كيف يتم تصميم نظام تخزين الطاقة المنزلي؟

ما هو نظام تخزين الطاقة المنزلي؟

أ نظام تخزين الطاقة المنزلي هو نظام يقوم بتخزين الكهرباء الزائدة الناتجة عن الألواح الشمسية في بنك البطاريات لسهولة الوصول إلى المنزل في أي وقت. عندما النهار. عندما يكون ضوء الشمس طبيعيا، تنتج وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المزيد من الطاقة ويمكن للبطاريات تخزينها لضمان الكهرباء في الليل أو في يوم غائم أو ممطر آخر.

ويرجع ذلك أيضًا إلى أن بطارية التخزين يمكنها تحسين استخدام الكهرباء، ويمكنها ضمان التشغيل الفعال لهذا النظام المنزلي بأكمله. أيضًا في حالة حدوث توقف مفاجئ في استخدام الطاقة المنزلية، مثل رسم كمبيوتر مكتبي لم يتم حفظه في الوقت المناسب، أو طعام خام في الثلاجة يذوب وقد يفسد، وما إلى ذلك، ولكن مع نظام تخزين الطاقة المنزلي ، يمكنه الحفاظ على الاستمرارية في مثل هذه المواقف من خلال وقت استجابة قصير جدًا.

تعمل أنظمة تخزين الطاقة المنزلية على جعل توليد الطاقة من الألواح الشمسية أكثر موثوقية، وتجنب عيب عدم القدرة على توليد الكهرباء في الأيام الممطرة، وبسبب تأثرها بأزمة الطاقة العالمية، أصبحت هذه الأنظمة أكثر شيوعًا ومقبولة ومحبوبة من قبل الجميع وحماية البيئة مع توفير الطاقة وتوليد الطاقة المستدامة.

تشتمل أنظمة تخزين الطاقة المنزلية على المكونات التالية:

      1. الألواح الشمسية: يتم تركيب هذه الألواح على السطح أو في أماكن أخرى مناسبة لالتقاط ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء من خلال التأثير الكهروضوئي. تقوم الألواح الشمسية بتوليد الكهرباء بالتيار المستمر.

2. العاكس: مطلوب عاكس في نظام تخزين الطاقة الشمسية لتحويل كهرباء التيار المستمر التي تنتجها الألواح الشمسية إلى كهرباء تيار متردد يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة والأجهزة المنزلية. تعمل العاكسات أيضًا على تمكين النظام من إعادة الكهرباء الزائدة إلى الشبكة إذا كان النظام متصلاً بها.

3. ب بطارية تخزين Attery: مقسمة إلى مثبتة على الحائط، ومكدسة، ومثبتة على حامل، وفقًا لاستهلاك الطاقة الخاص بهم حسب اختيارهم، وفقًا لاستهلاك الطاقة، قد يأخذ المنزل الرئيسي في أوروبا للخشب، في الاعتبار وزن نوع مثبت على الحائط.

4. نظام إدارة الطاقة: نظام إدارة الطاقة يراقب ويتحكم في تدفق الكهرباء داخل نظام تخزين الطاقة المنزلي. فهو يعمل على تحسين دورات الشحن والتفريغ بناءً على عوامل مثل الطلب على الكهرباء وحالة شحن البطارية وظروف الشبكة.

5. واجهة المراقبة والتحكم: غالبًا ما تشتمل أنظمة تخزين الطاقة المنزلية على واجهة مستخدم أو تطبيق جوال يسمح لأصحاب المنازل بمراقبة أداء النظام والتحقق من مستويات البطارية والتحكم في الإعدادات المختلفة.

6. قواطع الدائرة وميزات السلامة: تتضمن هذه الأنظمة قواطع الدائرة وميزات الأمان للحماية من الأعطال الكهربائية أو الأحمال الزائدة أو الدوائر القصيرة. أنها تضمن سلامة النظام والأجهزة المتصلة.

إيجابيات وسلبيات أنظمة تخزين الطاقة المنزلية:

الايجابيات

• الحد من الانبعاثات - يقلل التلوث والطلب من الشبكات المعتمدة على الفحم والغاز الطبيعي

• السلامة عند انقطاع التيار الكهربائي - توفر طاقة احتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو حالة الطوارئ

• تكاليف منخفضة - توفير المال عن طريق استخدام طاقة أقل من الشبكة (يمكن تجاهل القضايا المتعلقة بالتكلفة في المناطق المحدودة الطاقة محليًا، وبالنسبة للدول الأجنبية يمكن أن تكون تكاليف الكهرباء أعلى 10 مرات مقارنة بالتكلفة المحلية)

• استقلال الطاقة - تخزين الطاقة الشمسية الزائدة يمكن أن يقلل من استخدام الشبكة

• تقليل الطلب في أوقات الذروة – دعم الشبكة خلال ساعات الذروة وتوفير خدمات استقرار الشبكة

