А Коммерческая автономная солнечная система должен делать больше, чем просто генерировать солнечную энергию. Он должен поддерживать реальные бизнес-операции при меняющихся нагрузках и погодных условиях..
Для заводов, мины, курорты, фермы, и удаленные объекты, проектирование системы начинается с фактического профиля нагрузки. Инженеры должны оценивать ежедневное потребление энергии, пиковый спрос, график работы, критические нагрузки, солнечные ресурсы, и автономность аккумулятора.
Для систем от 10кВт до 1 МВт, ни одна конфигурация не подходит для каждого проекта. Фотоэлектрический массив, аккумулятор для хранения, инвертор, и система энергоменеджмента должны работать как одна скоординированная архитектура.
Что отличает коммерческие внесетевые нагрузки?
Коммерческие и промышленные объекты обычно имеют более сложные электрические нагрузки, чем жилые здания..
Завод может концентрировать потребление электроэнергии в рабочее время.. На курорте может быть совмещено отопление, вентиляция и кондиционирование., охлаждение, насосы, освещение, и кухонное оборудование. На горнодобывающем участке могут работать двигатели, компрессоры, насосы, буровое оборудование, и системы связи.
Три характеристики нагрузки оказывают наибольшее влияние на проектирование системы..
1. Концентрированное дневное потребление
Многие коммерческие объекты потребляют большую часть электроэнергии в рабочее время..
Это хорошо согласуется с солнечной фотоэлектрической энергетикой, поскольку пик генерации фотоэлектрических систем обычно приходится на дневное время.. Однако, аккумуляторные батареи все еще могут потребоваться для поддержки операций после снижения производства солнечной энергии..
2. Высокие требования к непрерывности
Коммерческий простой может привести к серьезным эксплуатационным последствиям.
Перебои в подаче электроэнергии могут остановить производство, воздействовать на чувствительные к температуре продукты, прерывать связь, или создавать проблемы с оборудованием и безопасностью.
По этой причине, а промышленная автономная солнечная система следует отделять критические нагрузки от гибких и второстепенных нагрузок.
3. Переменные и высокопиковые нагрузки
Коммерческий спрос на электроэнергию редко остается постоянным.
Моторы, насосы, компрессоры, и другое оборудование может создавать высокий мгновенный спрос во время запуска.. Поэтому, при определении размера системы необходимо учитывать оба:
- Потребление энергии: кВтч
- Потребность в мощности: кВт
Система с достаточной суточной энергоемкостью все равно может выйти из строя, если ее инвертор не сможет удовлетворить пиковые потребности объекта в мощности..
Как определить размер коммерческой автономной солнечной системы мощностью 10 кВт–1 МВт
Типичная коммерческая автономная архитектура следует этому основному энергетическому пути.:
Солнечные фотоэлектрические батареи → Хранение аккумуляторов → Инвертор → Нагрузки
Процесс определения размеров следует начинать с электрической нагрузки, а не со стандартного пакета оборудования..
Исследование NREL по приложениям производственного использования подчеркивает пиковые нагрузки, средние нагрузки, и сезонные колебания, поскольку эти факторы меняют требуемую комбинацию фотоэлектрических, инвертор, и хранение.
Шаг 1: Рассчитать ежедневное потребление энергии
Сначала определите, сколько электроэнергии потребляет объект каждый день..
Например, установка, использующая примерно 3,000 кВтч в день нуждается в достаточном количестве полезной солнечной энергии, чтобы покрыть свои потребности.
При проектировании также необходимо учитывать потери в системе., зарядка аккумулятора, изменение погоды, и другие операционные прибыли.
Сами по себе паспортные данные не могут определить фактическое энергопотребление.. Время работы и коэффициент нагрузки также имеют значение..
Шаг 2: Определите пиковую потребность в мощности
Затем определите максимальную одновременную потребность объекта в электроэнергии..
Предприятие может потреблять 3,000 кВтч в день но достичь 400 кВт пиковая нагрузка.
