Đối với các dự án không nối lưới, câu hỏi đầu tiên hầu như luôn giống nhau: Trạm năng lượng mặt trời di động của tôi cần bao nhiêu năng lượng?
Không có câu trả lời chung cho tất cả. Định mức công suất yêu cầu phải được tính toán chứ không chỉ đơn giản là lựa chọn. Một giả định không chính xác có thể dẫn đến việc làm lại tốn kém: một hệ thống có quy mô nhỏ có thể không hỗ trợ được tải, trong khi một hệ thống quá lớn sẽ dồn vốn vào công suất mà có thể không bao giờ được sử dụng.
Hướng dẫn này chia nhỏ phương pháp định cỡ, cung cấp bảng tham khảo nhanh cho các kịch bản vận hành phổ biến và giải thích lý do tại sao các mô-đun PV, bộ biến tần và bộ lưu trữ năng lượng phải được tính toán riêng.
Bắt đầu bằng cách tính ba giá trị chính
Tiêu thụ năng lượng hàng ngày (kWh/ngày)
Đây là điểm khởi đầu cho tất cả các tính toán kích thước. Điều quan trọng là lượng điện tiêu thụ thực tế trong 24 giờ—không phải tổng xếp hạng trên bảng tên thiết bị hoặc số lượng thiết bị nhân với công suất định mức của chúng.
Có ba cách để ước tính mức tiêu thụ tại chỗ:
- Kiểm tra chỉ số lịch sử của đồng hồ. Đây thường là phương pháp chính xác nhất cho các dự án có kết nối lưới điện hoặc máy phát điện diesel hiện có.
- Tính toán từ danh sách thiết bị. Ước tính mức tiêu thụ năng lượng của từng thiết bị bằng cách nhân công suất định mức với số giờ hoạt động hàng ngày của thiết bị.
- Sử dụng các dự án có thể so sánh làm tài liệu tham khảo.
Phương pháp thứ ba thường được sử dụng cho các lán trại xây dựng hoặc khu khai thác mỏ mới thành lập. Ước tính điển hình của ngành là: Trại xây dựng 30 người: 60–120 kWh/ngày; Trại xây dựng 100 người: 250–400 kWh/ngày.
Công suất đỉnh và hệ số nhu cầu
Công suất cực đại xác định công suất biến tần cần thiết, trong khi mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày xác định công suất PV yêu cầu. Đây là hai thông số khác nhau.
Thiết bị tại chỗ thường không hoạt động đồng thời ở mức đầy tải. Hệ số nhu cầu từ 0,6–0,8 thường được sử dụng trong ước tính kỹ thuật. Giả sử hệ số nhu cầu là 1,0 có thể dẫn đến bộ biến tần quá khổ, khiến công suất dư thừa không được sử dụng trong suốt vòng đời dự án.
Một điều quan trọng cần cân nhắc là thiết bị có động cơ công suất cao, chẳng hạn như máy bơm nước, máy nghiền và thiết bị nâng hạ. Dòng khởi động của chúng phải được tính riêng. Dòng khởi động tức thời của động cơ cảm ứng sử dụng khởi động trực tiếp có thể đạt tới 5–7 lần dòng định mức của nó. Nếu vấn đề này không được giải quyết, ngay cả một biến tần có kích thước phù hợp cũng có thể ngắt chức năng bảo vệ của nó.
Tiêu thụ năng lượng vào ban đêm tính theo phần trăm sử dụng hàng ngày
Con số này xác định cấu hình lưu trữ năng lượng. Đối với những khu trại hầu như không có người sử dụng vào ban ngày nhưng tiêu thụ lượng điện đáng kể vào ban đêm, lượng điện tiêu thụ vào ban đêm thường có thể vượt quá 50% lượng điện sử dụng hàng ngày. Đối với các trạm bơm hoạt động chủ yếu vào ban ngày thì tỷ lệ vào ban đêm có thể dưới 20%.
Tỷ lệ chia sẻ ban đêm càng thấp thì càng có nhiều dung lượng lưu trữ đóng vai trò là chức năng bổ sung. Tỷ lệ chia sẻ càng cao thì việc lưu trữ năng lượng càng quan trọng đối với toàn bộ hệ thống.
