طراحی و تجزیه و تحلیل اقتصادی سیستم‌های خانگی فتوولتائیک-سیستم ذخیره‌سازی انرژی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی برق را برای کاهش اوج تقاضا یا مواقع اضطراری ذخیره می‌کنند. با وجود کارایی پایین‌تر، باتری‌های لیتیوم-ایون به دلیل تخلیه سریع و طول عمر طولانی غالب هستند. یک سیستم معمول شامل گرماسنج، انورتر، کنترل‌کننده، جعبه باتری و شارژر برای مدیریت جریان برق و اطمینان از سازگاری با شبکه است.

ذخیره‌سازی فتوولتائیک در چین در حال گسترش است، با رشد سیستم‌های خانگی به دلیل در دسترس بودن داک و کاهش هزینه‌ها (~۲۰۰۰ یوان/کیلووات). یکپارچه‌سازی فتوولتائیک با وسایل خانگی و ذخیره‌سازی شبکه امکان مصرف مؤثر خودی را فراهم می‌کند و به یک سوم خانوارها مزیت می‌بخشد.

نقاط کلیدی نصب سیستم‌های فتوولتائیک خانگی

ثبات در پروژه‌های فتوولتائیک خانگی بسیار مهم است. ناپایداری سیستم عملکرد ایستگاه تولید برق را مختل می‌کند و کارایی تولید را کاهش می‌دهد، بنابراین نیاز به پروتکل‌های نصب دقیق برای اطمینان از عملکرد مداوم است.

انتخاب مکان

بیشتر ایستگاه‌های فتوولتائیک روی بام نیاز به زاویه‌های بهینه ساختار حمایتی دارند تا حداقل ۳۰ دقیقه نور مستقیم خورشید روزانه تضمین شود. پانل‌های خورشیدی باید در یک ساختار حمایتی گروه‌بندی شوند، با قرار دادن اجزای زمینی به صورت استراتژیک برای کاهش تداخل محیطی.

تحلیل هزینه‌های سیستم‌های فتوولتائیک

هزینه کل یک ایستگاه برق فتوولتائیک شامل در نظر گرفتن استفاده از زمین است. برای بام‌های خانگی، ابعاد معمول پانل‌ها ~۰.۷۴×۰.۷۵×۰.۷۵ = ۰.۳۴ متر مکعب (واحد فرمول را به نیاز تغییر دهید). مساحت بام به طور مستقیم با مقیاس اجزا و هزینه‌های نصب مرتبط است. طراحان باید تعادل بین فاصله پانل‌ها، یکپارچگی ساختمان و هزینه‌های نگهداری را برقرار کنند - چیدمان‌های نزدیک‌تر هزینه‌های نصب را افزایش می‌دهند، در حالی که ایستگاه‌های زمینی هزینه‌های ساخت و نگهداری بالاتری دارند که واحد‌های روی بام را اقتصادی‌تر می‌کند.محاسبات سرمایه‌گذاری بر روی هزینه‌های نصب + نگهداری متمرکز است، که نیازمند تجزیه‌وتحلیل دقیق هزینه‌ها است.سیستم‌های ذخیره‌سازی فتوولتائیک داخلی سه ماژول اصلی را یکپارچه می‌کنند: تولید فتوولتائیک، ذخیره‌سازی باتری و کنترل سیستم.

طراحی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک

(۱) ماژول تولید فتوولتائیک

انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می‌کند تا نیازهای برق خانگی را تأمین کند و به عنوان منبع اصلی انرژی عمل می‌کند.

(۲) ماژول ذخیره‌سازی باتری

انرژی اضافه از آرایه فتوولتائیک را برای استفاده بعدی ذخیره می‌کند. پارامترهای قابل تنظیم (مانند تنظیم توان، جریان تخلیه) امکان راه‌حل‌های سفارشی برای بارهای مختلف (معمولاً با وسایل خانگی ترکیب می‌شود) را فراهم می‌کند.این ماژول نیاز به ارتباط بی‌درنگ با دستگاه‌های دیگر دارد. طراحان باید در زمان نصب با کاربران هماهنگ کنند؛ اجزای فتوولتائیک اغلب از پروتکل‌های دوطرفه استفاده می‌کنند تا هزینه‌های سخت‌افزار اضافی را کاهش دهند.

تحلیل مزایای اقتصادی

سیستم‌های فتوولتائیک مزایای متعددی دارند:

• طول عمر طولانی (>۱۰ سال، نگهداری کم)، عدم تولید آلودگی و چگالی انرژی بالا؛

• نظارت و تنظیم خودکار برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد؛

• تأمین مستقیم برق به کاربران یا یکپارچه‌سازی با شبکه بدون نیاز به به‌روزرسانی‌های ذخیره‌سازی گسترده.

این ویژگی‌ها امکان استراتژی‌های ذخیره‌سازی انرژی بهینه را برای بیشینه‌سازی بازده سرمایه‌گذاری فراهم می‌کنند.

نتیجه‌گیری

این مقاله چارچوب طراحی جامعی برای سیستم‌های فتوولتائیک و ذخیره‌سازی توزیع شده ارائه می‌دهد که شامل انتخاب نوع ایستگاه و منطق کنترل برای افزایش انعطاف‌پذیری شبکه و کاهش قطعات است.

مهم‌ترین مشارکت‌ها عبارتند از:

• کمی‌سازی معیارهای کارایی از طریق مطالعات موردی ایستگاه‌های برق معمولی؛

• برجسته کردن مزایای اصلی فتوولتائیک خانگی (کارایی تولید بالا، ظرفیت ذخیره‌سازی قوی)؛

• تحلیل عملکرد و استراتژی‌های کنترل واحد‌های ذخیره‌سازی در طول چرخه‌حیات پروژه برای اطلاع تصمیمات فنی و اقتصادی.

این تحقیق بینش‌های قابل اجرا برای ترویج استفاده از فتوولتائیک خانگی ارائه می‌دهد.