الدليل الشامل لتصميم وتكوين نظام التخزين الكهروضوئي السكني

يتكون نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية السكنية بشكل أساسي من الوحدات الكهروضوئية وبطاريات تخزين الطاقة وعاكسات التخزين وأجهزة القياس وأنظمة إدارة المراقبة. هدفها هو تحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة، وخفض تكاليف الطاقة، وخفض انبعاثات الكربون، وتحسين موثوقية الطاقة. يعد تكوين نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية السكني عملية شاملة تتطلب دراسة متأنية لعوامل مختلفة لضمان التشغيل الفعال والمستقر.

I. نظرة عامة على أنظمة التخزين الكهروضوئية السكنية

قبل البدء في إعداد النظام، من الضروري قياس مقاومة عزل التيار المستمر بين محطة إدخال الصفيف الكهروضوئي والأرض. إذا كانت المقاومة أقل من U…/30mA (U… تمثل الحد الأقصى لجهد الخرج للمصفوفة الكهروضوئية)، فيجب اتخاذ إجراءات تأريض أو عزل إضافية.

تشمل الوظائف الأساسية لأنظمة التخزين الكهروضوئية السكنية ما يلي:

• الاستهلاك الذاتي: استغلال الطاقة الشمسية لتلبية احتياجات الطاقة المنزلية.
• حلاقة الذروة وملء الوادي: موازنة استخدام الطاقة عبر أوقات مختلفة لتوفير تكاليف الطاقة.
• قوة احتياطية: توفير طاقة موثوقة أثناء الانقطاعات.
• إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ: دعم الأحمال الحرجة أثناء فشل الشبكة.

تتضمن عملية التكوين تحليل احتياجات المستخدم من الطاقة، وتصميم الأنظمة الكهروضوئية وأنظمة التخزين، واختيار المكونات، وإعداد خطط التثبيت، وتحديد إجراءات التشغيل والصيانة.

ثانيا. تحليل الطلب والتخطيط

تحليل الطلب على الطاقة

يعد التحليل التفصيلي للطلب على الطاقة أمرًا بالغ الأهمية، بما في ذلك:

• تحميل ملفات التعريف: تحديد متطلبات الطاقة للأجهزة المختلفة.
• الاستهلاك اليومي: تحديد متوسط ​​استهلاك الكهرباء خلال النهار والليل.
• تسعير الكهرباء: فهم هياكل التعريفة لتحسين النظام لتحقيق وفورات في التكاليف.

دراسة الحالة

• ملف تعريف المستخدم:
  • إجمالي الحمل المتصل: 8.2 كيلو واط
  • الحمل الحرج: 3.6 كيلو واط
  • استهلاك الطاقة أثناء النهار: 10 كيلووات ساعة
  • استهلاك الطاقة ليلا: 20 كيلو واط ساعة
• خطة النظام:
  • قم بتركيب نظام هجين للتخزين الكهروضوئي مع توليد الطاقة الكهروضوئية أثناء النهار لتلبية متطلبات الأحمال وتخزين الطاقة الزائدة في البطاريات للاستخدام ليلاً. تعمل الشبكة كمصدر طاقة إضافي عندما تكون الطاقة الكهروضوئية والتخزين غير كافية.

• ثالثا. تكوين النظام واختيار المكونات

  1. تصميم النظام الكهروضوئي

  • حجم النظام: استنادًا إلى حمل المستخدم البالغ 8.2 كيلووات والاستهلاك اليومي البالغ 30 كيلووات في الساعة، يوصى باستخدام مجموعة كهروضوئية بقدرة 12 كيلووات. يمكن لهذه المجموعة توليد ما يقرب من 36 كيلووات في الساعة يوميًا لتلبية الطلب.
  • الوحدات الكهروضوئية: الاستفادة من 21 وحدة أحادية البلورة بقدرة 580 وات، لتحقيق قدرة مركبة تبلغ 12.18 كيلو وات. ضمان الترتيب الأمثل لأقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس.

  الحد الأقصى للطاقة Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  جهد التشغيل الأمثل Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  التشغيل الأمثل الحالي عفريت [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  جهد الدائرة المفتوحة Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  تيار الدائرة القصيرة Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  كفاءة الوحدة [٪]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  تحمل طاقة الإخراج	0~+3%
  معامل درجة الحرارة للطاقة القصوى [Pmax]	-0.29%/درجة مئوية
  معامل درجة حرارة جهد الدائرة المفتوحة [Voc]	-0.25%/درجة مئوية
  معامل درجة الحرارة لتيار الدائرة القصيرة [Isc]	0.045%/درجة مئوية
  شروط الاختبار القياسية (STC): شدة الضوء 1000 وات/م²، درجة حرارة البطارية 25 درجة مئوية، جودة الهواء 1.5

  2. نظام تخزين الطاقة

  • سعة البطارية: قم بتكوين نظام بطارية ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) بقدرة 25.6 كيلووات في الساعة. تضمن هذه السعة احتياطيًا كافيًا للأحمال الحرجة (3.6 كيلووات) لمدة 7 ساعات تقريبًا أثناء انقطاع التيار.
  • وحدات البطارية: استخدم تصميمات معيارية وقابلة للتكديس مع حاويات ذات تصنيف IP65 للتركيبات الداخلية والخارجية. تبلغ قدرة كل وحدة 2.56 كيلووات في الساعة، مع 10 وحدات تشكل النظام الكامل.

