การออกแบบและการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ของระบบ PV-ESS สำหรับครัวเรือน

ระบบเก็บพลังงานใช้ในการเก็บไฟฟ้าสำหรับการลดพีคหรือกรณีฉุกเฉิน แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนแม้จะมีประสิทธิภาพต่ำกว่า แต่ยังคงเป็นที่นิยมเนื่องจากสามารถปล่อยประจุได้อย่างรวดเร็วและมีอายุการใช้งานยาวนาน ระบบทั่วไปประกอบด้วยมิเตอร์ อินเวอร์เตอร์ ตัวควบคุม กล่องแบตเตอรี่ และชาร์เจอร์ เพื่อจัดการการไหลของพลังงานและรับประกันความเข้ากันได้กับระบบสายส่ง

การเก็บพลังงานแสงอาทิตย์กำลังขยายตัวในประเทศจีน โดยระบบสำหรับบ้านเรือนกำลังเติบโตขึ้นเนื่องจากความพร้อมใช้งานบนหลังคาและการลดต้นทุน (~2,000 หยวน/กิโลวัตต์) การรวมระบบ PV กับเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและระบบเก็บพลังงานสายส่งช่วยให้มีการบริโภคเองอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ครึ่งหนึ่งของครัวเรือนได้รับประโยชน์

จุดสำคัญในการติดตั้งระบบ PV สำหรับครัวเรือน

ความเสถียรเป็นสิ่งสำคัญในโครงการ PV สำหรับครัวเรือน ความไม่เสถียรของระบบอาจทำให้การทำงานของสถานีผลิตไฟฟ้าหยุดชะงักและลดประสิทธิภาพในการผลิต ซึ่งจำเป็นต้องมีโปรโตคอลการติดตั้งที่เข้มงวดเพื่อรับประกันประสิทธิภาพในการทำงานอย่างต่อเนื่อง

การเลือกสถานที่

สถานี PV บนหลังคาส่วนใหญ่ต้องการมุมโครงสร้างสนับสนุนที่เหมาะสมเพื่อรับประกันว่าจะได้รับแสงแดดโดยตรงอย่างน้อย 30 นาทีต่อวัน แผงโซลาร์เซลล์ควรจะถูกจัดวางบนโครงสร้างเดียวกัน ส่วนประกอบที่ติดตั้งบนพื้นควรวางอย่างมีกลยุทธ์เพื่อลดการรบกวนจากสภาพแวดล้อม

การวิเคราะห์ต้นทุนของระบบ PV

ต้นทุนรวมของสถานีพลังงานแสงอาทิตย์รวมถึงการพิจารณาการใช้ที่ดิน สำหรับหลังคาบ้านเรือน ขนาดแผงทั่วไปคือ ~0.74×0.75×0.75 = 0.34 ลบ.ม. (ปรับหน่วยสูตรตามความจำเป็น) พื้นที่หลังคาสัมพันธ์โดยตรงกับขนาดของส่วนประกอบและการติดตั้ง ผู้ออกแบบต้องสมดุลระหว่างระยะห่างของแผง การรวมกับอาคาร และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา—การวางแผงใกล้กันเพิ่มค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง ในขณะที่สถานีบนพื้นต้องการค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและบำรุงรักษาที่สูงขึ้น ทำให้ระบบบนหลังคาประหยัดมากกว่า การคำนวณการลงทุนเน้นที่ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง + ค่าบำรุงรักษา ซึ่งต้องการการแบ่งแยกค่าใช้จ่ายอย่างแม่นยำ ระบบเก็บพลังงาน PV ภายในประเทศรวมโมดูลหลักสามโมดูล: การผลิตพลังงานจาก PV การเก็บพลังงานในแบตเตอรี่ และการควบคุมระบบ

การออกแบบระบบเก็บพลังงาน PV

(1) โมดูลการผลิตพลังงาน PV

แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าเพื่อเสริมความต้องการพลังงานในครัวเรือน เป็นแหล่งพลังงานหลัก

(2) โมดูลการเก็บพลังงานในแบตเตอรี่

เก็บพลังงานที่เหลือจากการอาร์เรย์ PV สำหรับการใช้งานในภายหลัง ตัวแปรที่สามารถกำหนดค่าได้ (เช่น การควบคุมกำลังไฟ กระแสปล่อยประจุ) ช่วยให้มีโซลูชันที่ปรับแต่งได้สำหรับโหลดที่หลากหลาย (มักจะใช้ร่วมกับเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน) โมดูลนี้ต้องการการสื่อสารที่ราบรื่นกับอุปกรณ์อื่น ๆ ผู้ออกแบบควรประสานงานกับผู้ใช้ระหว่างการติดตั้ง ส่วนประกอบ PV มักใช้โปรโตคอลสองทางเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม

การวิเคราะห์ประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

ระบบ PV มีข้อดีหลายประการ:

• อายุการใช้งานยาวนาน (>10 ปี บำรุงรักษาน้อย) ไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และมีความหนาแน่นพลังงานสูง;

• การตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการควบคุมอัตโนมัติเพื่อการดำเนินงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้;

• การจ่ายไฟฟ้าโดยตรงให้กับผู้ใช้หรือการรวมเข้ากับระบบสายส่งโดยไม่ต้องอัปเกรดระบบเก็บพลังงานอย่างมาก

คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้สามารถวางแผนการเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อเพิ่ม ROI ได้

สรุป

บทความนี้นำเสนอกรอบการออกแบบอย่างครอบคลุมสำหรับระบบ PV และระบบเก็บพลังงานกระจาย ครอบคลุมการเลือกประเภทสถานีและการควบคุมลอจิกเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบสายส่งและลดการขาดแคลนพลังงาน

การส่งเสริมสำคัญรวมถึง:

• การวัดค่าประสิทธิภาพผ่านกรณีศึกษาของสถานีผลิตไฟฟ้าที่เป็นตัวอย่าง;

• การเน้นข้อดีหลักของระบบ PV สำหรับบ้านเรือน (ประสิทธิภาพการผลิตสูง ความจุในการเก็บสูง);

• การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของหน่วยเก็บพลังงานและการควบคุมยุทธศาสตร์ตลอดวงจรชีวิตโครงการเพื่อให้ข้อมูลสำหรับการตัดสินใจทางเทคนิคและเศรษฐกิจ

การวิจัยนี้ให้ข้อมูลที่สามารถนำไปปฏิบัติได้ในการส่งเสริมการใช้ระบบ PV สำหรับบ้านเรือน