คู่มือครอบคลุมเกี่ยวกับการออกแบบและการกำหนดค่าระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบ PV สำหรับที่อยู่อาศัย

ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่พักอาศัยประกอบด้วยโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน อินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงาน อุปกรณ์วัด และระบบจัดการการตรวจสอบ โดยมีเป้าหมายเพื่อให้เกิดความเพียงพอของพลังงาน ลดต้นทุนพลังงาน ลดการปล่อยคาร์บอน และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของพลังงาน การกำหนดค่าระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่พักอาศัยเป็นกระบวนการที่ครอบคลุมซึ่งต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีประสิทธิภาพและเสถียร

I. ภาพรวมของระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัย

ก่อนเริ่มการตั้งค่าระบบ จำเป็นต้องวัดค่าความต้านทานฉนวน DC ระหว่างขั้วอินพุตของแผงโซลาร์เซลล์และกราวด์ หากค่าความต้านทานน้อยกว่า U…/30mA (U… หมายถึงแรงดันไฟฟ้าขาออกสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์) จะต้องดำเนินการต่อสายดินหรือฉนวนเพิ่มเติม

หน้าที่หลักของระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบ PV สำหรับที่อยู่อาศัย ได้แก่:

• การบริโภคเพื่อตนเอง:การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อตอบสนองต่อความต้องการพลังงานในครัวเรือน
• การโกนยอดและการเติมหุบเขา:การปรับสมดุลการใช้พลังงานในช่วงเวลาต่างๆ เพื่อประหยัดต้นทุนด้านพลังงาน
• เครื่องสำรองไฟ:ให้พลังงานที่เชื่อถือได้ในช่วงไฟดับ
• แหล่งจ่ายไฟฟ้าฉุกเฉิน:รองรับโหลดวิกฤตในระหว่างความล้มเหลวของระบบไฟฟ้า

กระบวนการกำหนดค่าประกอบไปด้วยการวิเคราะห์ความต้องการพลังงานของผู้ใช้ การออกแบบระบบ PV และระบบจัดเก็บข้อมูล การเลือกส่วนประกอบ การเตรียมแผนการติดตั้ง และการวางโครงร่างมาตรการการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

II. การวิเคราะห์และวางแผนความต้องการ

การวิเคราะห์ความต้องการพลังงาน

การวิเคราะห์ความต้องการพลังงานโดยละเอียดถือเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งรวมถึง:

• โหลดโปรไฟล์:การระบุความต้องการพลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ
• การบริโภคประจำวัน:การกำหนดปริมาณการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยในช่วงกลางวันและกลางคืน
• อัตราค่าไฟฟ้า:การเข้าใจโครงสร้างภาษีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบเพื่อการประหยัดต้นทุน

กรณีศึกษา

• โปรไฟล์ผู้ใช้:
  • โหลดเชื่อมต่อรวม: 8.2 กิโลวัตต์
  • โหลดวิกฤต: 3.6 กิโลวัตต์
  • อัตราการใช้พลังงานในเวลากลางวัน : 10 kWh
  • การใช้พลังงานในเวลากลางคืน: 20 kWh
• แผนระบบ:
  • ติดตั้งระบบไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางวันที่ตอบสนองความต้องการโหลดและเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้ในเวลากลางคืน กริดทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเสริมเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์และระบบเก็บพลังงานไม่เพียงพอ

• III. การกำหนดค่าระบบและการเลือกส่วนประกอบ

  1. การออกแบบระบบโซลาร์เซลล์

  • ขนาดระบบ:โดยอิงจากโหลด 8.2 กิโลวัตต์ของผู้ใช้และการบริโภค 30 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน แนะนำให้ใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 12 กิโลวัตต์ แผงโซลาร์เซลล์นี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 36 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวันเพื่อตอบสนองความต้องการ
  • โมดูล PV:ใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบผลึกเดี่ยว 580Wp จำนวน 21 แผง ทำให้มีกำลังการผลิตติดตั้ง 12.18 kWp มั่นใจได้ว่าจะได้รับแสงแดดสูงสุด

  กำลังไฟฟ้าสูงสุด 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) 25.6 กิโลวัตต์ชั่วโมง ความจุนี้ช่วยให้มีพลังงานสำรองเพียงพอสำหรับโหลดที่สำคัญ (3.6 กิโลวัตต์) เป็นเวลาประมาณ 7 ชั่วโมงในระหว่างไฟดับ
  • โมดูลแบตเตอรี่:ใช้การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่สามารถวางซ้อนกันได้พร้อมตู้หุ้มที่ได้รับการจัดอันดับ IP65 สำหรับการติดตั้งภายใน/ภายนอกอาคาร โดยแต่ละโมดูลมีกำลังการผลิต 2.56 กิโลวัตต์ชั่วโมง โดยมีโมดูล 10 ชุดประกอบเป็นระบบที่สมบูรณ์

