Автономная солнечная система с избыточным размером фотоэлектрической энергии на 200%: когда это становится понятно?

Избыток фотоэлектрических панелей всё чаще используется в проектировании автономных солнечных энергетических систем для улучшения доступности солнечной энергии вне часов пикового облучения. Однако большая фотоэлектрическая панель не означает автоматически более высокую полезную мощность.

Для внесетевого проекта настоящий вопрос не просто в том, поддерживает ли инвертор высокое соотношение постоянного тока и переменного тока. Инженерам необходимо определить, могут ли входные каскады фотоэлектрического модуля, MPPT-каналы, аккумуляторный банк, профиль нагрузки и стратегия резервного обеспечения действительно поглощать и использовать дополнительную солнечную энергию.

Это особенно важно при обсуждении соотношений, приближающихся к 200%.

Что на самом деле означает 200% PV oversizing?

Избыток PV обычно определяет, какую установленную мощность PV составляет по сравнению с мощностью инвертора:

Коэффициент избыточного размера фотоэлектрической энергии = установленная мощность PV / эталонная мощность инвертора

Например, если модули мощностью 18 кВт подключены к инвертору мощностью 12 кВт, он обеспечивает номинальное соотношение постоянного тока/переменного тока:

18 кВт /12 кВт = 150%

Это актуально для проектирования автономных солнечных энергетических систем.

The SD PRO 12 кВт автономный инвертор от SANDISOLARуказывает максимальную входную мощность 18 000 Вт, но также указывает переразмер PV до 200%. Это не следует понимать как безопасное подключение массива мощностью 24 кВт напрямую к инвертору мощностью 12 кВт.

Конфигурация должна сохранять опубликованный лимит входа PV на инверторе.

Пределы входов PV

Параметр	SANDISOLAR SD PRO Справочник
Номинальная мощность инвертора	12 кВт
Максимальная входная мощность PV	18 000 Вт
Максимальное входное напряжение PV	500В
Диапазон напряжений MPPT	90–450В
Стартовое напряжение	90V
Максимальный ток MPPT	30A 30A
Максимальный ток короткого замыкания	44A 44A

Для закупок заявленный процент избыточного размера должен быть подтвержден с точной конфигурацией инвертора и конструкцией строк модуля.

Почему в автономной солнечной системе требуется увеличенный размер фотоэлектрической энергии?

Солнечные модули редко работают на мощности STC в течение дня.

Фактическое производство фотоэлектрических контактов зависит от следующих факторов:

• Температура модуля

• Интенсивность излучения

• Утренний и дневной угол солнца

• Облачность

• Сезонные вариации

• Ориентация модуля

• Пыль и загрязнение

• Потери на кабелях и конверсии

• Частичное затенение

Увеличенный массив может дольше сохранять автономную солнечную энергосистему к полезной рабочей мощности.

Вместо увеличения мощности инвертора выше номинального лимита, оверсайз в первую очередь увеличивает ежедневную доступную энергию.

Типичные стратегии размера

Соотношение PV/инвертора	Типичное применение	Главное преимущество	Основное ограничение
100–110%	Сильное облучение	Низкие инвестиции в постоянный ток	Снижение производства слабого света
120–130%	Жилые автономные системы	Сбалансированный энергетический выход	Умеренное обрезывание
140–150%	Фермы, мастерские, большие склады	Длинное окно зарядки	Более высокий профицит в середине дня
150%	Проектно-специфические приложения	Сильная производительность при низкой радиационности	Требуется детальная электрическая валидация

Самое агрессивное соотношение не всегда является самым экономичным.

Ток MPPT часто становится настоящим ограничивающим фактором

Многие проекты автономных солнечных систем ориентированы на фотоэлектрическую мощность, игнорируя ток.

Современные модули мощностью 550–700 Вт могут работать при относительно высоком токе. Добавление параллельных струн может превысить предел тока MPPT даже при приемлемой общей мощности модуля.

Архитектура SANDISOLAR с двойным MPPT обеспечивает максимальный рабочий ток 30А 30А, что может поддерживать мощные модули при правильной конфигурации строк.

