คู่มือครอบคลุมเกี่ยวกับการออกแบบและการกำหนดค่าระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัย

ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) สำหรับที่อยู่อาศัยประกอบด้วยโมดูล PV แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน อินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงาน อุปกรณ์วัด และระบบบริหารจัดการตรวจสอบ เป้าหมายของระบบคือการบรรลุความสามารถในการพึ่งพาตนเองด้านพลังงาน ลดต้นทุนพลังงาน ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของพลังงาน การกำหนดค่าระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัยเป็นกระบวนการที่ครอบคลุมซึ่งต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างรอบคอบเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ

I. ภาพรวมของระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัย

ก่อนเริ่มการตั้งค่าระบบ จำเป็นต้องวัดค่าความต้านทานฉนวนไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ระหว่างขั้วอินพุตของแผงโซลาร์เซลล์ (PV) และกราวด์ หากค่าความต้านทานน้อยกว่า U…/30mA (U… หมายถึงแรงดันไฟฟ้าขาออกสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์) จำเป็นต้องดำเนินการต่อสายดินหรือฉนวนเพิ่มเติม

หน้าที่หลักของระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบ PV สำหรับที่อยู่อาศัย ได้แก่:

• การบริโภคเพื่อตนเอง:การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานในครัวเรือน
• การโกนยอดและการเติมหุบเขา:การปรับสมดุลการใช้พลังงานในช่วงเวลาต่างๆ เพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน
• พลังงานสำรอง:ให้พลังงานที่เชื่อถือได้ในช่วงไฟฟ้าดับ
• แหล่งจ่ายไฟฉุกเฉิน:รองรับโหลดวิกฤตระหว่างไฟฟ้าดับ

กระบวนการกำหนดค่าประกอบด้วยการวิเคราะห์ความต้องการพลังงานของผู้ใช้ การออกแบบระบบ PV และระบบจัดเก็บข้อมูล การเลือกส่วนประกอบ การเตรียมแผนการติดตั้ง และการร่างมาตรการการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

II. การวิเคราะห์และวางแผนความต้องการ

การวิเคราะห์ความต้องการพลังงาน

การวิเคราะห์ความต้องการพลังงานโดยละเอียดถือเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งรวมถึง:

• การโหลดโปรไฟล์:การระบุความต้องการพลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ
• การบริโภคประจำวัน:การกำหนดค่าใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยในช่วงกลางวันและกลางคืน
• ราคาค่าไฟฟ้า:การทำความเข้าใจโครงสร้างภาษีศุลกากรเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบเพื่อการประหยัดต้นทุน

กรณีศึกษา

• โปรไฟล์ผู้ใช้:
  • โหลดเชื่อมต่อรวม: 8.2 กิโลวัตต์
  • โหลดวิกฤต: 3.6 กิโลวัตต์
  • การใช้พลังงานในเวลากลางวัน: 10 กิโลวัตต์ชั่วโมง
  • การใช้พลังงานในเวลากลางคืน: 20 กิโลวัตต์ชั่วโมง
• แผนระบบ:
  • ติดตั้งระบบไฮบริดกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ (PV-storage) ที่มีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางวันที่ตอบสนองความต้องการใช้งาน และกักเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่สำหรับใช้งานในเวลากลางคืน ระบบกริดจะทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเสริมเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงานไม่เพียงพอ

• III. การกำหนดค่าระบบและการเลือกส่วนประกอบ

  1. การออกแบบระบบ PV

  • ขนาดระบบ:อ้างอิงจากการใช้งาน 8.2 กิโลวัตต์ของผู้ใช้ และปริมาณการใช้ไฟฟ้า 30 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน ขอแนะนำแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 12 กิโลวัตต์ แผงโซลาร์เซลล์นี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 36 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน เพื่อตอบสนองความต้องการ
  • โมดูล PV:ใช้โมดูลผลึกเดี่ยว 580Wp จำนวน 21 โมดูล ให้มีกำลังการผลิตติดตั้ง 12.18 kWp มั่นใจได้ในการจัดวางที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้รับแสงแดดสูงสุด