سلبيات

  • ارتفاع التكاليف الأولية - أضف المزيد إلى إجمالي تكلفة النظام

كيف يتم تصميم أنظمة تخزين الطاقة السكنية؟

لا يمكن لتكنولوجيا تخزين الطاقة الكهروضوئية حل مشكلة إنتاج محطة الطاقة الكهروضوئية غير المستقرة من خلال التحكم المناسب في الشحن والتفريغ فحسب، بل يمكنها أيضًا تحقيق بعض الفوائد للمستخدمين من خلال اعتماد استراتيجيات التحكم الذكية. يمكن تقسيم نظام تخزين الطاقة الشمسية إلى نظام شمسي على الشبكة، ونظام شمسي على الشبكة وخارجها، ونظام شمسي خارج الشبكة، ونظام تخزين الطاقة على الشبكة الصغيرة. يقدم بشكل أساسي كيفية تصميم نظام تخزين الطاقة المنزلي وخارج الشبكة.

مقدمة لأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة وخارجها

تتميز أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة وخارجها بحقيقة أنها يمكن أن تعمل إما في عملية متصلة بالشبكة أو بشكل منفصل لتوفير الطاقة للأحمال المهمة عندما تكون شبكة الطاقة معطلة. إنها مناسبة لسيناريوهات التطبيق مثل نظام الطاقة غير المستقر، ولا يمكن توصيل التوليد الذاتي والاستهلاك الذاتي بالشبكة، وسعر كهرباء الاستهلاك الذاتي أغلى من سعر كهرباء الشبكة. يتكون النظام عمومًا من مجموعة كهروضوئية مكونة من وحدات الخلايا الشمسية، أ العاكس الهجين للتشغيل المتصل بالشبكة وخارجها، وبطاريات تخزين الطاقة المنزلية، والأحمال، والشبكة.

الوحدات الكهروضوئية

الوحدة الكهروضوئية هي الجزء الرئيسي من نظام الطاقة الشمسية والعنصر الأكثر قيمة في نظام الطاقة الشمسية. وتتمثل مهمتها في تحويل الطاقة الإشعاعية للشمس إلى طاقة كهربائية DC.

العاكس الهجين على الشبكة وخارج الشبكة

تعمل وحدة التحكم MPPT على تنظيم الطاقة الكهربائية المولدة من الوحدات الشمسية والتحكم فيها، وزيادة شحن البطارية إلى الحد الأقصى، وحماية البطارية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد. يقوم عاكس التيار المستمر/التيار المتردد بتحويل طاقة التيار المستمر من الوحدات والبطارية إلى طاقة تيار متردد لتحميل التيار المتردد.

بنك البطاريات المنزلية

المهمة الرئيسية ل بنك بطارية المنزل هو تخزين الطاقة من أجل ضمان تحميل الطاقة في الليل أو الأيام الممطرة. يعد LiFePO4 الأكثر أمانًا وصديقًا للبيئة هو العنصر الأكثر شيوعًا في حزم بطاريات تخزين الطاقة المنزلية، والتي عادةً ما تكون متصلة بالتوازي في وحدات 5 كيلو وات في الساعة / 10 كيلو وات في الساعة لزيادة السعة.

النقاط الرئيسية لتصميم نظام تخزين الطاقة المنزلي وخارج الشبكة

تحديد قوة العاكس المتصل بالشبكة حسب نوع الحمل والطاقة

تنقسم الأحمال المنزلية عمومًا إلى أحمال حثية ومقاومة. الأحمال ذات المحركات مثل الغسالات والمكيفات والثلاجات ومضخات المياه وشفاطات المطبخ هي أحمال حثية، وتكون قوة بدء تشغيل المحرك 5-7 أضعاف الطاقة المقدرة، لذا يجب مراعاة قوة بدء تشغيل هذه الأحمال عند حساب قوة العاكس. يجب أن تكون طاقة الخرج للعاكس أكبر من قوة الحمل.

ومع ذلك، بالنسبة للأسرة العادية، مع الأخذ في الاعتبار أنه لا يمكن تشغيل جميع الأحمال في نفس الوقت، يمكن ضرب مجموع طاقة الحمل بعامل 0.7 ~ 0.9 من أجل توفير التكلفة. إن العاكس الهجين الكل في واحد (متصل بالشبكة وخارجها) مناسب لأنظمة تخزين الإضاءة الصغيرة والمتوسطة الحجم، مع وظيفة UPS (تبديل 10 مللي ثانية)، والمظهر الجميل، والهيكل المدمج، والتركيب السهل، ودعم طرق المراقبة المتعددة.

تأكد من طاقة الوحدة الكهروضوئية وفقًا لاستهلاك الطاقة

مبدأ تصميم الوحدات الكهروضوئية هو تلبية الطلب اليومي على الطاقة للحمل في ظل الظروف الجوية المتوسطة، مما يعني أن توليد الطاقة السنوي للألواح الشمسية يجب أن يكون مساويا لاستهلاك الطاقة السنوي للحمل. نظرًا لأن الظروف الجوية أقل وأعلى من المتوسط، يجب أن يلبي تصميم الألواح الشمسية بشكل أساسي احتياجات أسوأ موسم إضاءة، أي أنه في أسوأ موسم إضاءة يمكن شحن البطارية بالكامل كل يوم.

