Поскольку глобальное внимание к возобновляемым источникам энергии продолжает расти, системы хранения солнечных батарей стали основным выбором для домохозяйств, стремящихся к энергетической независимости, экономии средств и экологической ответственности.
Определение нужного количества солнечных батарей требует систематического анализа энергетических потребностей, компонентов системы и сценариев использования. В этой статье представлены ключевые влияющие факторы и методы расчета, которые помогут вам ответить на основной вопрос: сколько солнечных батарей на самом деле нужно вашему дому?
Зачем устанавливать солнечные батареи для домашнего электричества?
Солнечные батареи служат «энергетическим резервуаром» бытовых фотоэлектрических систем. Они не только решают проблему прерывистого характера производства солнечной энергии, но и открывают множество практических преимуществ:
Энергетическая независимость. Уменьшите зависимость от электросети и обеспечьте непрерывное электроснабжение во время перебоев в подаче электроэнергии или сбоев в сети.
Экономия затрат. Сохраняйте избыточную солнечную энергию, вырабатываемую в течение дня, для использования в ночное время, избегайте-расценок на электроэнергию в часы пик и максимально эффективно используйте-самогенерируемую электроэнергию.
Защита окружающей среды и сокращение выбросов: повысить эффективность использования чистой солнечной энергии и сократить выбросы углекислого газа, связанные с электроэнергией из сети.
Резервное копирование в чрезвычайных ситуациях. Обеспечьте надежное питание для критически важных нагрузок, таких как холодильники, медицинское оборудование и устройства связи, в чрезвычайных ситуациях.
Сглаживание пиков и заполнение впадин: используйте время-при-использовании механизмов ценообразования на электроэнергию для хранения энергии в периоды вне-пика (низкие-цены) и используйте ее в периоды пиковой нагрузки (высокие-цены), сокращая долгосрочные-расходы на электроэнергию.
Как рассчитать ежедневное потребление электроэнергии в вашем доме, чтобы определить потребность в батареях?
Ежедневное потребление электроэнергии — это основополагающие данные для расчета требований к батареям, которые напрямую отражают общее количество энергии, которую необходимо хранить аккумуляторному блоку.
Метод расчета: перечислите все электрические устройства и запишите их номинальную мощность и часы ежедневного использования. Единица номинальной мощности — ватт (Вт). Рассчитайте общее ежедневное энергопотребление по формуле: Суточное потребление электроэнергии (кВтч)=Σ (Мощность устройства (кВт) × Часы ежедневного использования (ч)).
Пример: холодильник мощностью 150 Вт, работающий в течение 24 часов, + 5 светодиодные лампы (10 Вт каждая) используются в течение 5 часов + маршрутизатор мощностью 10 Вт, работающий в течение 24 часов. Процесс расчета составляет 0,15 кВт × 24 часа + 0.05 кВт × 5 часов + 0.01 кВт × 24 часа, что дает 4,09 кВтч в день.
Примечания. Различайте критические и не-критические нагрузки. К критическим нагрузкам относятся устройства, которые необходимы для использования во время перебоев в подаче электроэнергии. Зарезервируйте запас в размере 10–20 %, чтобы справиться с непредвиденными потребностями в электропитании и потерями в системе.
Как мощность солнечной панели влияет на количество необходимых батарей?
Емкость солнечной панели и емкость аккумулятора взаимозависимы. Солнечные панели отвечают за выработку энергии для зарядки, а их размер напрямую влияет на конфигурацию батареи.
Принцип согласования: общая мощность солнечных панелей должна быть достаточной для покрытия ежедневного потребления электроэнергии домохозяйством и полной зарядки аккумуляторов в течение доступных часов солнечного света.
Формула расчета: Требуемая мощность солнечной панели (Вт) ≈ (Суточное потребление электроэнергии (кВтч) + Емкость ежедневной зарядки аккумулятора (кВтч)) ÷ (Локальное пиковое время солнечного света (ч) × Эффективность системы). КПД системы колеблется от 0,8 до 0,85.
Практическая значимость: Недостаточная мощность солнечной панели приведет к недостаточной зарядке аккумуляторов, что потребует дополнительных аккумуляторов для компенсации энергетического разрыва. Избыточная мощность без разумного регулирования может привести к перезарядке и пустой трате ресурсов. Например, домохозяйству с ежедневным потреблением электроэнергии 10 кВтч и 4 часами пикового солнечного света требуется около 4 кВт солнечных панелей для стабильной зарядки вспомогательного аккумулятора.
Сколько часов солнечного света необходимо для полной зарядки солнечных батарей?
Время зарядкисолнечные батареизависит от трех основных факторов и существенно различается в зависимости от региона:
Основные влияющие факторы: мощность солнечной панели, емкость аккумулятора и местные часы пикового солнечного света. Более высокая мощность солнечной панели сокращает время зарядки; большая емкость аккумулятора требует большего энергопотребления; Местные пиковые часы солнечного света относятся к продолжительности дня, когда интенсивность солнечного света достаточна для эффективной зарядки.