  กำลังสูงสุด Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการที่เหมาะสม Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  กระแสไฟฟ้าทำงานที่เหมาะสมที่สุด Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  กระแสไฟฟ้าลัดวงจร Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  ประสิทธิภาพโมดูล [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  ความคลาดเคลื่อนของกำลังขับ	0~+3%
  ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของกำลังสูงสุด[Pmax]	-0.29%/℃
  ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด [Voc]	-0.25%/℃
  ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของกระแสไฟฟ้าลัดวงจร [Isc]	0.045%/℃
  เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน (STC): ความเข้มแสง 1000W/m², อุณหภูมิแบตเตอรี่ 25℃, คุณภาพอากาศ 1.5

  2. ระบบกักเก็บพลังงาน

  • ความจุของแบตเตอรี่:กำหนดค่าระบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LiFePO4) ขนาด 25.6 กิโลวัตต์ชั่วโมง ความจุนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีพลังงานสำรองเพียงพอสำหรับโหลดสำคัญ (3.6 กิโลวัตต์) เป็นเวลาประมาณ 7 ชั่วโมงในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ
  • โมดูลแบตเตอรี่:ใช้การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่สามารถวางซ้อนกันได้ พร้อมตู้มาตรฐาน IP65 สำหรับการติดตั้งทั้งภายในและภายนอกอาคาร แต่ละโมดูลมีกำลังการผลิต 2.56 กิโลวัตต์ชั่วโมง โดยมีโมดูล 10 โมดูลประกอบกันเป็นระบบที่สมบูรณ์

  3. การเลือกอินเวอร์เตอร์

  • อินเวอร์เตอร์ไฮบริด:ใช้อินเวอร์เตอร์ไฮบริดขนาด 10 กิโลวัตต์ พร้อมระบบจัดการพลังงานแสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงานในตัว คุณสมบัติหลักประกอบด้วย:
    • อินพุต PV สูงสุด: 15 กิโลวัตต์
    • เอาต์พุต: 10 กิโลวัตต์สำหรับการทำงานทั้งแบบเชื่อมต่อกับระบบและแบบนอกระบบ
    • การป้องกัน: ระดับ IP65 พร้อมเวลาสลับระหว่างกริดและออฟกริด <10 มิลลิวินาที

  4. การเลือกสายเคเบิล PV

  สาย PV เชื่อมต่อโมดูลโซลาร์เซลล์เข้ากับอินเวอร์เตอร์หรือกล่องรวมสัญญาณ สายเหล่านี้ต้องทนทานต่ออุณหภูมิสูง รังสี UV และสภาพภายนอกอาคาร

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • แกนเดี่ยว รองรับแรงดันไฟ DC 1.5 kV ทนทานต่อรังสี UV และสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม
  • TÜV PV1-F:
    • ยืดหยุ่น ทนไฟ มีช่วงอุณหภูมิกว้าง (-40°C ถึง +90°C)
  • สาย PV UL 4703:
    • ฉนวนสองชั้น เหมาะสำหรับระบบบนหลังคาและพื้นดิน
  • สายเคเบิลโซล่าเซลล์ลอยน้ำ AD8:
    • สามารถจุ่มน้ำได้และกันน้ำ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นหรือในน้ำ
  • สายเคเบิลโซล่าเซลล์แกนอลูมิเนียม:
    • น้ำหนักเบาและคุ้มต้นทุน เหมาะสำหรับการนำไปใช้ในการติดตั้งขนาดใหญ่

  5. การเลือกสายเคเบิลกักเก็บพลังงาน

  สายเคเบิลจัดเก็บเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับอินเวอร์เตอร์ สายเคเบิลเหล่านี้ต้องรองรับกระแสไฟฟ้าสูง มีเสถียรภาพทางความร้อน และรักษาความสมบูรณ์ของไฟฟ้า