Tham khảo nguồn nhanh cho các tình huống vận hành phổ biến
Bảng sau đây tóm tắt các phạm vi điển hình cho sáu tình huống vận hành phổ biến. Những số liệu này dựa trên kinh nghiệm trong ngành; yêu cầu thực tế của dự án phải được xác minh dựa trên danh sách tải.
| Kịch bản vận hành | Tiêu thụ năng lượng hàng ngày (kWh) | Công suất cực đại (kW) | Tiêu thụ vào ban đêm | Công suất PV được đề xuất | Lưu trữ năng lượng được đề xuất |
| Trại xây dựng 30 người | 60–120 | 15–25 | 50%–60% | dòng 20 kW | 40 kWh |
| Trại xây dựng 100 người | 250–400 | 50–70 | 50%–60% | Dòng 56–75 kW | 121 kWh |
| Hai máy bơm thoát nước 22 kW (một hoạt động, một dự phòng) | 200–300 | 40–50 | Dưới 20% | dòng 56 kW | Tùy chọn, theo yêu cầu |
| Đèn trang web 12 × 400 W (10 giờ vào ban đêm) | 50 | 5 | 100% | dòng 20 kW | 40 kWh |
| Trạm gốc viễn thông (hoạt động 24/7) | 60–90 | 3–5 | 100% | dòng 20 kW | 40 kWh |
| Máy hàn, thiết bị cắt và dụng cụ điện nhỏ | 80–150 | 20–40 | Khoảng 30% | dòng 56 kW | Tùy chọn, theo yêu cầu |
Để sử dụng bảng này, trước tiên hãy xác định kịch bản vận hành và kiểm tra xem phạm vi nào phù hợp với mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày. Nếu công suất đỉnh và mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày liên quan đến các kích cỡ hệ thống khác nhau, hãy sử dụng mức công suất cao hơn làm điểm bắt đầu, sau đó xác minh xem công suất PV có đủ hay không.
Tại sao mô-đun PV, bộ biến tần và bộ lưu trữ năng lượng phải có kích thước riêng biệt
Tỷ lệ DC/AC: Công suất PV thường cao hơn đầu ra định mức của biến tần
Đầu ra của mô-đun PV được đánh giá trong các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn: nhiệt độ mô-đun là 25°C, độ bức xạ 1.000 W/m2 và hệ số khối không khí là AM1,5. Khi nhiệt độ tấm nền mô-đun đạt tới 65°C tại chỗ, các mô-đun silicon tinh thể có hệ số nhiệt độ -0,3%/°C có thể bị giảm sản lượng khoảng 12%–14%.
Nếu công suất quang điện và đầu ra định mức của biến tần khớp với tỷ lệ 1:1, hệ thống có thể không đạt được công suất định mức của biến tần trong thời điểm nóng nhất trong ngày, khiến một số công suất của biến tần không được sử dụng đúng mức.
Thông lệ phổ biến trong ngành là định cỡ công suất PV đã lắp đặt ở mức 1,1–1,3 lần công suất định mức của biến tần. Tỷ lệ này được gọi là tỷ lệ DC/AC. Nó không phải là một đánh giá tăng cao; nó giúp tận dụng tốt hơn bức xạ mặt trời sẵn có.
Cách tính dung lượng lưu trữ năng lượng
Khả năng lưu trữ năng lượng phụ thuộc vào mức tiêu thụ điện vào ban đêm và độ sâu xả cho phép (DoD).
| Tiêu thụ vào ban đêm như một phần của việc sử dụng hàng ngày | Cần lưu trữ cho 100 kWh/ngày tiêu thụ | Mô tả |
| 20% | Xấp xỉ. 22–25 kWh | Chỉ bao gồm ánh sáng buổi tối và thông tin liên lạc, giả sử độ sâu xả 90% |
| 40% | Xấp xỉ. 45–50 kWh | Bao gồm tải sản xuất phụ trợ vào buổi tối |
| 60% | Xấp xỉ. 67–75 kWh | Dành cho các tình huống hoạt động suốt ngày đêm, với công suất bổ sung dành riêng cho những ngày nhiều mây hoặc mưa |
| 100% (trạm gốc viễn thông) | Xấp xỉ. 110–120 kWh | Cần xem xét thiết kế cho 2–3 ngày nhiều mây hoặc mưa liên tiếp |
Việc tính toán có thể được biểu diễn dưới dạng:
Dung lượng lưu trữ năng lượng = Mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày × Tỷ lệ tiêu thụ vào ban đêm ` Độ sâu xả × Hệ số dự trữ khi trời nhiều mây (1,0–1,3)
Hệ số dư thừa có thể được xác minh dựa trên dữ liệu khí tượng địa phương bằng cách sử dụng mô-đun hệ thống không nối lưới của JRC PVGIS.
