คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการออกแบบและกำหนดค่าระบบจัดเก็บ PV สำหรับที่อยู่อาศัย

ระบบจัดเก็บไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัย (PV) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโมดูล PV, แบตเตอรี่เก็บพลังงาน, อินเวอร์เตอร์จัดเก็บ, อุปกรณ์วัดแสง และระบบการจัดการการตรวจสอบ เป้าหมายคือการบรรลุการพึ่งพาตนเองด้านพลังงาน ลดต้นทุนด้านพลังงาน ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน และปรับปรุงความน่าเชื่อถือด้านพลังงาน การกำหนดค่าระบบจัดเก็บ PV สำหรับที่อยู่อาศัยเป็นกระบวนการที่ครอบคลุมซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ

I. ภาพรวมของระบบจัดเก็บ PV สำหรับที่อยู่อาศัย

ก่อนที่จะเริ่มการตั้งค่าระบบ จำเป็นต้องวัดความต้านทานของฉนวน DC ระหว่างขั้วต่ออินพุตอาร์เรย์ PV และกราวด์ หากความต้านทานน้อยกว่า U…/30mA (U… หมายถึงแรงดันเอาต์พุตสูงสุดของอาร์เรย์ PV) จะต้องดำเนินมาตรการการต่อลงดินหรือฉนวนเพิ่มเติม

หน้าที่หลักของระบบจัดเก็บ PV สำหรับที่พักอาศัย ได้แก่:

• การบริโภคด้วยตนเอง: การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานในครัวเรือน
• การโกนสูงสุดและการเติมเต็มหุบเขา: ปรับสมดุลการใช้พลังงานในช่วงเวลาต่างๆ เพื่อประหยัดต้นทุนพลังงาน
• พลังสำรอง: ให้พลังงานที่เชื่อถือได้ในช่วงไฟดับ
• แหล่งจ่ายไฟฉุกเฉิน: รองรับโหลดที่สำคัญระหว่างความล้มเหลวของกริด

กระบวนการกำหนดค่าประกอบด้วยการวิเคราะห์ความต้องการพลังงานของผู้ใช้ การออกแบบ PV และระบบจัดเก็บข้อมูล การเลือกส่วนประกอบ การเตรียมแผนการติดตั้ง และการสรุปมาตรการการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

ครั้งที่สอง การวิเคราะห์และการวางแผนอุปสงค์

การวิเคราะห์ความต้องการพลังงาน

การวิเคราะห์ความต้องการพลังงานโดยละเอียดเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งรวมถึง:

• โหลดโปรไฟล์: การระบุความต้องการพลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ
• การบริโภคประจำวัน: การกำหนดปริมาณการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยทั้งกลางวันและกลางคืน
• ราคาค่าไฟฟ้า: ทำความเข้าใจโครงสร้างภาษีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบให้ประหยัดต้นทุน

กรณีศึกษา

• โปรไฟล์ผู้ใช้:
  • โหลดที่เชื่อมต่อทั้งหมด: 8.2 kW
  • โหลดวิกฤติ: 3.6 กิโลวัตต์
  • การใช้พลังงานในเวลากลางวัน: 10 kWh
  • การใช้พลังงานตอนกลางคืน: 20 kWh
• แผนระบบ:
  • ติดตั้งระบบไฮบริดการจัดเก็บ PV พร้อมการสร้าง PV ในเวลากลางวันที่ตอบสนองความต้องการโหลด และการจัดเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้ในเวลากลางคืน กริดทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเสริมเมื่อ PV และพื้นที่จัดเก็บไม่เพียงพอ

• ที่สาม การกำหนดค่าระบบและการเลือกส่วนประกอบ

  1. การออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์

  • ขนาดระบบ: อิงจากโหลด 8.2 kW ของผู้ใช้และการบริโภครายวันที่ 30 kWh แนะนำให้ใช้อาร์เรย์ PV ขนาด 12 kW อาร์เรย์นี้สามารถสร้างพลังงานได้ประมาณ 36 kWh ต่อวันเพื่อตอบสนองความต้องการ
  • โมดูลพีวี: ใช้โมดูลคริสตัลเดี่ยว 580Wp จำนวน 21 โมดูล โดยมีกำลังการผลิตติดตั้งที่ 12.18 kWp ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการจัดเรียงอย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้รับแสงแดดสูงสุด

