Esquema de diseño de un sistema fotovoltaico distribuido sin conexión a red
El sistema distribuido
sistema fotovoltaico de generación de energía sin conexión a la red
se compone principalmente de módulos fotovoltaicos, soportes, controladores, inversores, baterías y sistemas de distribución de energía. Se utiliza sobre todo en zonas sin energía o sin ella, principalmente para satisfacer las necesidades básicas de la vida. No existe un esquema estándar para los sistemas fotovoltaicos aislados de la red, pero hay muchos tipos de dispositivos aislados de la red, que pueden combinarse en diferentes esquemas para satisfacer las distintas necesidades de los usuarios.
01 Investigación preliminar
Antes de diseñar el sistema aislado, hay que hacer bien el trabajo preliminar. La primera consiste en contabilizar el tipo y la potencia total de las cargas eléctricas de los usuarios, como aparatos de aire acondicionado, ventiladores de lavado, bombas de agua, frigoríficos y otros electrodomésticos. En ellas hay motores, que son cargas inductivas con gran potencia de arranque. Las lámparas eléctricas, los televisores, las cocinas de inducción, los ordenadores y otros aparatos eléctricos son cargas resistivas; la segunda es contabilizar el consumo medio diario de energía, el consumo máximo de energía, el consumo de energía diurno y nocturno, etc.; la tercera es conocer primero las condiciones climáticas del lugar de instalación del usuario, los datos medios de horas punta de sol, el número de días de lluvia consecutivos al año, etc.; la cuarta es averiguar si hay red eléctrica o generador de fuelóleo; la quinta es conocer el presupuesto y la situación económica del usuario, y la urgencia del uso de la energía. Una vez comprendidas estas situaciones, podrá adecuar el remedio al caso y empezar a diseñar el plan.
02 Diseño del proyecto
El diseño del sistema aislado consiste principalmente en confirmar la capacidad del inversor del sistema, los componentes y el almacenamiento de energía según los datos de la investigación anterior. Este método de diseño es completamente diferente del sistema conectado a la red y no puede copiarse. La base del diseño y la selección de estos tres equipos es diferente, pero también tienen que cooperar entre sí.
La potencia del
inversor aislado
deberá confirmarse en función del tipo de carga y la potencia del usuario. La potencia de salida del inversor deberá ser superior a la potencia de arranque de la carga real. Las cargas con motores para lavadoras, aires acondicionados, frigoríficos, bombas de agua, campanas extractoras, etc. son cargas inductivas, y la potencia de arranque de los motores es de 5 a 7 veces la potencia nominal. Al calcular la potencia de los inversores, debe tenerse en cuenta la potencia de arranque de estas cargas. Para los usuarios con un presupuesto elevado y una gran demanda de electricidad, la potencia de salida se calcula a partir de la suma de todas las potencias de carga; Para los usuarios con un presupuesto bajo, teniendo en cuenta que todas las cargas no se pueden poner en marcha al mismo tiempo, para ahorrar el coste inicial, la potencia de salida se puede multiplicar por la suma de las potencias de carga por un factor de 0,7-0,9.
La potencia de los componentes se confirmará en función del consumo energético diario de los usuarios. La fotovoltaica es una energía renovable, que está disponible todos los días. Por lo tanto, la generación media diaria de energía de los módulos debe ser superior a la potencia útil diaria de los usuarios. En cuanto al tamaño, depende de las condiciones meteorológicas locales, el presupuesto del usuario y la demanda de electricidad. En general, las condiciones meteorológicas son inferiores o superiores a la media. En la mayoría de las zonas, la luz en invierno es peor que en verano, y en algunas la diferencia es más del doble. Para los usuarios con un presupuesto elevado y una gran demanda de electricidad, el diseño de potencia del módulo satisface básicamente las necesidades de la peor temporada de iluminación, es decir, la batería puede cargarse completamente todos los días en la peor temporada de iluminación. Para los usuarios con bajo presupuesto, si la potencia del módulo de células solares se diseña según el peor de los casos, la generación de energía superará la demanda real en otras épocas del año, lo que provocará un despilfarro. En este momento, la potencia del módulo puede basarse en la media anual de luz. Además, la capacidad de diseño de la batería puede aumentarse adecuadamente, y el almacenamiento de energía eléctrica puede incrementarse para que la batería se encuentre en un estado de descarga poco profundo, compensando la escasez de generación de energía en la peor temporada de luz.
La capacidad de la batería se determina en función del consumo de energía del usuario. Cuando no hay energía fotovoltaica, la batería suministra energía eléctrica a la carga del sistema. Para cargas importantes, debe haber presupuesto suficiente, y hay que tener en cuenta los días de lluvia continuos. Para las cargas generales, como las farolas solares, pueden seleccionarse en un plazo de 2 a 3 días en función de la experiencia o las necesidades. Para las cargas importantes, como la comunicación, la navegación, el tratamiento hospitalario, etc., deben seleccionarse en un plazo de 3 a 7 días, de modo que pueda garantizarse el funcionamiento normal del sistema en pocos días. Para las familias pobres corrientes, la principal consideración es el precio, por lo que no es necesario tener en cuenta los días de lluvia. Cuando hace buen sol, deben utilizarse con más frecuencia; menos cuando hace mal sol, y menos cuando no hay sol.
03 Selección de equipos
Las necesidades de los usuarios sin conexión a la red son diversas, y el
sistema fotovoltaico
se diseña en función de los requisitos de los usuarios. En este momento, hay que manejarlo con flexibilidad y no limitarse a fórmulas fijas.
La selección del inversor depende de la situación de la aplicación. Si sólo se trata de una aplicación de iluminación sencilla, se recomienda seleccionar un controlador PWM y un inversor de onda de corrección para ahorrar el coste inicial; si hay aparatos de aire acondicionado, lavadoras, bombas de agua y otras cargas inductivas que contengan motores, se recomienda seleccionar controladores MPPT e inversores de frecuencia de potencia con gran capacidad de carga. Si se trata de una carga completa, se recomienda seleccionar un inversor de alta frecuencia, teniendo en cuenta el coste y la capacidad de carga.
Las pequeñas centrales fotovoltaicas aisladas, con una inversión limitada, pueden considerar la selección de baterías coloidales de plomo; Las pequeñas y medianas centrales fotovoltaicas aisladas tienen una inversión limitada, pero esperan tener una larga vida útil. Se pueden considerar las baterías de plomo-carbono; Las centrales fotovoltaicas de almacenamiento de energía medianas y grandes tienen presupuesto suficiente y altos requisitos de rentabilidad de la inversión, por lo que se pueden considerar las baterías de litio.
Cuando hay alimentación de red, también se pueden seleccionar distintos modos de prioridad en función de la situación real. En lugares donde la tensión de red es estable, el precio es barato, pero el tiempo de suministro de energía es corto, se recomienda elegir el modo de prioridad de red eléctrica; Donde el precio de la electricidad de la ciudad es alto y el suministro de energía se corta a menudo, se recomienda seleccionar el modo de prioridad de consumo de energía de la batería para los usuarios cuya demanda de electricidad no es particularmente alta; El precio de la electricidad municipal no es muy alto. En los lugares donde la electricidad se corta con frecuencia, se recomienda que los usuarios con gran demanda de electricidad elijan en primer lugar el modo de consumo fotovoltaico.