Đối với pin lithium iron phosphate (LFP), giá trị thiết kế độ sâu xả điển hình là 90%. Không tính toán dựa trên giả định 100% DoD, vì điều này có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của vòng đời.
Vòng đời và lịch trình thay thế
Pin lithium sắt photphat có thể đạt được 5.000–8.000 chu kỳ ở độ sâu xả 80%. Giả sử một chu kỳ sạc-xả mỗi ngày, thời gian này tương ứng với khoảng 13–21 năm. Thời gian này ngắn hơn tuổi thọ danh nghĩa 25 năm thường được quy định cho mô-đun PV. Do đó, việc lưu trữ năng lượng có thể yêu cầu thay thế trong suốt vòng đời của hệ thống và không nên bỏ qua khi tính toán đầu tư.
Kết hợp dự án của bạn với một trong sáu dòng sản phẩm
Các trạm năng lượng mặt trời di động của ZM-Besta có sẵn sáu dòng điện, từ 20 kW đến 200 kW, với tổng cộng 24 mẫu. Thông số kỹ thuật chính được liệt kê dưới đây.
| loạt | Công suất PV đã lắp đặt | Loại mô-đun PV | Công suất mỗi mô-đun | Dấu chân đã triển khai | Trọng lượng sản phẩm (Không bao gồm lưu trữ năng lượng) | Lưu trữ năng lượng tiêu chuẩn |
| 20 kW | 15–20 kW | TOPCon loại N | 690–720 W | 33–39 m × 4 m | 3,8–4,3 tấn | 40 kWh |
| 56 kW | 40–56 kW | TOPCon loại N | 440–460 W | 63–85 m × 6 m | 12,5–15 tấn | 121 kWh |
| 75 kW | 56–77 kW | TOPCon loại N | 440–460 W | 63–85 m × 6 m | 12–15 phút | Tùy chọn, theo yêu cầu |
| 150 kW | 109–152 kW | TOPCon loại N | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 33–36 phút | 261 kWh |
| 175 kW | 133–175 kW | TOPCon loại N | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 31–34,5 tấn | Tùy chọn, theo yêu cầu |
| 200 kW | 148–204 kW | TOPCon loại N | 580–600 W | 85–110 m × 12 m | 31–34 phút | Tùy chọn, theo yêu cầu |
Thông số chung của các dòng sản phẩm:
- Góc lắp đặt: 25°
- Góc bao gồm khung: 130°
- Lớp mạ kẽm nhúng nóng trên khung: ≥55 μm
- Lớp phủ kẽm-nhôm-magiê trên ray dẫn hướng: ≥275 g/m2
- Thời gian triển khai: 30 phút
- Sức cản gió sau khi triển khai: Cấp 9
- Khả năng chống phun muối: ≤C5
- Nhiệt độ hoạt động: -20°C đến +50°C
- Xếp hạng bảo vệ trong cấu hình xếp gọn: IP55
- Đầu ra biến tần hybrid: 380 V/400 V, ba pha, bốn dây
- Tần số: 50/60 Hz
Bốn sai lầm về kích thước phổ biến cần tránh
Đơn giản chỉ cần thêm xếp hạng bảng tên thiết bị
Việc cộng công suất định mức của mọi hạng mục trong danh sách thiết bị thường tạo ra ước tính quá cao từ 30%–50%. Không phải tất cả các thiết bị đều hoạt động đồng thời và sự khác biệt có thể chuyển trực tiếp thành chi phí hệ thống không cần thiết.
Bỏ qua tổn thất đầu ra liên quan đến nhiệt độ
Ở các khu vực khai thác sa mạc có nhiệt độ môi trường xung quanh là 45°C, nhiệt độ tấm nền mô-đun PV có thể vượt quá 70°C, làm giảm sản lượng gần 15%. Định cỡ hệ thống dựa trên xếp hạng tiêu chuẩn ở 25°C có thể dẫn đến sản lượng thực tế thấp hơn mong đợi.