В этом случае, а 300 Инвертор кВт может не обеспечивать достаточную мощность, даже несмотря на то, что ежедневная потребность в энергии кажется управляемой.
Данные о фактической нагрузке обеспечивают более надежную основу для оценки пикового спроса..
Шаг 3: Разделение критических и гибких нагрузок
Не для каждой нагрузки требуется одинаковый приоритет резервного копирования..
| Категория нагрузки | Типичные нагрузки | Приоритет резервного копирования |
|---|---|---|
| Критический | Системы управления, коммуникации, оборудование безопасности | Самый высокий |
| Производство | Машины, насосы, технологическое оборудование | Высокий |
| Основные услуги | Освещение, охлаждение, водные системы | Высокий |
| Гибкий | Неосновное ОВиК или вспомогательное оборудование | Середина |
| отложенный | Необязательные или низкоприоритетные нагрузки | Ниже |
Классификация нагрузки может уменьшить ненужную емкость аккумулятора, сохраняя при этом питание для критически важного оборудования..
Какая фотоэлектрическая мощность нужна коммерческой автономной системе?
Солнечная батарея должна соответствовать ежедневной потребности объекта в энергии и местным солнечным ресурсам..
Упрощенная взаимосвязь проектирования:
Требуемая фотоэлектрическая энергия ≥ Ежедневная нагрузка ÷ Общая эффективность системы
Фактическая фотоэлектрическая мощность зависит от нескольких дополнительных переменных.:
- Пиковые солнечные часы
- Сезонные солнечные колебания
- Производительность модуля
- Температура
- Ориентация
- Затенение
- Системные потери
- Требуемый запас энергии
Фотоэлектрическая мощность не всегда должна равняться мощности инвертора.. Коммерческое фотоэлектрическое моделирование от NREL использует приведенные выше соотношения постоянного и переменного тока. 1.0 в представительских конфигурациях.
Это показывает, что фотоэлектрическая батарея и инвертор могут иметь разную номинальную мощность..
Зачем включать запас фотоэлектрической мощности?
Автономные системы не могут обеспечивать идеальные солнечные условия каждый день..
Облачность, сезонные изменения, высокие температуры, пыль, и деградация модулей может снизить фактическое производство фотоэлектрических модулей..
Поэтому проект должен включать соответствующий запас энергии.. Точная маржа должна отражать местоположение проекта., профиль нагрузки, автономность аккумулятора, и экономика.
Цель состоит не в том, чтобы максимизировать фотоэлектрическую мощность без ограничений.. Чрезмерное использование фотоэлектрических систем может также увеличить капитальные затраты и привести к потенциальному сокращению энергопотребления..
Каков должен быть размер аккумуляторной батареи??
Аккумуляторное хранилище позволяет автономному объекту продолжать работу, когда солнечная генерация не может удовлетворить нагрузку..
Фабрике может потребоваться склад для производства после захода солнца.. Курорту может потребоваться электроэнергия в вечернее и ночное время.. Горнодобывающему участку может потребоваться хранение в течение длительных периодов низкого уровня солнечной генерации..
Емкость аккумулятора включает энергию и мощность
Выбор размера батареи требует двух отдельных вопросов:
Сколько энергии должен хранить аккумулятор?
Какую мощность должна выдавать батарея?
Эти требования не являются взаимозаменяемыми..
Батарея может обеспечить достаточно кВтч мощность, но все еще не может обеспечить необходимую мгновенную мощность.
Поэтому коммерческие модели BESS различают мощность и продолжительность хранения.. Анализ NREL также оценивает различную продолжительность хранения как отдельные проектные переменные..
Одна производственная смена как образец проектирования
Для объектов, требующих высокой непрерывности, одна критическая производственная смена может предоставить полезную ссылку на проектирование.