  กำลังสูงสุด Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการที่เหมาะสมที่สุด Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  กระแสไฟในการทำงานที่เหมาะสมที่สุด [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
  กระแสไฟลัดวงจร Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  ประสิทธิภาพของโมดูล [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  ความทนทานต่อกำลังไฟฟ้าขาออก	0~+3%
  ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของกำลังสูงสุด [Pmax]	-0.29%/℃
  ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด [Voc]	-0.25%/℃
  ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของกระแสลัดวงจร [Isc]	0.045%/℃
  เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน (STC): ความเข้มของแสง 1000W/m² อุณหภูมิแบตเตอรี่ 25°C คุณภาพอากาศ 1.5

  2. ระบบกักเก็บพลังงาน

  • ความจุของแบตเตอรี่: กำหนดค่าระบบแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) ขนาด 25.6 kWh ความจุนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสำรองข้อมูลที่เพียงพอสำหรับโหลดวิกฤต (3.6 กิโลวัตต์) เป็นเวลาประมาณ 7 ชั่วโมงในระหว่างที่ไฟดับ
  • โมดูลแบตเตอรี่: ใช้การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่วางซ้อนกันได้พร้อมกรอบป้องกันระดับ IP65 สำหรับการติดตั้งภายใน/ภายนอกอาคาร แต่ละโมดูลมีกำลังการผลิต 2.56 kWh โดยมี 10 โมดูลที่สร้างระบบที่สมบูรณ์

  3. การเลือกอินเวอร์เตอร์

  • อินเวอร์เตอร์ไฮบริด: ใช้อินเวอร์เตอร์ไฮบริดขนาด 10 kW พร้อมความสามารถในการจัดการ PV และที่เก็บข้อมูลในตัว คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่ :
    • อินพุต PV สูงสุด: 15 กิโลวัตต์
    • เอาท์พุต: 10 kW สำหรับทั้งการทำงานแบบผูกกริดและนอกกริด
    • การป้องกัน: ระดับ IP65 พร้อมเวลาในการสลับกริดออฟกริด <10 ms

  4. การเลือกสายเคเบิล PV

  สายเคเบิล PV เชื่อมต่อโมดูลแสงอาทิตย์เข้ากับอินเวอร์เตอร์หรือกล่องรวม พวกเขาจะต้องทนต่ออุณหภูมิสูง แสงยูวี และสภาพกลางแจ้ง

  • ห้องน้ำในตัว 50618 H1Z2Z2-K:
    • แกนเดี่ยว ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 1.5 kV DC พร้อมทนต่อรังสี UV และสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม
  • ตูฟ PV1-F:
    • ยืดหยุ่น ไม่ลามไฟ พร้อมช่วงอุณหภูมิกว้าง (-40°C ถึง +90°C)
  • สายไฟ PV UL 4703:
    • ฉนวนสองชั้น เหมาะสำหรับระบบบนชั้นดาดฟ้าและแบบติดตั้งภาคพื้นดิน
  • AD8 เคเบิลพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ:
    • จุ่มใต้น้ำและกันน้ำได้ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือในน้ำ
  • สายเคเบิลพลังงานแสงอาทิตย์แกนอลูมิเนียม:
    • น้ำหนักเบาและคุ้มค่า ใช้ในการติดตั้งขนาดใหญ่

  5. การเลือกสายเคเบิลจัดเก็บพลังงาน

  สายเคเบิลจัดเก็บเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับอินเวอร์เตอร์ พวกเขาจะต้องรับมือกับกระแสสูง ให้ความเสถียรทางความร้อน และรักษาความสมบูรณ์ทางไฟฟ้า

