Для автономных проектов первый вопрос почти всегда один и тот же: сколько энергии нужно моей мобильной солнечной электростанции?
Универсального ответа не существует. Требуемую номинальную мощность необходимо рассчитать, а не просто выбрать. Одно неверное предположение может привести к дорогостоящим переделкам: система недостаточного размера может не выдержать нагрузку, а система слишком большого размера связывает капитал с мощностями, которые никогда не будут использованы.
В этом руководстве подробно описан метод определения размеров, представлена краткая справочная таблица для распространенных сценариев эксплуатации и объясняется, почему фотоэлектрические модули, инверторы и накопители энергии необходимо рассчитывать отдельно.
Начните с расчета трех ключевых значений
Ежедневное потребление энергии (кВтч/день)
Это отправная точка для всех расчетов размеров. Значение имеет фактическое потребление электроэнергии за 24 часа, а не сумма номинальных значений оборудования, указанных на паспортной табличке, или количество устройств, умноженное на их номинальную мощность.
Существует три способа оценки потребления на месте:
- Проверьте исторические показания счетчиков. Обычно это наиболее точный метод для проектов с существующим подключением к сети или дизельным генератором.
- Выполните расчет на основе списка оборудования. Оцените энергопотребление каждого устройства, умножив его номинальную мощность на количество часов работы в день.
- Используйте сопоставимые проекты в качестве справочного материала.
Третий метод обычно используется для вновь создаваемых строительных поселков или горнодобывающих предприятий. Типичные отраслевые оценки: строительный городок на 30 человек: 60–120 кВтч/день; Строительный городок на 100 человек: 250–400 кВтч/день.
Пиковая мощность и коэффициент спроса
Пиковая мощность определяет необходимую мощность инвертора, а ежедневное потребление энергии определяет необходимую фотоэлектрическую мощность. Это два разных параметра.
Оборудование на объекте обычно не работает одновременно с полной нагрузкой. В инженерных оценках обычно используется коэффициент спроса 0,6–0,8 . Если предположить, что коэффициент спроса равен 1,0, это может привести к тому, что инвертор будет слишком габаритным, в результате чего избыточная мощность останется неиспользованной на протяжении всего жизненного цикла проекта.
Одним из важных соображений является оборудование с мощными двигателями, такое как водяные насосы, дробилки и подъемное оборудование. Их пусковой ток необходимо рассчитывать отдельно. Мгновенный пусковой ток асинхронного двигателя при прямом пуске может достигать 5–7-кратного номинального тока. Если эту проблему не решить, даже инвертор подходящего размера может отключить защиту.
Потребление энергии в ночное время в процентах от ежедневного использования
Эта цифра определяет конфигурацию накопителя энергии. Для лагерей, которые в основном пустуют в течение дня, но потребляют значительное количество электроэнергии ночью, ночное потребление часто может превышать 50% от дневного потребления. Для насосных станций, работающих преимущественно в светлое время суток, доля ночного времени может быть ниже 20%.
Чем меньше ночная доля, тем больше места для хранения выполняет дополнительную функцию. Чем выше доля, тем более важным становится хранение энергии для всей системы.
Краткий справочник по питанию для распространенных сценариев эксплуатации
В следующей таблице приведены типичные диапазоны для шести распространенных сценариев эксплуатации. Эти цифры основаны на отраслевом опыте; Фактические требования проекта должны быть сверены со списком загрузки.
| Операционный сценарий | Ежедневное потребление энергии (кВтч) | Пиковая мощность (кВт) | Ночное потребление | Рекомендуемая фотоэлектрическая мощность | Рекомендуемое хранение энергии |
| строительный городок на 30 человек | 60–120 | 15–25 | 50%–60% | серия 20 кВт | 40 кВтч |
| строительный городок на 100 человек | 250–400 | 50–70 | 50%–60% | Серия 56–75 кВт | 121 кВтч |
| Два дренажных насоса мощностью 22 кВт (один рабочий, один резервный) | 200–300 | 40–50 | Ниже 20% | Серия 56 кВт | Опционально, по необходимости |
| Освещение площадки 12 × 400 Вт (10 часов в ночное время) | 50 | 5 | 100% | серия 20 кВт | 40 кВтч |
| Базовая станция телекоммуникаций (работа 24/7) | 60–90 | 3–5 | 100% | серия 20 кВт | 40 кВтч |
| Сварочные аппараты, режущее оборудование и небольшие электроинструменты | 80–150 | 20–40 | Около 30% | Серия 56 кВт | Опционально, по необходимости |
Чтобы использовать эту таблицу, сначала определите сценарий работы и проверьте, какой диапазон соответствует ежедневному энергопотреблению. Если пиковая мощность и ежедневное потребление энергии указывают на разные размеры системы, используйте более высокую номинальную мощность в качестве отправной точки, а затем проверьте, достаточна ли фотоэлектрическая мощность.
