Для автономних проектів перше питання майже завжди одне і те ж: скільки енергії потрібна моїй мобільній сонячній електростанції?
Немає однозначної відповіді. Необхідну потужність необхідно розрахувати, а не просто вибрати. Одне неправильне припущення може призвести до дорогої переробки: недостатньо потужна система може не витримати навантаження, тоді як надмірна система пов’язує капітал у потужності, який може ніколи не використовуватися.
Цей посібник розбиває метод визначення розміру, містить таблицю швидкого довідника для типових сценаріїв роботи та пояснює, чому фотоелектричні модулі, інвертори та накопичувачі енергії повинні розраховуватися окремо.
Почніть із розрахунку трьох ключових значень
Добове споживання енергії (кВт-год/день)
Це відправна точка для всіх розрахунків розмірів. Важливим є фактичне споживання електроенергії за 24 години, а не сума номінальних значень обладнання або кількість пристроїв, помножена на їх номінальну потужність.
Є три способи оцінити споживання на місці:
- Перевірте історичні показання лічильників. Це, як правило, найточніший метод для проектів із наявним підключенням до мережі або дизель-генератором.
- Розрахуйте зі списку обладнання. Оцініть споживання енергії кожним пристроєм, помноживши його номінальну потужність на годину щоденної роботи.
- Використовуйте порівняльні проекти як еталон.
Третій метод зазвичай використовується для новостворених будівельних таборів або місць видобутку. Типові оцінки промисловості такі: будівельний табір на 30 осіб: 60–120 кВт-год/день; Будівельний табір на 100 осіб: 250–400 кВт/год/день.
Пікова потужність і коефіцієнт попиту
Пікова потужність визначає необхідну потужність інвертора, тоді як щоденне споживання енергії визначає необхідну потужність PV. Це два різні параметри.
Обладнання на місці зазвичай не працює на повне навантаження одночасно. У інженерних оцінках зазвичай використовується коефіцієнт попиту 0,6–0,8. Припущення, що коефіцієнт попиту дорівнює 1,0, може призвести до завищеного розміру інвертора, внаслідок чого надлишкова потужність залишиться невикористаною протягом усього життєвого циклу проекту.
Одним з важливих моментів є обладнання з двигунами високої потужності, наприклад, водяні насоси, дробарки та підйомне обладнання. Їх пусковий струм необхідно розраховувати окремо. Миттєвий пусковий струм асинхронного двигуна з прямим пуском може досягати в 5–7 разів більше номінального струму. Якщо цю проблему не вирішити, навіть інвертор достатнього розміру може спрацювати.
Нічне споживання енергії у відсотках від щоденного використання
Цей показник визначає конфігурацію накопичувача енергії. Для таборів, які в основному порожні протягом дня, але споживають значну кількість електроенергії вночі, нічне споживання часто може перевищувати 50% денного споживання. Для насосних станцій, які працюють переважно в світлий час доби, нічна частка може бути нижче 20%.
Чим менша частка нічного часу, тим більше пам’яті виконує функцію додаткової функції. Чим вища частка, тим критичнішим стає накопичення енергії для загальної системи.
Короткий довідник із живлення для типових сценаріїв роботи
У наведеній нижче таблиці наведено типові діапазони для шести поширених сценаріїв роботи. Ці цифри базуються на досвіді галузі; фактичні вимоги проекту повинні бути перевірені зі списком навантажень.
| Операційний сценарій | Добове споживання енергії (кВт·год) | Пікова потужність (кВт) | Нічне споживання | Рекомендована фотоелектрична потужність | Рекомендоване накопичення енергії |
| Будівельний табір на 30 осіб | 60–120 | 15–25 | 50%–60% | Серія 20 кВт | 40 кВт/год |
| Будівельний табір на 100 осіб | 250–400 | 50–70 | 50%–60% | Серія 56–75 кВт | 121 кВт/год |
| Два дренажних насоса по 22 кВт (один робочий, один резервний) | 200–300 | 40–50 | менше 20% | Серія 56 кВт | Додатково, за потребою |
| 12 × 400 Вт освітлення на місці (10 годин вночі) | 50 | 5 | 100% | Серія 20 кВт | 40 кВт/год |
| Телекомунікаційна базова станція (робота 24/7) | 60–90 | 3–5 | 100% | Серія 20 кВт | 40 кВт/год |
| Зварювальні апарати, ріжуче обладнання та дрібний електроінструмент | 80–150 | 20–40 | Близько 30% | Серія 56 кВт | Додатково, за потребою |
Щоб скористатися цією таблицею, спочатку визначте робочий сценарій і перевірте, який діапазон відповідає щоденному споживанню енергії. Якщо пікова потужність і щоденне енергоспоживання вказують на різні розміри системи, використовуйте вищу потужність як вихідну точку, а потім перевірте, чи є достатньою потужність PV.