  • สายเคเบิล UL10269 และ UL11627:
    • ผนังบางหุ้มฉนวน หน่วงไฟ และมีขนาดกะทัดรัด
  • สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE:
    • ไฟฟ้าแรงสูง (สูงถึง 1500V DC) และความต้านทานความร้อน
  • สายไฟ DC ไฟฟ้าแรงสูง:
    • ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อโมดูลแบตเตอรี่และบัสไฟฟ้าแรงสูง

  ข้อมูลจำเพาะของสายเคเบิลที่แนะนำ

  ประเภทสายเคเบิล	รุ่นแนะนำ	แอปพลิเคชัน
  สายพีวี	ห้องน้ำในตัว 50618 H1Z2Z2-K	การเชื่อมต่อโมดูล PV เข้ากับอินเวอร์เตอร์
  สายพีวี	สายไฟ PV UL 4703	การติดตั้งบนชั้นดาดฟ้าที่ต้องการฉนวนสูง
  สายเคเบิลเก็บพลังงาน	ยูแอล 10269, ยูแอล 11627	การเชื่อมต่อแบตเตอรี่ขนาดกะทัดรัด
  สายเคเบิลจัดเก็บข้อมูลแบบมีฉนวน	สายเคเบิลแบตเตอรี่ป้องกัน EMI	ลดการรบกวนในระบบที่มีความละเอียดอ่อน
  สายไฟฟ้าแรงสูง	สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE	การเชื่อมต่อกระแสสูงในระบบแบตเตอรี่
  สายไฟ PV แบบลอยตัว	AD8 เคเบิลพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ	สภาพแวดล้อมที่เปียกน้ำหรือชื้น

IV. บูรณาการระบบ

ผสานรวมโมดูล PV การจัดเก็บพลังงาน และอินเวอร์เตอร์ให้เป็นระบบที่สมบูรณ์:

1. ระบบพีวี: ออกแบบโครงร่างโมดูลและรับรองความปลอดภัยของโครงสร้างด้วยระบบการติดตั้งที่เหมาะสม
2. การจัดเก็บพลังงาน: ติดตั้งแบตเตอรี่โมดูลาร์ที่มีการบูรณาการ BMS (Battery Management System) ที่เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์
3. อินเวอร์เตอร์ไฮบริด: เชื่อมต่ออาร์เรย์ PV และแบตเตอรี่เข้ากับอินเวอร์เตอร์เพื่อการจัดการพลังงานที่ราบรื่น

V. การติดตั้งและบำรุงรักษา

การติดตั้ง:

• การประเมินไซต์: ตรวจสอบหลังคาหรือพื้นที่พื้นดินเพื่อดูความเข้ากันได้ของโครงสร้างและการสัมผัสแสงแดด
• การติดตั้งอุปกรณ์: ติดตั้งโมดูล PV แบตเตอรี่ และอินเวอร์เตอร์อย่างแน่นหนา
• การทดสอบระบบ: ตรวจสอบการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและทำการทดสอบการทำงาน

การซ่อมบำรุง:

• การตรวจสอบตามปกติ: ตรวจสอบสายเคเบิล โมดูล และอินเวอร์เตอร์ว่ามีการสึกหรอหรือชำรุดหรือไม่
• การทำความสะอาด: ทำความสะอาดโมดูล PV เป็นประจำเพื่อรักษาประสิทธิภาพ
• การตรวจสอบระยะไกล: ใช้เครื่องมือซอฟต์แวร์เพื่อติดตามประสิทธิภาพของระบบและปรับการตั้งค่าให้เหมาะสม

วี. บทสรุป

ระบบจัดเก็บ PV สำหรับที่อยู่อาศัยที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีช่วยประหยัดพลังงาน ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม และความน่าเชื่อถือด้านพลังงาน การเลือกส่วนประกอบอย่างระมัดระวัง เช่น โมดูล PV แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน อินเวอร์เตอร์ และสายเคเบิล ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบ โดยปฏิบัติตามการวางแผนที่ถูกต้อง

ระเบียบวิธีในการติดตั้งและบำรุงรักษา เจ้าของบ้านสามารถเพิ่มประโยชน์สูงสุดจากการลงทุนของตนได้