Почему фотоэлектрические модули, инверторы и накопители энергии должны рассчитываться отдельно
Соотношение постоянного/переменного тока: фотоэлектрическая мощность обычно выше номинальной мощности инвертора
Выходная мощность фотоэлектрического модуля рассчитана на стандартные условия испытаний: температура модуля 25°C, интенсивность излучения 1000 Вт/м² и коэффициент воздушной массы AM1,5. Когда температура задней панели модуля на месте достигает 65°C, у модулей из кристаллического кремния с температурным коэффициентом -0,3%/°C может наблюдаться снижение выходной мощности примерно на 12–14%.
Если фотоэлектрическая мощность и номинальная мощность инвертора совпадают в соотношении 1:1, система может не достичь номинальной мощности инвертора в самое жаркое время дня, в результате чего некоторая мощность инвертора будет использоваться не полностью.
Обычной отраслевой практикой является определение установленной фотоэлектрической мощности в 1,1–1,3 раза больше номинальной мощности инвертора. Это соотношение известно как соотношение постоянного/переменного тока. Это не завышенный рейтинг; это помогает лучше использовать доступное солнечное излучение.
Как рассчитать емкость хранения энергии
Емкость накопителя энергии зависит от потребления электроэнергии в ночное время и допустимой глубины разряда (DoD).
| Потребление в ночное время как доля ежедневного использования | Необходимое хранилище для потребления 100 кВтч/день | Описание |
| 20% | Прибл. 22–25 кВтч | Охватывает только вечернее освещение и коммуникации, при условии глубины разряда 90 %. |
| 40% | Прибл. 45–50 кВтч | Охватывает вспомогательные производственные нагрузки в вечернее время. |
| 60% | Прибл. 67–75 кВтч | Для сценариев круглосуточной работы с дополнительной емкостью, зарезервированной на пасмурные или дождливые дни. |
| 100% (базовая станция связи) | Прибл. 110–120 кВтч | Требуется рассмотрение проекта на случай 2–3 пасмурных или дождливых дней подряд. |
Расчет может быть выражен как:
Энергоемкость = Суточное потребление энергии × Доля потребления в ночное время ÷ Глубина разряда × Коэффициент запаса на пасмурную погоду (1,0–1,3)
Коэффициент избыточности можно проверить по местным метеорологическим данным, используя модуль автономной системы JRC PVGIS.
Для литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP) типичное расчетное значение глубины разряда составляет 90%. Не рассчитывайте, исходя из 100% DoD, так как это может поставить под угрозу срок службы.
Срок службы и график замены
Литий-железо-фосфатные батареи могут достичь 5000–8000 циклов при глубине разряда 80 %.. Если предположить один цикл зарядки-разрядки в сутки, это соответствует примерно 13–21 году. Это короче номинального срока службы в 25 лет, обычно указываемого для фотоэлектрических модулей. Поэтому накопители энергии могут потребовать замены в течение жизненного цикла системы, и их не следует упускать из виду при расчете инвестиций.
Сопоставление вашего проекта с одной из шести серий продуктов
Мобильные солнечные электростанции ZM-Besta доступны в шести сериях мощности от 20 до 200 кВт, всего 24 модели. Основные характеристики перечислены ниже.
| Серия | Установленная фотоэлектрическая мощность | Тип фотоэлектрического модуля | Мощность на модуль | Развернутый след | Вес продукта (без учета накопителя энергии) | Стандартное хранилище энергии |
| 20 кВт | 15–20 кВт | TOPCon N-типа | 690–720 Вт | 33–39 м × 4 м | 3,8–4,3 т | 40 кВтч |
| 56 кВт | 40–56 кВт | TOPCon N-типа | 440–460 Вт | 63–85 м × 6 м | 12,5–15 т | 121 кВтч |
| 75 кВт | 56–77 кВт | TOPCon N-типа | 440–460 Вт | 63–85 м × 6 м | 12–15 т | Опционально, по необходимости |
| 150 кВт | 109–152 кВт | TOPCon N-типа | 510–530 Вт | 70–96 м × 12 м | 33–36 т | 261 кВтч |
| 175 кВт | 133–175 кВт | TOPCon N-типа | 510–530 Вт | 70–96 м × 12 м | 31–34,5 т | Опционально, по необходимости |
| 200 кВт | 148–204 кВт | TOPCon N-типа | 580–600 Вт | 85–110 м × 12 м | 31–34 т | Опционально, по необходимости |
Общие характеристики для всей линейки продукции:
- Угол установки: 25°
- Угол рамы в комплекте: 130°
- Горячеоцинкованное покрытие рамы: ≥55 мкм.
