Guia abrangente para design e configuração do sistema de armazenamento PV residencial

Um sistema de armazenamento fotovoltaico residencial (PV) consiste principalmente em módulos fotovoltaicos, baterias de armazenamento de energia, inversores de armazenamento, dispositivos de medição e sistemas de gerenciamento de monitoramento. Seu objetivo é alcançar a auto-suficiência energética, reduzir os custos de energia, reduzir as emissões de carbono e melhorar a confiabilidade da energia. A configuração de um sistema de armazenamento PV residencial é um processo abrangente que requer uma consideração cuidadosa de vários fatores para garantir uma operação eficiente e estável.

I. Visão geral dos sistemas residenciais de armazenamento PV

Antes de iniciar a configuração do sistema, é essencial medir a resistência ao isolamento DC entre o terminal de entrada da matriz PV e o solo. Se a resistência for menor que u .../30mA (u… representa a tensão de saída máxima da matriz PV), medidas adicionais de aterramento ou isolamento devem ser tomadas.

As principais funções dos sistemas de armazenamento PV residencial incluem:

• Autoconsumo: Utilizando energia solar para atender às demandas de energia das famílias.
• Alvejamento de pico e preenchimento do vale: Equilibrando o uso de energia em diferentes momentos para economizar nos custos de energia.
• Poder de backup: Fornecendo energia confiável durante interrupções.
• Fonte de energia de emergência: Suportar cargas críticas durante a falha da grade.

O processo de configuração inclui analisar as necessidades de energia do usuário, projetar sistemas de PV e armazenamento, selecionar componentes, preparar planos de instalação e descrever medidas de operação e manutenção.

Ii. Análise de demanda e planejamento

Análise da demanda de energia

A análise detalhada da demanda de energia é fundamental, incluindo:

• Carregar perfil: Identificando os requisitos de energia de vários aparelhos.
• Consumo diário: Determinar o uso médio de eletricidade durante o dia e a noite.
• Preços de eletricidade: Entendendo as estruturas tarifárias para otimizar o sistema para economia de custos.

Estudo de caso

• Perfil de usuário:
  • Carga conectada total: 8,2 kW
  • Carga crítica: 3,6 kW
  • Consumo de energia diurna: 10 kWh
  • Consumo de energia noturna: 20 kWh
• Plano de sistema:
  • Instale um sistema híbrido de armazenamento PV com demandas de carga de geração fotovoltaica diurna e armazenamento de excesso de energia em baterias para uso noturno. A grade atua como uma fonte de energia suplementar quando PV e armazenamento são insuficientes.

• Iii. Configuração do sistema e seleção de componentes

  1. Design do sistema fotovoltaico

  • Tamanho do sistema: Com base na carga de 8,2 kW do usuário e no consumo diário de 30 kWh, recomenda -se uma matriz PV de 12 kW. Essa matriz pode gerar aproximadamente 36 kWh por dia para atender à demanda.
  • Módulos fotovoltaicos: Utilize 21 módulos de 580wp de cristal único, atingindo uma capacidade instalada de 12,18 kwp. Garanta o arranjo ideal para a exposição máxima da luz solar.

  Potência máxima PMAX [W]	575	580	585	590	595	600
  VMP de tensão operacional ideal [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  IMP atual de operação ideal [a]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Circuito aberto VOC [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  Corrente de curto circuito ISC [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Eficiência do módulo [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Tolerância de potência de saída	0 ~+3%
  Coeficiente de temperatura de potência máxima [PMAX]	-0,29%/℃
  Coeficiente de temperatura da tensão do circuito aberto [VOC]	-0,25%/℃
  Coeficiente de temperatura da corrente de curto -circuito [ISC]	0,045%/℃
  Condições de teste padrão (STC): intensidade da luz 1000W/m², temperatura da bateria 25 ℃, qualidade do ar 1.5

  2. Sistema de armazenamento de energia

  • Capacidade da bateria: Configure um sistema de bateria de ferro fosfato de ferro de 25,6 kWh (LIFEPO4). Essa capacidade garante backup suficiente para cargas críticas (3,6 kW) por aproximadamente 7 horas durante interrupções.
  • Módulos da bateria: Empregue projetos modulares e empilháveis ​​com gabinetes com classificação IP65 para instalações internas/externas. Cada módulo tem uma capacidade de 2,56 kWh, com 10 módulos formando o sistema completo.