  • สายเคเบิล UL10269 และ UL11627:
    • ผนังบางมีฉนวน ทนไฟ และมีขนาดกะทัดรัด
  • สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE:
    • แรงดันไฟฟ้าสูง (สูงถึง 1500V DC) และทนความร้อน
  • สายไฟ DC แรงดันสูง:
    • ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อโมดูลแบตเตอรี่และบัสแรงดันสูง

  ข้อมูลจำเพาะสายเคเบิลที่แนะนำ

  ประเภทสายเคเบิล	รุ่นที่แนะนำ	แอปพลิเคชัน
  สาย PV	EN 50618 H1Z2Z2-K	การเชื่อมต่อโมดูล PV เข้ากับอินเวอร์เตอร์
  สาย PV	สาย PV UL 4703	การติดตั้งบนหลังคาที่ต้องการฉนวนกันความร้อนสูง
  สายเคเบิลกักเก็บพลังงาน	UL10269, UL11627	การเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบกะทัดรัด
  สายเคเบิลเก็บข้อมูลแบบมีฉนวนป้องกัน	สายแบตเตอรี่ป้องกัน EMI	ลดการรบกวนในระบบที่มีความละเอียดอ่อน
  สายไฟแรงสูง	สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE	การเชื่อมต่อกระแสไฟสูงในระบบแบตเตอรี่
  สายเคเบิล PV ลอยน้ำ	สายเคเบิลโซล่าเซลล์ลอยน้ำ AD8	สภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อน้ำหรือมีความชื้น

IV. การรวมระบบ

บูรณาการโมดูล PV ระบบกักเก็บพลังงาน และอินเวอร์เตอร์เข้าในระบบที่สมบูรณ์:

1. ระบบ PV:ออกแบบเค้าโครงโมดูลและรับรองความปลอดภัยของโครงสร้างด้วยระบบการติดตั้งที่เหมาะสม
2. การกักเก็บพลังงาน:ติดตั้งแบตเตอรี่แบบโมดูลาร์พร้อมการบูรณาการ BMS (ระบบจัดการแบตเตอรี่) ที่เหมาะสมเพื่อการตรวจสอบแบบเรียลไทม์
3. อินเวอร์เตอร์ไฮบริด:เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่เข้ากับอินเวอร์เตอร์เพื่อการจัดการพลังงานที่ราบรื่น

V. การติดตั้งและการบำรุงรักษา

การติดตั้ง:

• การประเมินสถานที่:ตรวจสอบหลังคาหรือบริเวณพื้นดินเพื่อดูความเข้ากันได้ของโครงสร้างและการรับแสงแดด
• การติดตั้งอุปกรณ์:ติดตั้งโมดูล PV แบตเตอรี่ และอินเวอร์เตอร์อย่างปลอดภัย
• การทดสอบระบบ:ตรวจสอบการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและดำเนินการทดสอบการทำงาน

การซ่อมบำรุง:

• การตรวจสอบตามปกติ:ตรวจสอบสายเคเบิล โมดูล และอินเวอร์เตอร์ว่ามีการสึกหรอหรือเสียหายหรือไม่
• การทำความสะอาด:ทำความสะอาดโมดูล PV เป็นประจำเพื่อรักษาประสิทธิภาพ
• การตรวจสอบระยะไกล:ใช้เครื่องมือซอฟต์แวร์เพื่อติดตามประสิทธิภาพของระบบและปรับแต่งการตั้งค่า

VI. บทสรุป

ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัยที่ออกแบบมาอย่างดีจะช่วยประหยัดพลังงาน ส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อม และความน่าเชื่อถือของพลังงาน การเลือกสรรส่วนประกอบต่างๆ อย่างพิถีพิถัน เช่น โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน อินเวอร์เตอร์ และสายเคเบิล ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานที่ยาวนานของระบบ การวางแผนที่เหมาะสม

การติดตั้งและการบำรุงรักษาช่วยให้เจ้าของบ้านได้รับประโยชน์สูงสุดจากการลงทุนของตน