Например, если критические нагрузки потребляют в среднем 150 кВт на восемь часов:
150 кВт × 8 ч = 1,200 кВтч
Фактическая емкость аккумулятора, указанная на паспортной табличке, должна быть выше с учетом полезной глубины разряда., конверсионные потери, температура, старение, резервные требования, и целевые показатели надежности.
Поэтому, одна производственная смена должна служить проектная цель, не универсальная формула определения размера батареи.
Почему трехфазные инверторы важны для промышленного применения
Коммерческим и промышленным объектам среднего масштаба часто требуется трехфазное питание..
Заводы, горное оборудование, ирригационные системы, климатическое оборудование, компрессоры, и промышленные двигатели обычно используют трехфазные электрические системы..
Подходящий трехфазный автономный инвертор поэтому должен выдерживать постоянные нагрузки и кратковременные скачки напряжения..
Должен быть включен пусковой импульс двигателя
Электродвигатели могут потреблять значительно больший ток во время запуска..
Выбор инвертора только в соответствии с рабочей мощностью двигателя может создать проблемы при запуске..
Руководство NREL признает возможность перенапряжения инвертора важным фактором при случайных негабаритных нагрузках., включая запуск двигателя.
Инженеры должны оценить:
- Номинальная мощность двигателя
- Пусковой ток
- Метод запуска
- Количество двигателей, запускаемых одновременно
- Частотно-регулируемые приводы или устройства плавного пуска
- Другие одновременные нагрузки
- Перегрузочная способность инвертора
Эти факторы становятся особенно важными для автономные солнечные системы для горнодобывающей промышленности и сельского хозяйства, там, где насосы и другое оборудование с приводом от двигателя могут составлять основную часть общего спроса.
Автономная солнечная система для удаленного майнинга
Удаленные объекты добычи и геологоразведки часто работают вдали от надежной сетевой инфраструктуры..
Дизельное топливо может обеспечить резервное питание, но транспортировка топлива в отдаленные места усложняет логистику и увеличивает эксплуатационные расходы..
Правильно спроектированный автономная солнечная система для горнодобывающей промышленности может поддерживать выбранные нагрузки, такие как:
- Разведочное и буровое оборудование
- Офисы сайта
- Оборудование связи
- Освещение
- Водяные насосы
- Системы мониторинга
- Мастер-классы
- Зарядка аккумулятора
- Средства размещения
Ключевые соображения по проектированию горных работ
Системы майнинга должны оценивать четыре основных фактора.
Изменчивость нагрузки: Тяжелое оборудование может вызвать внезапные изменения спроса.
Моторные нагрузки: Насосам и компрессорам может потребоваться высокая пусковая мощность..
Условия окружающей среды: Пыль, нагревать, холодный, ограниченный доступ к объекту влияет на выбор и обслуживание оборудования.
Хранение энергии: Емкость аккумулятора должна отражать графики работы и последствия низкого уровня выработки солнечной энергии..
Для приложений удаленного майнинга, надежность системы должна оцениваться наряду с начальной мощностью оборудования.
Автономная солнечная система для островных курортов
Островные курорты имеют разные профили нагрузки, но могут столкнуться с одинаковыми энергетическими проблемами..
Типичные нагрузки включают в себя:
- Освещение гостевой комнаты
- Кондиционер
- Охлаждение
- Кухонное оборудование
- Очистка воды
- Водяные насосы
- Системы горячего водоснабжения
- Прачечное оборудование
- Wi-Fi и связь
- Наружное освещение
Ан автономная солнечная система для курортов необходимо сбалансировать дневное производство солнечной энергии с вечерним и ночным спросом.
Управление нагрузкой для курортов
Некоторые курортные нагрузки могут работать в периоды активного производства солнечной энергии..
Водонасосное и избранное энергоемкое оборудование, например, может быть запланировано в светлое время суток.
Этот подход сочетает в себе управление нагрузкой с аккумулятором и может уменьшить потребность в батарее большого размера.
Таким образом, система должна отражать фактическую схему работы курорта, а не его теоретическую максимальную подключенную нагрузку..