  3. Seleção do inversor

  • Inversor híbrido: Use um inversor híbrido de 10 kW com recursos de gerenciamento de PV e armazenamento integrados. Os principais recursos incluem:
    • Entrada PV máxima: 15 kW
    • Saída: 10 kW para operação de grade e fora da grade
    • Proteção: Classificação IP65 com tempo de comutação de grade na grade <10 ms

  4. Seleção de cabo PV

  Os cabos fotovoltaicos conectam os módulos solares à caixa de inversor ou combinador. Eles devem suportar altas temperaturas, exposição a UV e condições externas.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Core único, classificado para 1,5 kV DC, com excelente resistência UV e clima.
  • Tüv PV1-F:
    • Flexível, retardante da chama, com uma ampla faixa de temperatura (-40 ° C a +90 ° C).
  • Fio PV UL 4703:
    • Isolada dupla, ideal para sistemas na cobertura e montados no solo.
  • Cabo solar flutuante AD8:
    • Submersível e impermeável, adequado para ambientes úmidos ou aquáticos.
  • Cabo solar de núcleo de alumínio:
    • Leve e econômico, usado em instalações em larga escala.

  5. Seleção de cabo de armazenamento de energia

  Os cabos de armazenamento conectam baterias aos inversores. Eles devem lidar com correntes altas, fornecer estabilidade térmica e manter a integridade elétrica.

  • Cabos UL10269 e UL11627:
    • Isolada de parede fina, retardante de chama e compacto.
  • Cabos isolados por XLPE:
    • Alta tensão (até 1500V DC) e resistência térmica.
  • Cabos CC de alta tensão:
    • Projetado para interconectar os módulos de bateria e os ônibus de alta tensão.

  Especificações de cabo recomendadas

  Tipo de cabo	Modelo recomendado	Aplicativo
  Cabo PV	EN 50618 H1Z2Z2-K	Conectando módulos fotovoltaicos ao inversor.
  Cabo PV	Fio PV UL 4703	Instalações na cobertura que exigem alto isolamento.
  Cabo de armazenamento de energia	Ul 10269, UL 11627	Conexões de bateria compactas.
  Cabo de armazenamento blindado	Cabo de bateria emi blindado	Reduzindo a interferência em sistemas sensíveis.
  Cabo de alta tensão	Cabo isolado por XLPE	Conexões de alta corrente em sistemas de bateria.
  Cabo PV flutuante	Cabo solar flutuante AD8	Ambientes propensos a água ou úmidos.

4. Integração do sistema

Integrar módulos fotovoltaicos, armazenamento de energia e inversores em um sistema completo:

1. Sistema fotovoltaico: Layout do módulo de design e garanta a segurança estrutural com os sistemas de montagem apropriados.
2. Armazenamento de energia: Instale as baterias modulares com integração adequada de BMS (sistema de gerenciamento de bateria) para monitoramento em tempo real.
3. Inversor híbrido: Conecte matrizes PV e baterias ao inversor para gerenciamento de energia sem costura.

V. Instalação e manutenção

Instalação:

• Avaliação do local: Inspecione as telhas ou áreas do solo quanto à compatibilidade estrutural e exposição à luz solar.
• Instalação do equipamento: Módulos, baterias e inversores de montagem com segurança.
• Teste do sistema: Verifique as conexões elétricas e execute testes funcionais.

Manutenção:

• Inspeções de rotina: Verifique os cabos, módulos e inversores quanto a desgaste ou danos.
• Limpeza: Limpe os módulos fotovoltaicos regularmente para manter a eficiência.
• Monitoramento remoto: Use ferramentas de software para rastrear o desempenho do sistema e otimizar as configurações.

Vi. Conclusão

Um sistema de armazenamento PV residencial bem projetado oferece economia de energia, benefícios ambientais e confiabilidade do poder. A seleção cuidadosa de componentes como módulos fotovoltaicos, baterias de armazenamento de energia, inversores e cabos garante a eficiência e a longevidade do sistema. Seguindo o planejamento adequado,

Protocolos de instalação e manutenção, os proprietários podem maximizar os benefícios de seu investimento.