1. Sistema fotovoltaico: Deseño do módulo de deseño e garantir a seguridade estrutural con sistemas de montaxe apropiados.
2. Almacenamento de enerxía: Instale baterías modulares con integración adecuada de BMS (Sistema de xestión de baterías) para o seguimento en tempo real.
3. Inversor híbrido: Conecte matrices e baterías PV ao inversor para a xestión de enerxía sen problemas.

V. Instalación e mantemento

Instalación:

• Avaliación do sitio: Inspeccione os tellados ou as zonas terrestres para a compatibilidade estrutural e a exposición á luz solar.
• Instalación de equipos: Montan os módulos PV, baterías e inversores seguros.
• Probas do sistema: Verifique as conexións eléctricas e realice probas funcionais.

Mantemento:

• Inspeccións rutineiras: Comprobe os cables, módulos e inversores para desgaste ou danos.
• Limpeza: Limpar regularmente os módulos PV para manter a eficiencia.
• Monitorización remota: Use ferramentas de software para rastrexar o rendemento do sistema e optimizar a configuración.

VI. Conclusión

Un sistema de almacenamento de PV residencial ben deseñado ofrece aforro de enerxía, beneficios ambientais e fiabilidade de poder. A coidada selección de compoñentes como módulos fotovoltaicos, baterías de almacenamento de enerxía, inversores e cables asegura a eficiencia e a lonxevidade do sistema. Seguindo unha planificación adecuada,

Os protocolos de instalación e mantemento, os propietarios poden maximizar os beneficios do seu investimento.