Инженеры должны одновременно проверять четыре параметра:

• Voc: максимальное напряжение в разомкнутой цепи струн

•Vmp: рабочее напряжение струны

•Isc: короткое замыкание

•Имп: рабочий ток

Следующие взаимоотношения имеют решающее значение:

• Струнный Voc для холодной погоды < максимальное PV напряжение инвертора

• Струнный Vmp должен оставаться в рабочем диапазоне MPPT

• Предел входного тока MPPT параллельных струн Imp ≤

• Скорректирован Isc ≤ разрешен ток короткого замыкания MPPT

Вот почему избыток PV нельзя рассчитать только по ваттам.

Ёмкость батареи определяет, сколько дополнительной солнечной энергии полезно

В автономной солнечной системе избыточная фотоэлектрическая энергия нельзя просто экспортировать в энергосеть.

Энергия должна быть:

• Потребляемый активными нагрузками,

• Хранящийся в батарее,

• Используется для управляемых вторичных нагрузок, или

• Ограничены.

Это делает конструкцию батареи центральной для увеличения размера фотоэлектрических батарей.

Сравните три условия эксплуатации

Большая батарея, высокая ночная потребляемость

Увеличение размера ценно, потому что утренняя солнечная энергия доступна для быстрого восстановления SOC батареи.

Высокая дневная нагрузка, умеренная батарея

Применения, такие как водяные насосы, HVAC, мастерские и холодильные установки, могут потреблять фотоэлектрическую энергию напрямую.

Маленькая батарея с низкой нагрузкой в дневное время

Сильное увеличение размера может дать ограниченную пользу, поскольку батарея рано достигает потолка зарядки, и дополнительное производство фотоэлектрического оборудования необходимо сократить.

Оценка батареи должна включать:

• Полезная ёмкость батареи в кВт·ч

• Максимальный зарядный ток

• Максимальный ток разряда

• Ограничения тока BMS

• Глубина разряда

• Необходимая автономия

• Пределы температуры батареи

Платформа SD PRO поддерживает ток разряда батареи до 280 А, что позволяет правильно спроектировать батарейный банк для поддержки требовательных внесеточных нагрузок.

Переразмер фотоэлектрических батарей не решает проблемы пиковой нагрузки

Распространённая ошибка в проектировании — предполагать, что установка большего количества панелей позволит инвертору запустить более крупные двигатели.

Ёмкость фотоэлектрической мощности и способность инвертора — это разные инженерные переменные.

Для таких нагрузок, как:

• Кондиционеры

• Водяные насосы

• Компрессоры

• Холодильники

• Мастерские моторы

автономная солнечная энергетическая система должна проверяться на наличие как постоянного напряжения, так и стартового перенапряжения.

SANDISOLAR рассчитывает на мощность до 2× в режиме вне сети на пять секунд, что даёт дополнительный запас для коротковременных индуктивных нагрузок.

Однако возможность разряда батареи также должна поддерживать этот всплеск.

Резервное копирование генератора изменяет оптимальное соотношение фотоэлектрического напряжения

Увеличение размера фотоэлектрических электроэлектрических систем особенно полезно, когда приоритетом является сокращение времени работы генератора.

SANDISOLAR интегрирует входной порт GEN, что позволяет автономной солнечной энергетической системе объединять:

Резервное копирование аккумуляторов → батарей → → генератора

Большая солнечная батарея может уменьшить запуск генераторов в слабые периоды облучения, но экономическая ценность зависит от стоимости топлива, ёмкости аккумулятора и сезонных солнечных условий.

Двойные выходы переменного тока также могут разделять критические и некритические нагрузки, предотвращая ненужное разрядение батареи со стороны дискреционных нагрузок.

Проверки установки на наличие увеличенного фотоэлектрического массива

Перед вводом в строй проверьте:

•MPPT распределение строк

• Максимальный холодный Voc

• Номинальный ток PV разъёма

• Токовая мощность кабеля постоянного тока

• Падение постоянного напряжения

• Рейтинг изолятора постоянного тока

• Защита от перегрузки

• Устройства защиты от перенапряжения

• Заземление и сцепление

• Инверторная вентиляция

• Настройки связи от батареи и BMS

• Параметры зарядки генератора

Периодический осмотр также должен проверять разъёмы, клеммы, температуру кабеля, загрязнение модуля и поток охлаждающего воздуха.