Чому фотоелектричні модулі, інвертори та накопичувачі енергії повинні визначатися окремо
Співвідношення постійного/змінного струму: фотоелектрична потужність зазвичай вища, ніж номінальна потужність інвертора
Потужність фотоелектричного модуля оцінюється за стандартних умов випробувань: температура модуля 25°C, освітленість 1000 Вт/м² і масовий коефіцієнт повітря AM1,5. Коли температура заднього листа модуля досягає 65°C на місці, модулі кристалічного кремнію з температурним коефіцієнтом -0,3%/°C можуть мати зниження продуктивності приблизно на 12%–14%.
Якщо фотоелектрична потужність і номінальна потужність інвертора співвідносяться у співвідношенні 1:1, система може не досягти номінальної потужності інвертора в найспекотнішу частину дня, залишаючи деяку потужність інвертора недовикористаною.
Загальноприйнятою галузевою практикою є визначення розміру встановленої фотоелектричної потужності в 1,1–1,3 рази більше номінальної потужності інвертора. Це співвідношення відоме як співвідношення DC/AC. Це не завищений рейтинг; це допомагає краще використовувати доступне сонячне випромінювання.
Як розрахувати ємність зберігання енергії
Ємність зберігання енергії залежить від нічного споживання електроенергії та дозволеної глибини розряду (DoD).
| Нічне споживання як частка щоденного використання | Необхідне зберігання для споживання 100 кВт/год | опис |
| 20% | прибл. 22–25 кВт/год | Охоплює лише вечірнє освітлення та комунікації, припускаючи глибину розряду 90%. |
| 40% | прибл. 45–50 кВт/год | Покриває допоміжні виробничі навантаження у вечірній час |
| 60% | прибл. 67–75 кВт/год | Для цілодобових сценаріїв роботи з додатковою потужністю, зарезервованою для хмарних або дощових днів |
| 100% (базова станція телекомунікацій) | прибл. 110–120 кВт/год | Вимагає розгляду конструкції для 2–3 послідовних хмарних або дощових днів |
Розрахунок можна виразити так:
Ємність зберігання енергії = Добове споживання енергії × Частка нічного споживання ÷ Глибина розряду × Коефіцієнт запасу в хмарну погоду (1,0–1,3)
Коефіцієнт резервування можна перевірити за допомогою місцевих метеорологічних даних модуль автономної системи JRC PVGIS.
Для літій-залізо-фосфатних (LFP) батарей типове проектне значення глибини розряду становить 90%. Не розраховуйте на основі припущення 100% DoD, оскільки це може поставити під загрозу термін служби.
Термін служби та графік заміни
Літій-залізо-фосфатні батареї можуть досягти 5000–8000 циклів при глибині розряду 80%.. Припускаючи один цикл заряду-розряду на день, це відповідає приблизно 13–21 року. Це менше, ніж номінальний 25-річний термін служби, зазвичай визначений для фотоелектричних модулів. Тому накопичувач енергії може вимагати заміни протягом життєвого циклу системи, і його не слід ігнорувати в розрахунках інвестицій.
Зіставлення вашого проекту з однією з шести серій продуктів
Мобільні сонячні електростанції ZM-Besta доступні в шести серіях потужності від 20 кВт до 200 кВт, всього 24 моделі. Ключові технічні характеристики наведено нижче.
| Серія | Встановлена фотоелектрична потужність | Тип фотоелектричного модуля | Потужність на модуль | Розгорнутий слід | Вага продукту (без накопичувача енергії) | Стандартне накопичення енергії |
| 20 кВт | 15–20 кВт | N-тип TOPCon | 690–720 Вт | 33–39 м × 4 м | 3,8–4,3 т | 40 кВт/год |
| 56 кВт | 40–56 кВт | N-тип TOPCon | 440–460 Вт | 63–85 м × 6 м | 12,5–15 т | 121 кВт/год |
| 75 кВт | 56–77 кВт | N-тип TOPCon | 440–460 Вт | 63–85 м × 6 м | 12–15 т | Додатково, за потребою |
| 150 кВт | 109–152 кВт | N-тип TOPCon | 510–530 Вт | 70–96 м × 12 м | 33–36 т | 261 кВт/год |
| 175 кВт | 133–175 кВт | N-тип TOPCon | 510–530 Вт | 70–96 м × 12 м | 31–34,5 т | Додатково, за потребою |
| 200 кВт | 148–204 кВт | N-тип TOPCon | 580–600 Вт | 85–110 м × 12 м | 31–34 т | Додатково, за потребою |
Загальні технічні характеристики в асортименті продукції:
- Кут установки: 25°
- Кут включення рами: 130°
- Гаряче оцинковане покриття на рамі: ≥55 мкм
- Цинк-алюміній-магнієве покриття на напрямних: ≥275 г/м²
- Час розгортання: ≤30 хвилин
- Вітровість після розгортання: 9 клас
- Стійкість до сольового туману: ≤C5
- Робоча температура: від -20°C до +50°C
- Ступінь захисту в покладеному стані: IP55
- Вихід гібридного інвертора: 380 В/400 В, трифазний, чотирипровідний
- Частота: 50/60 Гц
Чотири поширені помилки підбору розміру, яких слід уникати
Просто додавайте рейтинги обладнання
Додавання номінальної потужності кожного елемента в списку обладнання зазвичай дає оцінку, яка на 30–50% завищена. Не все обладнання працює одночасно, і різниця може призвести до непотрібних системних витрат.