Общий расчет: Время зарядки (ч) ≈ Емкость аккумулятора (кВтч) ÷ (Мощность солнечной панели (кВт) × Эффективность зарядки системы). Эффективность зарядки системы колеблется от 0,8 до 0,9.
Региональная справка: В большинстве районов Китая пик солнечного света составляет 3–5 часов в день, тогда как в таких регионах, как Синьцзян и Тибет, продолжительность пикового солнечного света может достигать 5–6 часов. В южных дождливых районах может быть всего 2,5-3,5 часа. Аккумулятор емкостью 10 кВтч в сочетании с солнечной панелью мощностью 4 кВт можно полностью зарядить примерно за 3–4 часа при идеальных условиях — 4 часа пикового солнечного света.
Сколько солнечных батарей необходимо для круглосуточного питания дома?
Для обеспечения круглосуточного электропитания батареи должны хранить достаточно энергии для использования в ночное время. В расчетах следует учитывать фактическое энергопотребление и эффективность системы:
Основная формула: Требуемая номинальная емкость аккумулятора (кВтч) Больше или равна (Общее ежедневное потребление электроэнергии (кВтч) × 1 день) ÷ (Глубина разряда аккумулятора × КПД разряда). КПД разряда составляет 0,9.
Различия между типами батарей: Литий-железо-фосфатные батареи, обычно используемые в домашнем хозяйстве, имеют глубину разряда 80%-90%, тогда как гелевые батареи имеют глубину разряда примерно 50%.
Практический пример: Домохозяйство с ежедневным потреблением электроэнергии 4,09 кВтч использует литий-железо-фосфатные аккумуляторы с глубиной разряда 90%. Требуемая мощность рассчитывается как 4,09 ÷ (0,9 × 0,9), что дает примерно 5,05 кВтч. Вы можете выбрать один аккумуляторный модуль емкостью 5 кВтч или два модуля емкостью 3 кВтч для увеличения резервирования.
Хранение электроэнергии в ночное время: сколько батарей вам действительно нужно?
Ночное накопление энергии ориентировано на основные нагрузки, что делает расчеты более целенаправленными, чем круглосуточное полное электроснабжение:
Шаг 1: Определите ночные нагрузки. Сосредоточьтесь на устройствах 统计, используемых после захода солнца, таких как освещение, телевизоры, маршрутизаторы и холодильники, работающие в ночное время.
Шаг 2: Рассчитайте энергопотребление в ночное время. Суммируйте энергопотребление устройств, используемых исключительно в ночное время. Например, потребление энергии 5 светодиодными лампами составляет 0,25 кВтч, телевизором — 0,24 кВтч и холодильником — 0,5 кВтч, в результате чего общее энергопотребление в ночное время составит 0,99 кВтч.
Шаг 3: Определите количество батареек. Используя вышеупомянутую формулу, домохозяйству с потреблением электроэнергии в ночное время 1 кВтч потребуется литий-железо-фосфатный аккумулятор емкостью 1,3–1,5 кВтч с учетом глубины разряда и эффективности. Большинству домохозяйств для надежного энергоснабжения в ночное время требуется аккумулятор емкостью 3–10 кВтч, что соответствует 1–2 стандартным модулям емкостью 5 кВтч.
Оценка требований к аккумулятору на случай многодневных-отключений электроэнергии
В районах, подверженных длительным отключениям электроэнергии, батареи должны покрывать потребности в электроэнергии критически важных нагрузок в течение нескольких дней:
Основная формула: Емкость аккумулятора (кВтч) Больше или равна (Суточная потребляемая мощность критических нагрузок (кВтч) × Ожидаемые дни простоя) ÷ (Глубина разряда × Эффективность разряда).
Ключевой параметр: «Ожидаемая продолжительность простоя» обычно составляет от 3 до 5 дней. Это 3 дня для обычных районов и более 5 дней для отдаленных или-районов, подверженных стихийным бедствиям.
Пример расчета: Домохозяйство с ежедневным потреблением электроэнергии 2 кВтч для критических нагрузок готовится к 3-дневному отключению электроэнергии и использует литий-железо-фосфатные батареи с глубиной разряда 80%. Требуемая мощность рассчитывается как (2 × 3) ÷ (0,8 × 0,9), что дает примерно 8,33 кВтч. Выбор двух модулей по 5 кВтч общей мощностью 10 кВтч может обеспечить достаточную избыточность.