  3. اختيار العاكس

  • العاكس الهجين: استخدم عاكسًا هجينًا بقدرة 10 كيلووات مزودًا بقدرات متكاملة لإدارة الطاقة الكهروضوئية والتخزين. تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:
    • الحد الأقصى لمدخل الطاقة الكهروضوئية: 15 كيلو واط
    • الخرج: 10 كيلوواط لكل من التشغيل المرتبط بالشبكة وخارجها
    • الحماية: تصنيف IP65 مع وقت تبديل الشبكة خارج الشبكة <10 مللي ثانية

  4. اختيار الكابلات الكهروضوئية

  تقوم الكابلات الكهروضوئية بتوصيل الوحدات الشمسية بالعاكس أو صندوق الدمج. يجب أن يتحملوا درجات الحرارة المرتفعة والتعرض للأشعة فوق البنفسجية والظروف الخارجية.

  • إن 50618 H1Z2Z2-K:
    • أحادي النواة، مُقدر بـ 1.5 كيلو فولت تيار مستمر، مع مقاومة ممتازة للأشعة فوق البنفسجية والطقس.
  • توف PV1-F:
    • مرن، مثبط للهب، مع نطاق درجة حرارة واسع (-40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية).
  • يو ال 4703 الأسلاك الكهروضوئية:
    • عزل مزدوج، مثالي للأنظمة المثبتة على السطح والأرض.
  • AD8 كابل الطاقة الشمسية العائمة:
    • غاطسة ومقاومة للماء، ومناسبة للبيئات الرطبة أو المائية.
  • الألومنيوم الأساسية الكابلات الشمسية:
    • خفيفة الوزن وفعالة من حيث التكلفة، وتستخدم في المنشآت واسعة النطاق.

  5. اختيار كابل تخزين الطاقة

  تقوم كابلات التخزين بتوصيل البطاريات بالعاكسات. يجب عليهم التعامل مع التيارات العالية، وتوفير الاستقرار الحراري، والحفاظ على السلامة الكهربائية.

  • كابلات UL10269 وUL11627:
    • جدار رقيق معزول، ومثبط للهب، وصغير الحجم.
  • الكابلات المعزولة بـ XLPE:
    • الجهد العالي (حتى 1500 فولت تيار مستمر) والمقاومة الحرارية.
  • كابلات التيار المستمر ذات الجهد العالي:
    • مصممة لربط وحدات البطارية والحافلات ذات الجهد العالي.

  مواصفات الكابل الموصى بها

  نوع الكابل	النموذج الموصى به	طلب
  الكابلات الكهروضوئية	إن 50618 H1Z2Z2-K	توصيل الوحدات الكهروضوئية بالعاكس.
  الكابلات الكهروضوئية	يو ال 4703 الأسلاك الكهروضوئية	تتطلب التركيبات على الأسطح عزلًا عاليًا.
  كابل تخزين الطاقة	يو ال 10269، يو ال 11627	اتصالات البطارية المدمجة.
  كابل تخزين محمي	كابل البطارية المحمي EMI	تقليل التداخل في الأنظمة الحساسة.
  كابل الجهد العالي	كابل معزول بـ XLPE	اتصالات التيار العالي في أنظمة البطاريات.
  الكابلات الكهروضوئية العائمة	AD8 كابل الطاقة الشمسية العائمة	البيئات المعرضة للمياه أو الرطبة.

رابعا. تكامل النظام

دمج الوحدات الكهروضوئية وتخزين الطاقة والعاكسات في نظام كامل:

1. النظام الكهروضوئي: تصميم تخطيط الوحدة والتأكد من السلامة الهيكلية باستخدام أنظمة التركيب المناسبة.
2. تخزين الطاقة: قم بتركيب بطاريات معيارية مع تكامل BMS (نظام إدارة البطارية) المناسب للمراقبة في الوقت الفعلي.
3. العاكس الهجين: قم بتوصيل المصفوفات الكهروضوئية والبطاريات بالعاكس لإدارة الطاقة بسلاسة.

خامسا: التركيب والصيانة

تثبيت:

• تقييم الموقع: فحص أسطح المنازل أو المناطق الأرضية للتأكد من توافقها الهيكلي والتعرض لأشعة الشمس.
• تركيب المعدات: تركيب الوحدات الكهروضوئية والبطاريات والمحولات بشكل آمن.
• اختبار النظام: التحقق من التوصيلات الكهربائية وإجراء الاختبارات الوظيفية.

صيانة:

• عمليات التفتيش الروتينية: افحص الكابلات والوحدات والعاكسات بحثًا عن التآكل أو التلف.
• تنظيف: تنظيف الوحدات الكهروضوئية بانتظام للحفاظ على الكفاءة.
• المراقبة عن بعد: استخدم الأدوات البرمجية لتتبع أداء النظام وتحسين الإعدادات.

سادسا. خاتمة

يوفر نظام التخزين الكهروضوئي السكني المصمم جيدًا توفير الطاقة والفوائد البيئية وموثوقية الطاقة. يضمن الاختيار الدقيق للمكونات مثل الوحدات الكهروضوئية وبطاريات تخزين الطاقة والعاكسات والكابلات كفاءة النظام وطول عمره. وذلك باتباع التخطيط السليم

وبروتوكولات التثبيت والصيانة، يمكن لأصحاب المنازل تعظيم فوائد استثماراتهم.