Автономная солнечная энергия для сельскохозяйственной ирригации
Сельскохозяйственное орошение — еще одно применение автономной солнечной энергии среднего масштаба..
Типичная ирригационная система может сочетать в себе:
- Солнечная фотоэлектрическая система
- Хранение батареи
- Трехфазный инвертор
- Водяной насос
- Система управления
- Ирригационная сеть
Двигатели насосов могут создать значительный спрос при запуске, поэтому мощность инвертора и пусковые характеристики двигателя требуют тщательной оценки..
Работа насоса и доступность солнечной энергии
Когда полив осуществляется в светлое время суток, Фотоэлектрические панели могут напрямую обеспечивать большую часть рабочей энергии насоса..
Аккумуляторная батарея может обеспечить дополнительную гибкость при запуске., пасмурные периоды, утренняя операция, и другие критические нагрузки.
Окончательная архитектура зависит от того, будет ли насос работать в соответствии с доступностью солнечной энергии или должен работать в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур и воды..
Что меняется от 10 кВт до 1 МВт?
Масштаб системы влияет на сложность проектирования, но сама по себе мощность не определяет сложность системы.
| Системный диапазон | Типичный характер проекта | Ключевые соображения по проектированию |
|---|---|---|
| 10–30 кВт | Малый коммерческий / сельскохозяйственный | Ежедневная энергия, автономность аккумулятора, двигательные нагрузки |
| 30–100 кВт | Малая промышленность / прибегнуть | Трехфазные нагрузки, пиковый спрос, управление нагрузкой |
| 100–500 кВт | Средний коммерческий / промышленный | Несколько групп нагрузки, больший БЕСС, избыточность |
| 500 кВт–1 МВт | Крупный промышленный / удаленный объект | Качество электроэнергии, защита, масштабируемая архитектура, подробный анализ нагрузки |
Эти диапазоны представляют собой категории планирования, а не строгие отраслевые классификации..
Например, а 50 Установка мощностью с большим двигателем может создать более сложные требования к инвертору, чем установка с большим двигателем. 100 объект кВт со стабильными нагрузками.
Поэтому, мощность системы сама по себе не определяет сложность системы.
Ключевые компоненты коммерческой автономной архитектуры
Система среднего масштаба обычно координирует несколько подсистем..
Солнечная фотоэлектрическая батарея
Солнечная батарея обеспечивает основной возобновляемый источник энергии постоянного тока..
Его мощность должна отражать ежедневное потребление., солнечные ресурсы, сезонные условия, системные потери, и необходимые запасы энергии.
Аккумуляторная система хранения энергии
Батарея сохраняет избыток солнечной энергии в периоды, когда фотоэлектрическая генерация не может удовлетворить спрос..
Продолжительность хранения должна соответствовать графику работы сайта и требованиям надежности, а не одной фиксированной продолжительности резервного копирования..
Автономный инвертор
Инвертор преобразует электричество постоянного тока в полезную мощность переменного тока, одновременно координируя работу фотоэлектрических систем., батарейки, и грузы.
Для промышленного применения, важные характеристики включают в себя:
- Трехфазный выход
- Непрерывная номинальная мощность
- Краткосрочная пиковая мощность
- Возможность запуска двигателя
- Перегрузка производительности
- Характеристики качества электроэнергии
- Функции мониторинга и управления
Система энергоменеджмента
Более крупные коммерческие системы могут использовать интеллектуальное управление энергопотреблением для координации выработки солнечной энергии., зарядка аккумулятора, критические нагрузки, и гибкие нагрузки.
Это становится все более важным по мере увеличения емкости системы и сложности нагрузки..
Почему важна разработка индивидуальной коммерческой автономной системы
Стандарт PV + батарея + инвертор пакет может подойти для простого приложения, но коммерческие объекты редко имеют одинаковые электрические профили..
Два объекта могут иметь одинаковые 200 кВт пиковая нагрузка требуя при этом различных системных архитектур.
