Cómo configurar un sistema fotovoltaico de inicio fuera de la red

1. Cálculo de la demanda de carga

El cálculo de la demanda de carga es la premisa central de la configuración del sistema, que requiere completar la recopilación de datos básicos a través decenso de carga. Los pasos específicos incluyen:

1. Contar elpotencia nominal(Unidad: W) yHoras de trabajo diarias promedio(Unidad: H) de todos los equipos eléctricos, y calcule elConsumo promedio de energía diariade un solo equipo (potencia × horas, unidad: wh);

1. Distinguir entrecargas resistivas(como lámparas incandescentes, calentadores eléctricos) ycargas inductivas(como refrigeradores, aires acondicionados). Las cargas inductivas requierencorrientede 3-7 veces la potencia nominal al comenzar, y la redundancia debe reservarse durante la configuración;

1. Combinado con las características climáticas locales (como la creciente demanda de calefacción en invierno), calcule elcarga máxima diariayCarga mínima durante períodos de lluvia continuos, y generalmente reserva unfactor de seguridadde 20%-30%.

Por ejemplo, si una familia tiene un refrigerador de 150 W (operación diaria promedio para 8h), una lavadora de 300 W (promedio diario de 0.5h) e iluminación de 100 W (promedio diario 5H), la carga básica diaria promedio es de 150 × 8 + 300 × 0.5 + 100 × 5 = 1200 + 150 + 500 = 1850wh. Después de superponer el factor de seguridad, debe diseñarse de acuerdo con 2200-2400wh.

2. Evaluación de recursos fotovoltaicos

Los recursos fotovoltaicos determinan directamente la generación de energía del sistema y deben evaluarse cuantitativamente a través dedatos de irradiancia:

1. Consulte el localHoras anuales equivalentes al sol(Unidad: H). En la meseta Qinghai-Tibet de China, puede alcanzar más de 6 h, mientras que en la región oriental es principalmente 3-4 h;

1. Analizar elcoeficiente de corrección del ángulo de inclinacióndel punto de instalación. El ángulo de inclinación óptimo suele ser igual a la latitud local ± 5 °, que puede simularse y calcularse mediante software de diseño fotovoltaico (como PVSYST);

1. Considerar elcoeficiente de sombreado. Las sombras de los edificios y los árboles circundantes causarán elefecto de punto caliente. Es necesario asegurarse de que el área de instalación no tenga sombreado durante ≥5 h/día durante todo el año a través de la fotografía aérea de drones o el mapeo de sombras.

3.​

(1) Diseño de matriz fotovoltaica

• Selección de componentes: Prioridad se da amódulos de PERC monocristalinos de alta eficiencia(eficiencia de conversión 22%-24%), que tienen mejores características de respuesta de poca luz que los módulos policristalinos; Se recomienda que el nivel de potencia sea de 350W-550W, lo que puede reducir el número de conexiones en serie y reducir las pérdidas de línea;

• Diseño paralelo en serie: Determine el número de conexiones en serie de acuerdo con el inversorRango de voltaje MPPT(generalmente 200-500V). El voltaje de trabajo de un solo módulo es de aproximadamente 30-40 V, y el voltaje total después de la conexión de la serie debe caer dentro del rango MPPT; El número de conexiones paralelas se calcula de acuerdo con la demanda total de energía, ydesajuste actualdebe evitarse;

• Redundancia de potencia: Considerando eltasa de atenuaciónde componentes (primer año ≤2.5%, atenuación anual posterior ≤0.7%), 10%-15%reserva de energíadebe agregarse durante el diseño.

(2) Configuración del sistema de almacenamiento de energía

• Cálculo de capacidad: Elmétodo de días de autonomíase adopta, es decir, capacidad de almacenamiento de energía = carga diaria promedio × días de respaldo × profundidad de descarga. Por ejemplo, si la carga diaria promedio es de 2.4kWh y necesita soportar 3 días de lluvia, las baterías de plomo-ácido (50% de profundidad de descarga) necesitan 2.4 × 3 ÷ 0.5 = 14.4kwh y baterías de litio (80% de profundidad de descarga) necesitan 2.4 × 3 ÷ 0.8 = 9kwh;

• Selección de baterías: Los sistemas fuera de la red recomiendanbaterías de fosfato de hierro de litio(Cycle Life más de 2000 veces, temperatura de funcionamiento -20 ℃ -60 ℃), que tienen mejores características de bajo mantenimiento que las baterías de plomo-ácido; necesitan ser emparejados con unSistema de gestión de baterías de BMSpara lograr sobrecarga, exceso de descarga y protección de equilibrio;

• Nivel de voltaje: Combinado con el voltaje de entrada de CC del inversor, los comunes son 12V, 24V, 48V. Los sistemas de alto voltaje pueden reducir la corriente de línea y reducirpérdida de línea(pérdida de línea = i²rt).

