Thiết kế và Phân tích Kinh tế của Hệ thống PV-ESS Gia đình

Hệ thống lưu trữ năng lượng lưu trữ điện cho việc cắt giảm đỉnh tải hoặc trong trường hợp khẩn cấp. Pin lithium-ion, mặc dù có hiệu suất thấp hơn, vẫn chiếm ưu thế do khả năng xả nhanh và tuổi thọ dài. Một hệ thống điển hình bao gồm công tơ, bộ nghịch lưu, bộ điều khiển, hộp pin và bộ sạc để quản lý dòng điện và đảm bảo tính tương thích với lưới điện.

Lưu trữ PV đang mở rộng ở Trung Quốc, với các hệ thống dân dụng phát triển do sự sẵn có của mái nhà và giảm chi phí (~2.000 nhân dân tệ/kW). Việc tích hợp PV với thiết bị gia dụng và lưu trữ lưới điện giúp tiêu thụ tự chủ hiệu quả, mang lại lợi ích cho một phần ba hộ gia đình.

Điểm then chốt về lắp đặt Hệ thống PV Gia đình

Độ ổn định là quan trọng nhất trong các dự án PV gia đình. Sự bất ổn của hệ thống làm gián đoạn hoạt động của trạm điện và giảm hiệu suất phát điện, đòi hỏi các quy trình lắp đặt nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu suất liên tục.

Chọn Địa điểm

Hầu hết các trạm PV trên mái nhà yêu cầu góc cấu trúc hỗ trợ tối ưu để đảm bảo ít nhất 30 phút ánh sáng mặt trời trực tiếp hàng ngày. Các tấm pin mặt trời nên được tập trung trên cùng một cấu trúc hỗ trợ, với các thành phần đặt trên mặt đất được bố trí chiến lược để giảm thiểu sự can thiệp từ môi trường.

Phân tích Chi phí của Hệ thống PV

Tổng chi phí của trạm điện PV bao gồm các cân nhắc về sử dụng đất. Đối với mái nhà dân dụng, kích thước thông thường của các tấm pin là ~0.74×0.75×0.75 = 0.34 m³ (điều chỉnh đơn vị công thức theo nhu cầu). Diện tích mái nhà có mối tương quan trực tiếp với quy mô thành phần và chi phí lắp đặt. Nhà thiết kế phải cân bằng khoảng cách giữa các tấm pin, sự tích hợp vào tòa nhà và chi phí bảo trì - bố trí gần nhau tăng chi phí lắp đặt, trong khi các trạm đặt trên mặt đất có chi phí xây dựng và bảo dưỡng cao hơn, khiến các đơn vị trên mái nhà trở nên kinh tế hơn.Các tính toán đầu tư tập trung vào chi phí lắp đặt + bảo trì, đòi hỏi phân tích chi tiết về chi phí.Các hệ thống lưu trữ PV trong nước tích hợp ba mô-đun cốt lõi: sản xuất PV, lưu trữ pin và điều khiển hệ thống.

Thiết kế Hệ thống Lưu trữ Năng lượng PV

(1) Mô-đun Sản xuất PV

Chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện để bổ sung cho nhu cầu điện của gia đình, đóng vai trò là nguồn năng lượng chính.

(2) Mô-đun Lưu trữ Pin

Lưu trữ năng lượng dư thừa từ mảng PV để sử dụng sau này. Các tham số có thể cấu hình (ví dụ: điều chỉnh công suất, dòng xả) cho phép giải pháp tùy chỉnh cho các tải đa dạng (thường kết hợp với thiết bị gia dụng).Mô-đun này yêu cầu giao tiếp liền mạch với các thiết bị khác. Nhà thiết kế nên phối hợp với người dùng trong quá trình lắp đặt; các thành phần PV thường sử dụng giao thức hai chiều để giảm thiểu chi phí phần cứng bổ sung.

Phân tích Lợi ích Kinh tế

Các hệ thống PV mang lại nhiều lợi ích:

• Tuổi thọ dài (>10 năm, bảo trì tối thiểu), không phát thải và mật độ năng lượng cao;

• Theo dõi thời gian thực và điều chỉnh tự động để vận hành an toàn, đáng tin cậy;

• Cung cấp điện trực tiếp cho người dùng hoặc tích hợp vào lưới điện mà không cần nâng cấp lưu trữ lớn.

Những đặc điểm này cho phép các chiến lược lưu trữ năng lượng tối ưu hóa để tối đa hóa ROI.

Kết luận

Bài viết này trình bày một khung thiết kế toàn diện cho các hệ thống PV và lưu trữ phân tán, bao gồm việc chọn loại trạm và logic điều khiển để tăng cường tính linh hoạt của lưới điện và giảm sự cố mất điện.

Các đóng góp chính bao gồm:

• Định lượng các chỉ số hiệu quả thông qua các nghiên cứu điển hình của các trạm điện;

• Nêu bật các ưu điểm cốt lõi của PV dân dụng (hiệu suất phát điện cao, khả năng lưu trữ mạnh);

• Phân tích hiệu suất và chiến lược điều khiển của các đơn vị lưu trữ trong suốt chu kỳ dự án để đưa ra quyết định kỹ thuật và kinh tế.

Nghiên cứu này cung cấp các thông tin hành động để thúc đẩy việc áp dụng PV gia đình.