- Цинк-алюминиево-магниевое покрытие направляющих: ≥275 г/м².
- Время развертывания: ≤30 минут
- Устойчивость к ветру после развертывания: класс 9.
- Устойчивость к солевому туману: ≤C5
- Рабочая температура: от -20°C до +50°C.
- Степень защиты в походном положении: IP55.
- Выход гибридного инвертора: 380 В/400 В, трехфазный, четырехпроводной
- Частота: 50/60 Гц
Четыре распространенные ошибки при выборе размера, которых следует избегать
Простое сложение паспортных данных оборудования
Если сложить номинальную мощность каждого элемента в списке оборудования, то оценка обычно оказывается на 30–50 % завышенной. Не все оборудование работает одновременно, и разница может напрямую привести к ненужным системным затратам.
Игнорирование потерь на выходе, связанных с температурой
В пустынных горнодобывающих районах с температурой окружающей среды 45°C температура задней панели фотоэлектрических модулей может превышать 70°C, что снижает выходную мощность почти на 15%. Выбор системы на основе стандартного номинала при 25°C может привести к тому, что фактическая мощность будет ниже ожидаемой.
Выбор накопителя энергии для пиковой нагрузки
На хранение энергии приходится значительная часть общей стоимости системы. Выбор размера хранилища в соответствии с пиковой мощностью означает оплату емкости хранилища в течение всего дня, чтобы покрыть пик, который может возникнуть всего за два часа. Правильный подход — определить размер хранилища на основе потребления энергии в ночное время.
Учет требований к транспортировке и подъему
Оборудование с габаритами в развернутом виде 110 м × 12 м и массой 34 т требует предварительной проверки подъездных путей к площадке, радиуса поворота и грузоподъемности крана. Временные дороги на горнодобывающих объектах часто предназначены для легковых автомобилей. Если не учитывать требования к доступу тяжелых транспортных средств и их разгрузке, оборудование может прибыть на площадку, но его невозможно будет разгрузить.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Сколько электроэнергии может производить в день мобильная солнечная электростанция мощностью 20 кВт?
Генерация зависит от местных солнечных условий. Если предположить, что пик солнечного света составляет 4,5 часа, а эффективность системы составляет 0,75–0,8, каждый 1 кВт установленной фотоэлектрической мощности генерирует примерно 3,4–3,6 кВтч в день. Таким образом, система мощностью 20 кВт будет генерировать примерно 68–72 кВтч/день. В районах с 5,5 часами пиковой солнечной активности суточная выработка может достигать около 85 кВтч. Фактическую локальную PVOUT можно запросить по координатам в Глобальный солнечный атлас.
Вопрос 2. Может ли система напрямую питать нагрузки с приводом от двигателя?
Да, но пусковой ток необходимо рассчитать. Асинхронный двигатель мощностью 22 кВт с прямым пуском может потреблять мгновенный ток 110–150 А. Инвертор должен иметь достаточную перегрузочную способность, чтобы справиться с этой нагрузкой. Для мощных двигателей рекомендуется использовать устройство плавного пуска или преобразователь частоты (ЧРП) для снижения пускового тока и связанных с ним скачков напряжения.
В3: Может ли система работать без накопителя энергии?
Да. Для приложений, которые в основном потребляют электроэнергию в течение дня, таких как насосные станции и дробильные операции, система может работать без накопителя энергии, при этом инвертор подает мощность в зависимости от нагрузки. Однако приложения, которым требуется резервное питание ночью или в пасмурную погоду, нуждаются в накопителе энергии.
В4: Можно ли расширить систему?
Модульная конструкция поддерживает расширение мощности путем добавления и параллельного подключения дополнительных блоков. Перед расширением проверьте максимально допустимое количество параллельных блоков инвертора и мощность точки подключения. Добавления фотоэлектрических мощностей без модернизации системы распределения электроэнергии может быть недостаточно.
В5: Как долго оборудование может работать в среде с высоким содержанием соли?
Ассортимент продукции указан с классом устойчивости к солевому туману ≤C5 и покрытием рамы из горячеоцинкованной стали толщиной ≥55 мкм. Согласно классификации коррозии ISO 12944, C5-M относится к высококоррозионной морской среде, включая некоторые прибрежные районы в пределах 500 м от моря. При таком уровне защиты и регулярных проверках срок службы системы может составлять более 15 лет. Фактический срок службы по-прежнему зависит от условий коррозии на конкретной площадке и частоты технического обслуживания.
Контакт: info@xzbesta.com