  3. การเลือกอินเวอร์เตอร์

  • ไฮบริดอินเวอร์เตอร์:ใช้อินเวอร์เตอร์ไฮบริด 10 กิโลวัตต์พร้อมความสามารถในการจัดการ PV และการจัดเก็บแบบรวม คุณสมบัติหลัก ได้แก่:
    • อินพุต PV สูงสุด: 15 กิโลวัตต์
    • เอาต์พุต: 10 กิโลวัตต์สำหรับการทำงานทั้งแบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายและแบบนอกโครงข่าย
    • การป้องกัน: ระดับ IP65 พร้อมเวลาสลับระหว่างกริดและออฟกริดน้อยกว่า 10 มิลลิวินาที

  4. การเลือกสายเคเบิล PV

  สายเคเบิล PV เชื่อมต่อโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับอินเวอร์เตอร์หรือกล่องรวมสัญญาณ สายเคเบิลต้องทนต่ออุณหภูมิสูง แสงยูวี และสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง

  • เอ็น 50618 H1Z2Z2-K:
    • แกนเดียว รองรับแรงดันไฟฟ้า DC 1.5 kV ทนทานต่อรังสี UV และสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม
  • TÜV PV1-F:
    • ยืดหยุ่น ทนไฟ มีช่วงอุณหภูมิกว้าง (-40°C ถึง +90°C)
  • สาย PV UL 4703:
    • ฉนวนสองชั้น เหมาะสำหรับระบบบนหลังคาและติดพื้น
  • สายเคเบิลโซล่าเซลล์ลอยน้ำ AD8:
    • สามารถจุ่มน้ำได้และกันน้ำ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นหรือในน้ำ
  • สายไฟโซล่าเซลล์แกนอลูมิเนียม:
    • น้ำหนักเบาและคุ้มต้นทุน ใช้ในการติดตั้งขนาดใหญ่

  5. การเลือกสายเคเบิลสำหรับจัดเก็บพลังงาน

  สายไฟสำหรับจัดเก็บจะเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับอินเวอร์เตอร์ โดยสายไฟจะต้องสามารถรองรับกระแสไฟฟ้าสูงได้ ให้ความเสถียรทางความร้อน และรักษาความสมบูรณ์ของระบบไฟฟ้า

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

  ข้อมูลจำเพาะสายเคเบิลที่แนะนำ

  ประเภทสายเคเบิล	รุ่นที่แนะนำ	แอปพลิเคชัน
  สายไฟฟ้าโซล่าเซลล์	เอ็น 50618 H1Z2Z2-K	การเชื่อมต่อโมดูล PV เข้ากับอินเวอร์เตอร์
  สายไฟฟ้าโซล่าเซลล์	สาย PV UL 4703	การติดตั้งบนหลังคาที่ต้องการฉนวนกันความร้อนสูง
  สายเคเบิลเก็บพลังงาน	เลขที่ 10269, เลขที่ 11627	การเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบกะทัดรัด
  สายเคเบิลเก็บข้อมูลแบบมีฉนวนป้องกัน	สายแบตเตอรี่ป้องกัน EMI	ลดการรบกวนในระบบที่มีความละเอียดอ่อน
  สายไฟแรงสูง	สายไฟหุ้มฉนวน XLPE	การเชื่อมต่อกระแสไฟสูงในระบบแบตเตอรี่
  สาย PV ลอยน้ำ	สายเคเบิลโซล่าเซลล์ลอยน้ำ AD8	สภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อน้ำหรือมีความชื้น

IV. การรวมระบบ

บูรณาการโมดูล PV, การจัดเก็บพลังงาน และอินเวอร์เตอร์เข้าในระบบที่สมบูรณ์:

1. ระบบโซล่าเซลล์:ออกแบบเค้าโครงโมดูลและรับรองความปลอดภัยของโครงสร้างด้วยระบบการติดตั้งที่เหมาะสม
2. การกักเก็บพลังงาน:ติดตั้งแบตเตอรี่โมดูลาร์พร้อมการรวม BMS (ระบบจัดการแบตเตอรี่) ที่เหมาะสมเพื่อการตรวจสอบแบบเรียลไทม์
3. ไฮบริดอินเวอร์เตอร์:เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่เข้ากับอินเวอร์เตอร์เพื่อการจัดการพลังงานที่ราบรื่น

5. การติดตั้งและการบำรุงรักษา

การติดตั้ง:

• การประเมินสถานที่ตรวจสอบหลังคาหรือบริเวณพื้นดินเพื่อดูความเข้ากันได้ของโครงสร้างและการรับแสงแดด
• การติดตั้งอุปกรณ์ติดตั้งโมดูล PV แบตเตอรี่ และอินเวอร์เตอร์อย่างแน่นหนา
• การทดสอบระบบ:ตรวจสอบการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและดำเนินการทดสอบการทำงาน

การซ่อมบำรุง:

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

VI. บทสรุป

ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่พักอาศัยที่ออกแบบมาอย่างดีจะช่วยให้ประหยัดพลังงาน ส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อม และความน่าเชื่อถือของพลังงาน การเลือกส่วนประกอบต่างๆ อย่างพิถีพิถัน เช่น โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน อินเวอร์เตอร์ และสายเคเบิล ช่วยให้ระบบมีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานยาวนานขึ้น หากปฏิบัติตามการวางแผนที่เหมาะสม

ด้วยโปรโตคอลการติดตั้งและการบำรุงรักษา เจ้าของบ้านสามารถเพิ่มผลประโยชน์จากการลงทุนของตนได้สูงสุด