Хранение солнечной батареи и время-работы-интенсивности: что вам нужно знать
Механизмы ценообразования на электроэнергию по времени--использования создают возможности-экономии средств при использовании аккумуляторных батарей, при этом ядро сохраняет энергию в периоды не-пиковой нагрузки и использует ее в периоды пиковой нагрузки:
Поймите механизм ценообразования. Электроэнергия в сети делится на периоды пика, стабилизации и спада, при этом соответствующие цены на электроэнергию являются высокими, средними и низкими соответственно. Периоды пиковой нагрузки обычно соответствуют вечерним пикам энергопотребления домохозяйств, с 17:00 до 22:00; периоды долины в основном приходятся на позднюю ночь, с 23:00 до 7:00 следующего дня.
Выбор емкости аккумулятора. Чтобы сэкономить деньги за счет пикового-арбитражного арбитража, емкость аккумулятора должна соответствовать количеству электроэнергии, которое планируется переносить из периодов спада в периоды пиковой нагрузки. Например, домохозяйству с потреблением электроэнергии 8 кВтч в периоды пиковой нагрузки требуется батарея емкостью примерно 10 кВтч с учетом потерь эффективности.
Требования к координации системы: Для автоматического управления зарядкой и разрядкой аккумулятора требуется гибридный инвертор. Обеспечьте зарядку в периоды спада (с использованием солнечной энергии или сети) и разрядку в периоды пиковой нагрузки, чтобы максимизировать-эффект экономии средств.
Стратегии компенсации энергопотребления в доме с помощью солнечных батарей
Чтобы максимизировать компенсацию энергопотребления сети, необходимо согласовать солнечные панели, батареи и привычки использования электроэнергии, а также сформулировать целевые стратегии:
Отдавайте приоритет собственному-потреблению: используйте избыток солнечной энергии для зарядки аккумуляторов в течение дня и используйте накопленную электроэнергию ночью вместо электроэнергии из сети, уменьшая зависимость от пикового-времени и обычного электроснабжения от сети.
Переключение нагрузки. Скорректируйте время использования устройств-мощной мощности, таких как стиральные машины и водонагреватели, в соответствии с пиковым периодом выработки солнечной энергии в течение дня, уменьшив потребность в батареях для хранения электроэнергии для этих нагрузок.
Оптимизируйте цикличность работы аккумулятора. Избегайте частых глубоких разрядов, за исключением литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Поддерживайте уровень мощности от 20% до 80%, чтобы продлить срок службы батареи и обеспечить запас энергии для критически важных нужд.
Мониторинг системы: используйте интеллектуальные инструменты мониторинга для отслеживания данных о выработке, хранении и потреблении электроэнергии, корректировки моделей использования электроэнергии и настроек системы, а также повышения эффективности компенсации.
Почему избыток солнечной энергии может повлиять на производительность аккумулятора?
Без разумного управления избыточная выработка солнечной энергии может повредить батареи и снизить эффективность системы:
Риск перезарядки: когда мощность, генерируемая солнечными панелями, превышает емкость аккумулятора, при этом нет подключения к сети или потребления нагрузки, аккумулятор может быть перезаряжен, что приведет к повреждению элементов и сокращению их срока службы.
Неэффективность системы. Неиспользованная избыточная энергия либо тратится впустую, что чаще встречается в автономных системах, либо ее необходимо утилизировать с помощью обходных механизмов, что увеличивает потери энергии.
Накопление тепла. Непрерывная перезарядка или высокие зарядные токи приводят к избыточному нагреву, разрушающему материалы аккумуляторной батареи и представляющему угрозу безопасности.
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% для регулирования зарядного тока. Используйте инвертор с функцией подключения к сети-или настройте систему управления нагрузкой для перенаправления избыточной энергии на-мощные устройства при избытке генерации.
Заключение
Количество солнечных батарей, необходимых для питания дома, не является фиксированной величиной. Это зависит от ежедневного потребления электроэнергии, мощности солнечной панели, местных условий солнечного света, целей использования и технологии аккумуляторов.
Цели использования включают аварийное электроснабжение, пиковую-долинную нагрузку и жизнь вне-сети. Ключевыми шагами являются: расчет фактических потребностей в энергии, уточнение основных нагрузок, рассмотрение эффективности системы и характеристик аккумуляторов, а также комплексная оценка в сочетании с региональными условиями, такими как продолжительность солнечного света и политика ценообразования на электроэнергию.
Для большинства городских домохозяйств, которым требуется круглосуточное электроснабжение и 1-3 дня аварийного резервного питания, достаточно блока литий-железо-фосфатных батарей емкостью 5–15 кВтч, что соответствует 1–3 стандартным модулям мощностью 5 кВтч в сочетании с системой солнечных панелей мощностью 3–8 кВт.
Домохозяйствам, работающим вне-сети, или домохозяйствам с высоким энергопотреблением требуется большая мощность, обычно более 20 кВтч. Рекомендуется проконсультироваться с профессиональными установщиками для-оценки на месте и настройки индивидуальных конфигураций, чтобы сбалансировать производительность, стоимость и надежность.