Работать можно преимущественно в светлое время суток.. Другой может работать непрерывно.
Можно использовать стабильные резистивные нагрузки.. Другой может управлять несколькими большими двигателями..
Можно допустить временное отключение нагрузки. Другой может потребовать непрерывной производственной мощности..
По этой причине, обычай Коммерческая автономная солнечная система следует начинать с фактического применения.
Процесс проектирования должен оценивать:
- Суточные и сезонные профили нагрузки
- Пиковая и средняя потребляемая мощность
- Критические и гибкие нагрузки
- Моторные и импульсные нагрузки
- Местные солнечные ресурсы
- Требуемая автономность аккумулятора
- Фотоэлектрическая мощность и энергетический запас
- Требования к трехфазному питанию
- Архитектура защиты и управления
- Требования к будущему расширению
Как повысить надежность автономных систем
Надежная работа достигается не только за счет установки негабаритного оборудования..
Фотоэлектрический массив, батарея, инвертор, и нагрузки должны работать вместе.
Сопоставьте фотоэлектрическую мощность с энергетическим профилем
Дополнительная фотоэлектрическая мощность может повысить доступность энергии в периоды низкой солнечной активности и создать больше возможностей для зарядки аккумуляторов..
Однако, чрезмерная фотоэлектрическая мощность может увеличить капитальные затраты и потенциальное сокращение.
Моделирование фотоэлектрических систем и систем хранения данных NREL показывает, что фотоэлектрические системы и мощности хранения являются взаимозависимыми проектными решениями..
Сопоставьте продолжительность работы батареи с графиком работы
Двухчасовая батарея и восьмичасовая батарея соответствуют совершенно разным эксплуатационным требованиям..
Таким образом, продолжительность хранения должна отражать, когда объекту требуется энергия, а не фокусироваться только на номинальной мощности в кВтч..
Сопоставьте мощность инвертора с фактической нагрузкой
Инвертор должен поддерживать непрерывную нагрузку и кратковременные пики..
Для объектов, использующих двигатели, насосы, компрессоры, или другое оборудование с высоким пусковым током, Пиковые характеристики следует оценивать на начальном этапе проектирования..
Проектирование для будущего расширения
Коммерческие предприятия могут со временем увеличить производство.
Модульная архитектура может упростить расширение фотоэлектрических мощностей., аккумулятор для хранения, или мощность инвертора.
Этот подход может снизить риск того, что исходная система станет ограничением для будущих операций..
Ключевые выводы по коммерческим автономным проектам мощностью 10 кВт–1 МВт
А 10кВт до 1 МВт Коммерческая автономная солнечная система не следует проектировать вокруг одного номинала оборудования.
Архитектура должна отражать взаимоотношения между:
Энергопотребление + Пиковая мощность + Солнечная генерация + Автономность батареи + Мощность инвертора + Характеристики нагрузки
Разные приложения создают разные приоритеты проектирования.
Заводам может потребоваться стабильная производственная мощность и возможность запуска двигателей.. Удаленные шахты могут отдавать предпочтение надежному электроснабжению в сложных условиях на площадке. Островные курорты должны сбалансировать систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, охлаждение, водные системы, гостевые услуги, и ночной спрос. Сельскохозяйственные проекты могут сильно зависеть от работы насосов и наличия солнечной энергии..
Основной принцип проектирования прост.:
Подберите систему под нагрузку, не в каталоге продукции.
Скоординированная коммерческая автономная архитектура объединяет фотоэлектрические мощности, аккумулятор для хранения, возможность трехфазного инвертора, и управление энергопотреблением в соответствии с фактическим применением.
Для проекта от 10кВт до 1 МВт, необходимые входные данные должны включать профиль нагрузки, график работы, критические нагрузки, условия площадки, и требуемая продолжительность резервного копирования. Эта информация обеспечивает основу для разработки практической архитектуры системы и планирования будущего расширения..
Добавить комментарий