太阳能发电系统知识-笔记

Off Grid Solar Power System Design

 

1.Analyze load and estimate daily usage


不能再任性的随意用电了,every watt hour counts!,使用太阳能系统,必须细心计算每一瓦的输出,每一个用电器的功率和使用时间,尽可能的降低不必要的消耗

如果冬天阴天比较多,那么有必要备一个发电机,在长时间阴雨天的时候,当蓄电池的电用完后,就可以临时应急

  • Volts * Amps = Watts
  • Watts * #hours a day = daily watt hours
  • kWh a year / 365 days = kWh a day

使用kill-a-watt meter 去精确测量某用电器一段时间的用电量

必须确定同时使用的用电器峰值是多少,比如如果电冰箱的压缩机会随着温度自动开关,你无法控制,那算峰值时就必须假设冰箱处在最大用电量,这样才能选取合适的逆变器

 

2.Calculate battery bank capacity


当计算出了loads list,我们就知道了每天的用电量,之后需要考虑我们需要多大容量的电池组,去存储这些电量

电流越大,需要的线材越粗,否则会导致发热甚至起火。当电池板组和电池距离较远时,使用串联电池组的方法,能够在提高电压的同时,保持电流不变,这样能够使用较细的电线,节约成本。

电池组并联组数尽量低于2组,因为并联的电池电压会有变化,即使很小的电压差,也会在充电时损坏电池组

电池电量计算: V * Ah = Wh

举例:电池8A4D:12V * 200Ah = 2400Wh

  • 两块并联:(1*12v)*(2*200Ah)=4800Wh = 12v,400Ah

  • 四块并联(可提高容量,但并联数量过多):(1*12v)*(4*200Ah)=9600Wh= 12v,800Ah

  • 两块串联后再并联(可减少并联数量):(2*12v)*(2*200Ah)=9600Wh=24V,400Ah

  • 四块串联:(4*12v)*(1*200Ah)=9600Wh=48v,200Ah

  • 如果需要9600Wh @ 12v,那么需要9600Wh / 12v = 800Ah,可以选用电压低但容量大的电池

Concorde PVX-405HT = 6v,405Ah

(2*6V)*(2*405Ah)=9720Wh=12V,810Ah

 

Days of Autonomy:当整套系统完全没有能量输入时,比如连续的阴雨天,能够供电的天数。this number becomes a battery bank multiplier!

 

DoD (Depth of Discharge)是指电池的放电深度

  • 大部分电池推荐使用两只有实际标称的50%
  • 一般推荐放电深度10%-20%之间,如果放电超过50%,那么电池寿命(充电循环次数)将会缩短一半

Soc:(State of charge),和DoD相反,若30%的DoD,那么就是70%的Soc

温度也会影响电池容量和寿命,

  • 温度越高,容量越高,寿命越短
  • 温度越低,容量越低,寿命越长

若地点为较冷的北方,必须考虑低温对电池容量的影响

 

案例计算:

 

3.Calculate array wattage


Insolation maps: Annual Average sun hours per day

太阳能板面朝正南,倾斜角度为当地纬度,整年的平均效果最好

计算所需面板时,最好按最坏情况(冬天的sun hour)考虑

还要考虑到损耗:影子遮挡、下雪、线材损耗掉电、controller损失、电池自放电…最终整个系统只有67%的转化率,相当于1/3的能量损耗

 

案例:

 

4.Specify a controller


控制器分两种:PWM(Pulse Width Modulation) 和 MPPT(Maximum Power Point Tracking)

如何选取合适的PWM controller

案例1:

 

案例2:


5.Size and specify an inverter


breaker的安装位置和大小

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