Ігнорування вихідних втрат, пов'язаних з температурою
У пустельних гірських районах із температурою навколишнього середовища 45°C температура задньої панелі фотоелектричного модуля може перевищувати 70°C, знижуючи продуктивність майже на 15%. Вибір розміру системи на основі стандартного рейтингу при 25°C може призвести до нижчого фактичного виходу, ніж очікувалося.
Розмір накопичувача енергії для пікового навантаження
Зберігання енергії становить значну частку загальної вартості системи. Розмір сховища відповідно до пікової потужності означає оплату цілого денного обсягу, щоб покрити пік, який може тривати лише дві години. Правильний підхід полягає в тому, щоб розмір сховища базувався на споживанні енергії вночі.
З огляду на вимоги до транспортування та підйому
Обладнання з розгорнутою площею 110 м × 12 м і вагою 34 т вимагає попередньої перевірки під’їзних шляхів до майданчика, радіуса повороту та вантажопідйомності крана. Тимчасові дороги на видобувних ділянках часто розраховані на легковий транспорт. Якщо не врахувати вимог щодо під’їзду важких транспортних засобів і вимог до розвантаження, обладнання може прибути на місце, але його неможливо розвантажити.
Часті запитання
Q1: Скільки електроенергії може генерувати мобільна сонячна електростанція потужністю 20 кВт за день?
Генерація залежить від місцевих сонячних умов. Припускаючи 4,5 пікових сонячних годин і ефективність системи 0,75-0,8, кожен 1 кВт встановленої фотоелектричної потужності генерує приблизно 3,4-3,6 кВт-год на день. Таким чином, система потужністю 20 кВт генерувала б приблизно 68–72 кВт-год/день. У регіонах з 5,5 піковими сонячними годинами добова генерація може сягати близько 85 кВт·год. Фактичний локальний PVOUT можна запитати за координатами в Глобальний сонячний атлас.
Q2: Чи може система безпосередньо живити навантаження з двигуном?
Так, але потрібно розрахувати пусковий струм. Асинхронний двигун потужністю 22 кВт, який використовує прямий пуск від мережі, може споживати миттєвий струм 110–150 А. Інвертор повинен мати достатню здатність до перевантаження, щоб впоратися з цим запитом. Для двигунів великої потужності рекомендується використовувати пристрій плавного пуску або частотно-регульований привод (VFD), щоб зменшити пусковий струм і пов’язаний з ним стрибок напруги.
Q3: Чи може система працювати без зберігання енергії?
так Для програм, які в основному споживають електроенергію протягом дня, наприклад, насосні станції та операції дроблення, система може працювати без накопичення енергії, з інвертором, що подає електроенергію у відповідь на навантаження. Однак програми, які вимагають резервного живлення вночі або в хмарну погоду, потребують накопичення енергії.
Q4: Чи можна розширити систему?
Модульна конструкція підтримує розширення ємності шляхом додавання та паралельного підключення додаткових блоків. Перед розширенням перевірте максимально дозволену кількість паралельних блоків інвертора та потужність точки підключення. Одного додавання фотоелектричної потужності без модернізації системи розподілу електроенергії може бути недостатньо.
Q5: Як довго обладнання може працювати в середовищі, насиченому сіллю?
Асортимент продукції специфікується з рейтингом стійкості до сольового туману ≤C5 та гарячеоцинкованим покриттям рами ≥55 мкм. Згідно з класифікацією корозії ISO 12944, C5-M відноситься до висококорозійних морських середовищ, включаючи певні прибережні місця в межах 500 м від моря. З таким рівнем захисту та регулярними перевірками система може підтримувати термін служби понад 15 років. Фактичний термін служби все ще залежить від специфічних умов корозії та частоти технічного обслуговування.
Контакти: info@xzbesta.com