Định cỡ lưu trữ năng lượng cho tải cao điểm
Lưu trữ năng lượng chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng chi phí hệ thống. Định cỡ dung lượng lưu trữ theo công suất cao nhất có nghĩa là trả tiền cho dung lượng lưu trữ cả ngày để đáp ứng mức cao nhất có thể chỉ xảy ra trong hai giờ. Cách tiếp cận đúng là xác định kích thước lưu trữ dựa trên mức tiêu thụ năng lượng vào ban đêm.
Xem xét các yêu cầu về vận chuyển và nâng hạ
Thiết bị có diện tích triển khai 110 m × 12 m và trọng lượng 34 tấn yêu cầu kiểm tra trước đường vào công trường, bán kính quay vòng và khả năng nâng của cần cẩu. Đường tạm tại các khu khai thác thường được thiết kế cho các phương tiện hạng nhẹ. Nếu các yêu cầu về tiếp cận và dỡ hàng của phương tiện hạng nặng bị bỏ qua, thiết bị có thể đến địa điểm nhưng không thể dỡ hàng.
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Một trạm năng lượng mặt trời di động 20 kW có thể tạo ra bao nhiêu điện mỗi ngày?
Thế hệ phụ thuộc vào điều kiện năng lượng mặt trời địa phương. Giả sử có 4,5 giờ nắng cao điểm và hiệu suất hệ thống là 0,75–0,8 thì mỗi 1 kW công suất quang điện được lắp đặt sẽ tạo ra khoảng 3,4–3,6 kWh mỗi ngày. Do đó, hệ thống 20 kW sẽ tạo ra khoảng 68–72 kWh/ngày. Ở những khu vực có 5,5 giờ nắng cao điểm, sản lượng điện hàng ngày có thể đạt khoảng 85 kWh. Có thể truy vấn PVOUT cục bộ thực tế bằng tọa độ trong Atlas năng lượng mặt trời toàn cầu.
Câu hỏi 2: Hệ thống có thể cấp nguồn trực tiếp cho các tải truyền động bằng động cơ không?
Có, nhưng phải tính toán dòng điện khởi động. Động cơ cảm ứng 22 kW sử dụng khởi động trực tiếp có thể tạo ra dòng điện tức thời 110–150 A. Bộ biến tần phải có đủ khả năng quá tải để đáp ứng nhu cầu này. Đối với động cơ công suất cao, nên sử dụng bộ khởi động mềm hoặc bộ truyền động biến tần (VFD) để giảm dòng điện khởi động và sự đột biến điện liên quan.
Câu 3: Hệ thống có thể hoạt động mà không cần lưu trữ năng lượng không?
Vâng. Đối với các ứng dụng chủ yếu tiêu thụ điện vào ban ngày, chẳng hạn như trạm bơm và hoạt động nghiền, hệ thống có thể hoạt động mà không cần lưu trữ năng lượng, với bộ biến tần cung cấp điện để đáp ứng với tải. Tuy nhiên, các ứng dụng yêu cầu nguồn điện dự phòng vào ban đêm hoặc khi trời nhiều mây thì cần có bộ lưu trữ năng lượng.
Q4: Hệ thống có thể mở rộng được không?
Thiết kế mô-đun hỗ trợ mở rộng công suất bằng cách bổ sung và kết nối song song các thiết bị bổ sung. Trước khi mở rộng, hãy kiểm tra số lượng thiết bị song song tối đa được phép của biến tần và công suất của điểm kết nối. Chỉ bổ sung công suất quang điện mà không nâng cấp hệ thống phân phối điện có thể là không đủ.
Câu 5: Thiết bị có thể hoạt động trong môi trường nhiều muối trong bao lâu?
Phạm vi sản phẩm được chỉ định với mức chống phun muối ≤C5 và lớp phủ khung mạ kẽm nhúng nóng ≥55 μm. Theo phân loại ăn mòn ISO 12944, C5-M đề cập đến môi trường biển có tính ăn mòn cao, bao gồm các vị trí ven biển nhất định trong phạm vi 500 m tính từ biển. Với mức độ bảo vệ này và việc kiểm tra thường xuyên, hệ thống có thể hỗ trợ thời gian sử dụng hơn 15 năm. Tuổi thọ sử dụng thực tế vẫn phụ thuộc vào điều kiện ăn mòn ở từng địa điểm cụ thể và tần suất bảo trì.
Liên hệ: info@xzbesta.com
