Omfattende veiledning til design og konfigurasjon av PV-lagringssystem for boliger

Et fotovoltaisk (PV) lagringssystem for boliger består primært av PV-moduler, energilagringsbatterier, lagringsomformere, måleenheter og overvåkingsstyringssystemer. Målet er å oppnå selvforsyning med energi, redusere energikostnader, redusere karbonutslipp og forbedre strømpåliteligheten. Konfigurering av et PV-lagringssystem for boliger er en omfattende prosess som krever nøye vurdering av ulike faktorer for å sikre effektiv og stabil drift.

I. Oversikt over PV-lagringssystemer for boliger

Før du starter systemoppsettet, er det viktig å måle DC-isolasjonsmotstanden mellom PV-panelets inngangsterminal og bakken. Hvis motstanden er mindre enn U…/30mA (U… representerer den maksimale utgangsspenningen til PV-panelet), må ytterligere jordings- eller isolasjonstiltak tas.

Hovedfunksjonene til PV-lagringssystemer i boliger inkluderer:

• Eget forbruk: Bruk av solenergi for å møte husholdningenes energibehov.
• Toppbarbering og dalfylling: Balanserer energibruk over ulike tider for å spare energikostnader.
• Reservekraft: Gir pålitelig energi under strømbrudd.
• Nødstrømforsyning: Støtter kritiske belastninger under nettfeil.

Konfigurasjonsprosessen inkluderer å analysere brukernes energibehov, designe PV- og lagringssystemer, velge komponenter, utarbeide installasjonsplaner og skissere drifts- og vedlikeholdstiltak.

II. Etterspørselsanalyse og planlegging

Energibehovsanalyse

Detaljert energibehovsanalyse er kritisk, inkludert:

• Last profilering: Identifisere strømkravene til ulike apparater.
• Daglig forbruk: Fastsettelse av gjennomsnittlig strømforbruk i løpet av dagen og natten.
• Prising av strøm: Forstå tariffstrukturer for å optimalisere systemet for kostnadsbesparelser.

Kasusstudie

• Brukerprofil:
  • Total tilkoblet effekt: 8,2 kW
  • Kritisk belastning: 3,6 kW
  • Energiforbruk på dagtid: 10 kWh
  • Energiforbruk om natten: 20 kWh
• Systemplan:
  • Installer et PV-lagringshybridsystem med PV-generering på dagtid som møter belastningskrav og lagrer overflødig energi i batterier for bruk om natten. Nettet fungerer som en supplerende strømkilde når PV og lagring er utilstrekkelig.

• III. Systemkonfigurasjon og komponentvalg

  1. PV System Design

  • Systemstørrelse: Basert på brukerens 8,2 kW belastning og daglige forbruk på 30 kWh, anbefales en 12 kW PV array. Denne matrisen kan generere omtrent 36 kWh per dag for å møte etterspørselen.
  • PV moduler: Bruk 21 enkeltkrystall 580Wp-moduler, og oppnår en installert kapasitet på 12,18 kWp. Sørg for optimal ordning for maksimal eksponering for sollys.

  Maksimal effekt Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimal driftsspenning Vmp [V]	43,73	43,88	44,02	44,17	44,31	44,45
  Optimal driftsstrøm Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Åpen kretsspenning Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53,10	53,30
  Kortslutningsstrøm 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
  Utgangseffekttoleranse	0~+3 %
  Temperaturkoeffisient for maksimal effekt[Pmax]	-0,29 %/℃
  Temperaturkoeffisient for åpen kretsspenning [Voc]	-0,25 %/℃
  Temperaturkoeffisient for kortslutningsstrøm [Isc]	0,045 %/℃
  Standard testbetingelser (STC): Lysintensitet 1000W/m², batteritemperatur 25℃, luftkvalitet 1,5

  2. Energilagringssystem

  • Batterikapasitet: Konfigurer et 25,6 kWh litiumjernfosfat (LiFePO4) batterisystem. Denne kapasiteten sikrer tilstrekkelig backup for kritiske belastninger (3,6 kW) i ca. 7 timer under strømbrudd.
  • Batterimoduler: Bruk modulære, stablebare design med IP65-klassifiserte skap for innendørs/utendørs installasjoner. Hver modul har en kapasitet på 2,56 kWh, med 10 moduler som utgjør hele systemet.