تحديد سعة البطارية وفقًا لاستهلاك الطاقة أو استهلاك الطاقة المتوقع ليلاً

تتمثل الوظيفة الرئيسية لبطارية تخزين الطاقة المنزلية في تخزين الطاقة الكهربائية لضمان التشغيل الطبيعي للحمل في غياب الضوء والطاقة المساعدة. يتضمن تصميم بطارية تخزين الطاقة المنزلية بشكل أساسي حساب تصميم سعة البطارية وتصميم مجموعة من التوصيلات المتسلسلة والمتوازية لحزمة البطارية. في تصميم سعة البطارية مع الأخذ في الاعتبار عمق تفريغ البطارية، يمكن اعتبار عمق تفريغ بطارية الرصاص الحمضية العامة بنسبة 50%-70%، بطارية الليثيوم يمكن اعتبار عمق التفريغ بنسبة 80%-90%. إذا كانت بطارية تخزين الطاقة تستخدم الليثيوم، فيجب أن تكون متوافقة مع بروتوكول BMS مع العاكس الهجين المتصل بالشبكة.

تصنيف تخزين الطاقة المنزلية ووضع تشغيل النظام

تخزين الطاقة المنزلية، المعروف أيضًا باسم نظام تخزين الطاقة المنزلي، يشبه محطة توليد الطاقة المصغرة لتخزين الطاقة، ولا يتأثر تشغيله بضغط مصدر الطاقة الحضري. خلال الساعات المنخفضة لاستهلاك الكهرباء، يمكن إعادة شحن حزمة بطارية تخزين الطاقة المنزلية بنفسها لاستخدامها أثناء فترة الذروة أو انقطاع التيار الكهربائي.

يمكن تقسيم تخزين الطاقة المنزلية إلى أربعة أنواع رئيسية: النظام الشمسي المنزلي الهجين + نظام تخزين الطاقة، النظام الشمسي المنزلي المقترن + نظام تخزين الطاقة، النظام الشمسي المنزلي خارج الشبكة + نظام تخزين الطاقة، ونظام إدارة الطاقة لتخزين الطاقة الكهروضوئية، اعتمادًا على طريقة الاقتران وما إذا كان متصلاً بالشبكة.

يعتمد تخزين الطاقة المنزلية فكرة تصميم الشبكة الصغيرة المتكاملة، والتي يمكن أن تعمل في الوضع المزدوج خارج الشبكة وعلى الشبكة، ويمكن أن تحقق التبديل السلس لوضع التشغيل، مما يحسن بشكل كبير من موثوقية مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز نظام تخزين الطاقة المنزلي بنظام إدارة مرن وفعال، والذي يمكن تعديله وفقًا للشبكة والحمل وتخزين الطاقة والتعرفة لتحقيق تحسين تشغيل النظام وزيادة إيرادات العملاء إلى أقصى حد.

نظام تخزين الطاقة المنزلية هو نوع جديد من النظام الهجين للحصول على الطاقة وتخزينها واستخدامها عن طريق إضافة طاقة تخزين بطارية الليثيوم إلى نظام توليد الطاقة الكهروضوئية التقليدي المتصل بالشبكة، وهو عبارة عن مزيج من البطارية الشمسية المنزلية والعاكس الهجين واللوحة الكهروضوئية. أعرض بإيجاز طريقة تشغيل نظام تخزين الطاقة المنزلي.

• الصباح: شدة الضوء ضعيفة، وتوليد الطاقة منخفض، وارتفاع الطلب على الطاقة. عند شروق الشمس، تبدأ الألواح الشمسية في توليد الطاقة، والتي لا تعتبر كافية لتلبية الطلب على الطاقة في الصباح؛ يقوم نظام تخزين الطاقة باستدعاء الكهرباء المخزنة في البطارية لاستخدامها بواسطة الأجهزة.

• الظهر: أقوى كثافة للضوء، وأعلى إنتاج للطاقة من الألواح الشمسية، وانخفاض الطلب على الطاقة. تصل الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية إلى ذروتها خلال النهار. ولكن بما أنه لا يوجد أحد في المنزل، فإن استهلاك الطاقة منخفض جدًا، لذلك يتم تخزين معظم الطاقة المنتجة في البطاريات.

• في المساء: شدة الضوء ضعيفة، وإنتاج الطاقة منخفض، وارتفاع الطلب على الطاقة. أعلى استهلاك يومي للطاقة يكون في الليل عندما تنتج الألواح الشمسية طاقة قليلة أو معدومة، وسيقوم نظام التخزين باستدعاء الطاقة المنتجة خلال النهار لتلبية الطلب على الطاقة.

بشكل عام، تخزين الطاقة المنزلية رائع وجميل، وسهل التركيب، ومجهز بعمر طويل البطارية الشمسية LiFePO4 ، أثناء دمجها مع الخلايا الكهروضوئية، يمكن أن توفر الطلب على الكهرباء للمواقع السكنية والمرافق العامة والمصانع الصغيرة، وما إلى ذلك.