(3) Selección de inversor

• Tipo de selección: Uninversor de onda sinusoidal fuera de la reddebe usarse. Un inversor de onda modificado causará un funcionamiento anormal de equipos, como refrigeradores y aires acondicionados;

• Coincidencia de energía: La potencia nominal debe ser ≥ la carga instantánea máxima (incluida la potencia inicial de las cargas inductivas). Se recomienda que elcapacidad de sobrecargaalcanzar el 120%/10 minutos para garantizar el funcionamiento estable de las cargas de impacto;

• Funciones adicionales: Se da prioridad a los inversores integrados conControladores de carga MPPT(eficiencia de conversión ≥97%),Mains Interfaces complementarias(opcional), ymonitoreo remotoFunciones para simplificar el cableado del sistema y mejorar la eficiencia de operación y mantenimiento.

(4) Diseño del sistema de distribución de energía

• Selección de cables: Seleccione el área transversal del cable de acuerdo con la fórmula de cálculo de capacidad de transporte de corriente (i = P ÷ u ÷ cosφ). Para el lado de DC,cables especiales fotovoltaicos(Se recomiendan TUV de grado de resistencia a la intemperie 120 ℃), y para el lado de CA, se utilizan cables de núcleo de cobre RVV para garantizar que elaumento de la temperaturaes ≤70k;

• Dispositivos de protección: ConfigurarFusibles de DC(Especial fotovoltaico, capacidad de ruptura ≥10ka),Interruptores de aire acondicionado(con protección de fugas) yProtección de rayos y dispositivos de conexión a tierra(Resistencia a la conexión a tierra ≤4Ω), en línea con "Código GB 50054-2011 para el diseño de sistemas de distribución de bajo voltaje".

4. Especificaciones de instalación y puesta en marcha​

1. Sistema de soporte: UsarAleación de aluminio o soportes de acero galvanizadocon un grado de resistencia al viento ≥12, carga de nieve ≥0.7kn/m² y error del ángulo de inclinación ≤ ± 1 °;

1. Conexión eléctrica: UsarEnchufes impermeables MC4entre los componentes, y las juntas de los cables deben estar sometidas aTratamiento de sellado impermeable(Usar tubos con protección térmica + gel de sílice);

1. Puesta en marcha del sistema: MonitorVOC (voltaje de circuito abierto), ISC (corriente de cortocircuito) y punto de operación MPPTa través de la pantalla del inversor para garantizar que la salida de la matriz fotovoltaica cumpla con el valor de diseño; probar elcurva de carga de cargade la batería de almacenamiento de energía para verificar el umbral de protección de BMS; simular la conmutación de carga y verificar el inversortiempo de cambio(≤10 ms).

5. Estrategias de operación y mantenimiento

1. Inspección regular: Limpie la superficie del componente cada cuarto (retire el polvo y los excrementos de pájaros para evitar elefecto de punto caliente); Pruebe la resistencia al aislamiento del cable (≥10mΩ) y la resistencia de contacto del conector (≤5mΩ) cada año;

1. Mantenimiento de la batería: Las baterías de plomo-ácido deben complementarse conagua destiladaCada seis meses para mantener la densidad de electrolitos en 1.26-1.28 g/cm³; Las baterías de litio deben evitar el almacenamiento a largo plazo de carga a largo plazo, y se recomienda mantener el SOC al 30%-70%;

1. Monitoreo del rendimiento: Registro de parámetros como generación diaria de energía, consumo de carga y batería SOC a través de unrecolector de datos. Cuando la generación de energía cae en más del 20% desde el valor inicial, es necesario verificar la atenuación del componente o el blindaje de la sombra.

El núcleo de la configuración de un sistema fotovoltaico fuera de la red doméstico radica en el "equilibrio de demanda de suministro". Es necesario lograr un funcionamiento eficiente del "consumo de energía de la generación de energía" en el circuito cerrado a través del cálculo preciso de la carga, la coincidencia de equipos científicos y la instalación y la operación y el mantenimiento estandarizados. Para escenarios complejos (como áreas extremadamente frías, familias de alta carga), se recomienda presentar un equipo de diseño profesional parasimulación del sistemapara garantizar la fiabilidad y la economía de todo el ciclo de vida.