通過一實例,敘述了如何低成本安裝一套實用的大功率家用太陽能發電系統,可以滿足家用空調、水泵、照明等家用電器的需要。用戶還可根據自己實際的用電量情況來縮小或擴大功率。一言以蔽之,成本低廉。
一、太陽能發電系統原理。設備選型概述。
構成:1.太陽能面板;2.太陽能控制器;3.電池組件;4.逆變器。
其原理:太陽能電池板發出電能,用太陽能控制器調節充電,儲存在電池中的電能可通過逆變器輸出交流電源輸出220V,以滿足家電的需要。日間可在將太陽能電池充電的同時通過逆變器輸出220V交流電。夜間通過電池向逆變器供電,輸出220V交流電。
一、電力需求的確定:1.水泵300W;2.4HP空調;2.4HP空調3000W;3.700W照明;4.其他家電約7000W。整個電力系統的用電量為110000W左右。所采用的并用系數為0.7,所以實際使用功率為11000W*0.7=7700W。
二.逆變選擇。
1.確定變頻功率。按電器總功率計算,單電機最大功率*7倍。這種情況下,實際使用的功率是7700W,單機電動機的最大功率是空調,大約700*7=4900W。這些項目合計約13Kw(本文全部按概算計算,不作具體計算)。所以需要選擇15Kw以上的反相器。
2.變頻器的種類。變頻分頻器和高頻電源。由于工頻逆變電源具有較大的緩沖輸出,所以可供選擇的電流為額定功率2倍,對電機啟動有幫助,相對壽命較長,因此本例中10-12KW的工頻逆變電源。對高頻逆變器,由于沒有大型變壓器作為緩沖,只能選擇15KW以上的逆變器。
反相器的輸入電壓一般分為(1)12-120V;(2)192V以上。一種常用MOS管,價格低廉。另一種通常使用IGBT管,成本稍高。
從整體上看,這個例子實際使用了192V,20KW的高頻逆變器。
3.目前市場上的光伏逆變器,大部分都是具有無人值班功能的工頻逆變器,它采用電池優先方式,在電壓低于保護電壓時自動切換至市電供電。蓄電池充電到一定的電壓后,自動轉換到電池供電。
需要注意的是,要選擇正弦波逆變,不可選擇方波逆變器。不然會損壞部分用電設備,這里不再進行講解。
三.電池的選擇。
1.選擇電池類型。現在主要有三種儲能電池:(1)蓄電池(最好是膠體電池)(2)磷酸鐵鋰電池(3)三元鋰電池。電瓶的循環壽命大約為500次,維修方便;磷酸鐵鋰電池循環壽命約為2000次,安全性好,但維護不便,需增加專門的平衡裝置。三元鋰電池的循環壽命約為800-2000次,不安全,維修不便,需增加專門的平衡器。從整體上考慮,實際選用了磷酸鐵鋰電池。
2.電池容量。在這個例子中,因為空調是耗電大戶,考慮到3個空調器可以開一夜,同時考慮到照明和其它電力消耗,考慮到需要18KWh(18度電)的電池容量。從整體上看,實際選用24.3KWh容量電池,按0.7kWh容量計算。
3.電池電壓。電池的總電壓取決于逆變器的輸入電壓。這個例子,逆變器的輸入電壓為192V。一個電池的電壓為12V,需要16節電池組成192V。一個電壓3.2V的單一磷酸鐵鋰電池需要60節構成192V的電池。一個單獨的三元鋰電池為3.7V,需要52節構成192V的電池。
4.平衡裝置。對磷酸鐵鋰電池的選用,需增加專用平衡器。一個電壓3.2V的單一磷酸鐵鋰電池需要60串電池,以形成192V的直流電,用于逆變電源。當前平衡器超過60串,價格昂貴。從成本角度,這個例子實際上選擇了Watema均衡設備。
注意事項,平衡裝置需要動手能力較強的人來考慮,否則或選用膠體電池,省去了許多麻煩,而且裝配速度快,缺點是壽命短,請自己選。
太陽能控制器的選型。
太陽控制器分降壓式和升壓式。表面上看,提升式控制器效率較高,但僅適用小功率,小電流的方案。這個例子選擇了低電壓型高功率太陽能控制器。
首選MPPT太陽能控制器,使太陽能電池板的效率最大化。
太陽電池控制器是由充電電壓和充電電流確定的。這種情況下,因為選擇了192V的電壓,太陽能控制器還需要匹配192V的電壓。當今市場上超過120V電壓的太陽能控制器價格昂貴。所以在這個例子中,采用兩個96V太陽能控制器串聯地為電池充電,以降低成本。
通過太陽電池板總功率來確定充電電流。在這種情況下,單個電池板的最大電流是10A。平行雙組,最大電流為20A。所以選擇太陽能控制器,最大電流超過20A即可。這個例子選擇了96V,28A太陽能控制器。
五.太陽能電池板。
太陽電池板分為單晶和多晶型。晶體的效率會稍微提高。在陰雨天,多晶日的效率會更高。自行觀察需求使用。這個例子選擇的是單晶太陽能面板。也有軟薄膜,由于成本較高,這里就不做介紹。
太陽面板規格及參數。說明.參數種類太多,不一一介紹。盡可能選擇性價比高的就可以。這個例子選擇了規格為1000X2000X40、45V、10A的太陽電池板。
結合方法。相同規格.參數的電池板可根據需要自由串,并聯。當參數不一致時,盡可能地串聯參數相等或接近,因為出力是以最小哪個電流為限。該方案用三塊串聯再兩組并聯的方式分別向兩個太陽能控制器供電。
單一組合式電池板參數:電壓=45V×3=135V,電流為10A。2組并聯后電壓:135V,電流20A。
因為在這種情況下,選擇的面板參數是不一致的,實際的太陽能控制器最大輸出參數是108V,17A。
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