Когда большой PV Oversizing становится технически логичным?

Сильно увеличенная автономная солнечная система наиболее подходяща, когда:

• Локальное облучение значительно варьируется

• Утренняя и вечерняя генерация важна

• Зимнее производство солнечной энергии относительно низкое

• Аккумулятор обладает достаточной зарядной ёмкостью

• Дневное потребление значительное

• Время работы генератора должно быть минимизировано

• Электрические ограничения MPPT остаются соответствующими

• Стоимость дополнительного модуля ниже, чем значение потерянной энергии или расхода топлива

Менее привлекательно, когда батарея уже заполнена длительное время, дневные нагрузки малы, пространство массива ограничено или дополнительное производство часто ограничивается.

Указывайте полную автономную солнечную систему, а не только коэффициент избыточных размеров

Для проектов SANDISOLAR выбор инверторов начинается с полного энергетического профиля, а не с общего процента постоянного тока/переменного тока.

Перед завершением оформления автономной солнечной системы покупателям следует предоставить:

•PV модуль Voc, Vmp, Isc и Imp

• Предлагаемое количество модулей

• Минимальная температура участка

• Ежедневное потребление энергии

• Максимальная одновременная нагрузка

• Нагрузки на мотор и компрессор

• Напряжение батареи и полезный кВт·ч

• Требуемая длительность резервного копирования

• Доступность генераторов

SANDISOLAR может сопоставить PV-панель, конфигурацию MPPT, требования к ёмкости хранения и нагрузке с фактическими электрическими ограничениями инвертора.

Для автономной солнечной энергетической системы с агрессивным преувеличением размера проектной конфигурации более ценна, чем просто выбор максимального опубликованного процента перерасхода. Предоставление SANDISOLAR технического листа модуля, профиля нагрузки и требований к батареям позволяет оценить конфигурацию системы перед закупкой и установкой.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Что такое избыточный размер фотоэлектрических электростанций в автономной солнечной системе?

Увеличение размера PV означает добавление избыточной ёмкости фотоэлектрических модулей по сравнению с инвертором. Хотя избыток PV позволяет продолжать вырабатывать энергию при условиях низкой освещённости, существуют ограничения для конструкции конечной системы, например, сохранение в пределах диапазона инвертора с точки зрения PV напряжения, тока, MPPT-отслеживания и входной мощности.

Вопрос 2. Позволяет ли коэффициент избыточного размера 200% PV подключить к солнечным панелям вдвое большую номинальную мощность, чем инвертор?

Не обязательно. Максимально допустимый PV массив зависит от инвертора. В таких случаях потенциальный покупатель должен учитывать максимальную входную мощность PV, максимальное DC входное напряжение, диапазон MPPT, рабочий ток и ток короткого замыкания для установления конечного размера фотоэлектрической массива.

Вопрос 3. Какие фотоэлектрические входы представляют интерес для автономной солнечной энергетической системы SANDISOLAR Off-Grid?

К ним относятся Voc, Vmp, Isc и Imp солнечных модулей; максимальное входное PV напряжение инвертора; MPPT (Maximum Power Point Tracking) напряжение и ток; локальная температура; и ток короткого замыкания.

Вопрос 4. Какова цель двойного MPPT-входа для автономного инвертора SANDISOLAR мощностью 12 кВт?

Отдельные MPPT-входы позволяют самостоятельно управлять и контролировать секции струн. Управление отдельными строками полезно в ситуациях, когда условия на разных секциях различаются и, следовательно, различаются. В таких условиях выгодно использовать высокоэффективные модули.

Вопрос 5. Можно ли использовать мощные модули класса 600 Вт в автономной солнечной системе SANDISOLAR Off-Grid?

Их можно установить, если они удовлетворяют инвертору. Мощность модуля не учитывается. Также необходимо проверить рабочий ток, ток короткого замыкания, напряжение струны и распределение MPPT.