  3. Valg av omformer

  • Hybrid inverter: Bruk en 10 kW hybrid inverter med integrerte PV og lagringsadministrasjonsmuligheter. Nøkkelfunksjoner inkluderer:
    • Maksimal PV-inngang: 15 kW
    • Effekt: 10 kW for både nettbundet og off-grid drift
    • Beskyttelse: IP65-klassifisering med nett-off-grid byttetid <10 ms

  4. Valg av PV-kabel

  PV-kabler kobler solcellemoduler til omformeren eller kombinasjonsboksen. De må tåle høye temperaturer, UV-eksponering og utendørsforhold.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Enkeltleder, vurdert for 1,5 kV DC, med utmerket UV- og værbestandighet.
  • TÜV PV1-F:
    • Fleksibel, flammehemmende, med et bredt temperaturområde (-40°C til +90°C).
  • UL 4703 PV-ledning:
    • Dobbeltisolert, ideell for tak- og bakkemonterte systemer.
  • AD8 flytende solcellekabel:
    • Nedsenkbar og vanntett, egnet for fuktige eller akvatiske miljøer.
  • Solcellekabel i aluminiumskjerne:
    • Lett og kostnadseffektiv, brukt i storskala installasjoner.

  5. Valg av energilagringskabel

  Lagringskabler kobler batterier til omformere. De må håndtere høye strømmer, gi termisk stabilitet og opprettholde elektrisk integritet.

  • UL10269 og UL11627 kabler:
    • Tynnvegg isolert, flammehemmende og kompakt.
  • XLPE-isolerte kabler:
    • Høy spenning (opptil 1500V DC) og termisk motstand.
  • Høyspente DC-kabler:
    • Designet for sammenkobling av batterimoduler og høyspentbusser.

  Anbefalte kabelspesifikasjoner

  Kabeltype	Anbefalt modell	Søknad
  PV kabel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Koble PV-moduler til omformeren.
  PV kabel	UL 4703 PV-ledning	Takinstallasjoner som krever høy isolasjon.
  Energilagringskabel	UL 10269, UL 11627	Kompakte batteritilkoblinger.
  Skjermet lagringskabel	EMI-skjermet batterikabel	Reduser interferens i sensitive systemer.
  Høyspentkabel	XLPE-isolert kabel	Høystrømskoblinger i batterisystemer.
  Flytende PV-kabel	AD8 flytende solcellekabel	Vannutsatte eller fuktige omgivelser.

IV. Systemintegrasjon

Integrer PV-moduler, energilagring og omformere i et komplett system:

1. PV System: Design modullayout og sørg for strukturell sikkerhet med passende monteringssystemer.
2. Energilagring: Installer modulære batterier med riktig BMS (Battery Management System)-integrasjon for sanntidsovervåking.
3. Hybrid inverter: Koble PV-arrayer og batterier til omformeren for sømløs energistyring.

V. Installasjon og vedlikehold

Installasjon:

• Nettstedsvurdering: Inspiser hustak eller bakkeområder for strukturell kompatibilitet og eksponering for sollys.
• Installasjon av utstyr: Monter PV-moduler, batterier og omformere sikkert.
• Systemtesting: Verifiser elektriske tilkoblinger og utfør funksjonstester.

Vedlikehold:

• Rutinemessige inspeksjoner: Sjekk kabler, moduler og omformere for slitasje eller skade.
• Rengjøring: Rengjør PV-moduler regelmessig for å opprettholde effektiviteten.
• Fjernovervåking: Bruk programvareverktøy for å spore systemytelse og optimalisere innstillinger.

VI. Konklusjon

Et godt designet PV-lagringssystem for boliger gir energibesparelser, miljøfordeler og strømpålitelighet. Det nøye utvalget av komponenter som PV-moduler, energilagringsbatterier, vekselrettere og kabler sikrer systemets effektivitet og lang levetid. Ved å følge riktig planlegging,

installasjons- og vedlikeholdsprotokoller, kan huseiere maksimere fordelene ved investeringen.