Este artículo espera que todos sepan cómo construir con éxito una central eléctrica fotovoltaica fuera de la red a través de un lenguaje simple y sencillo.

1. El valor de los sistemas fuera de la red

En un resumen a largo plazo, el sistema aislado se basa principalmente en los siguientes puntos de partida:

(1) Lugares donde no hay forma de utilizar la red eléctrica (red), como montañas, barcos, automóviles y la naturaleza. Este es el requisito más típico del sistema fuera de la red; más del 80 % de los usuarios quieren conseguir el suministro de energía a través de sistemas fuera de la red porque no es conveniente utilizar la red eléctrica.

(2) Áreas donde hay electricidad de la red, pero a menudo ocurren cortes de energía irregulares. Cuando hay un corte de energía, el sistema fotovoltaico fuera de la red puede continuar suministrando la carga para satisfacer la demanda de energía continua.

(3) Hay electricidad de red, pero se espera que la factura de electricidad pueda reducirse a través del sistema aislado. El sistema fuera de la red no solo puede cargar la batería a través de módulos fotovoltaicos, sino que también puede cargar la batería configurando la energía de la red pública cuando la tarifa es baja y luego suministrar la carga descargando la batería cuando la tarifa es alta.

2. Composición típica del sistema fuera de la red

Diagrama del sistema aislado

La figura anterior es el diagrama de composición de un sistema aislado típico. Algunas cosas a tener en cuenta:

(1) Sistema aislado significa que la salida del sistema no necesita estar conectada a la red eléctrica como un sistema fotovoltaico conectado a la red. La salida de un sistema fuera de la red es lo que suministra la carga.

(2) El sistema fuera de la red proporciona la fuente VF, que es equivalente a la función de una red eléctrica.

(3) Los equipos principales en el sistema aislado son: módulos fotovoltaicos, inversores aislados, paquetes de baterías, dispositivos de confluencia, cajas de distribución y cargas eléctricas.

(4) El sistema fuera de la red más optimizado solo puede contener dos partes: inversor fuera de la red y paquete de baterías.

/3, proceso de diseño del sistema fuera de la red

(1) Es un proceso "a la medida" para confirmar la demanda de un sistema fuera de la red, porque en la mayoría de los casos las cargas que los diferentes usuarios necesitan traer son las mismas y la duración del consumo de electricidad es diferente. La forma correcta es confirmar primero los requisitos: ¿qué cargas se traerán? ¿Qué tan grande es la carga? ¿Cuánto tiempo lo usas en un día? Luego calcule qué tan grande debe construirse un sistema. Por ejemplo, un cliente en el norte de China necesita construir una central eléctrica fuera de la red, la carga principal es un ventilador de 3500 W, el consumo de energía es de 3 horas al día y la energía de respaldo necesita solo 1 día. A partir de esta información, la potencia de la carga es de 3,5 kW y el consumo de energía por día es de 10,5 kWh.

(2) Selección de máquina fuera de la red La primera parte de control del sistema fuera de la red se realiza mediante el controlador MPPT + convertidor CC/CA. Con el desarrollo de la tecnología, los principales fabricantes actualmente abogan por el uso de máquinas integradas de control e inversor, y se puede usar un dispositivo al mismo tiempo. Implemente funciones como la serie SPF ES de Growatt de inversores fuera de la red.

Tras confirmar las necesidades, es el momento de elegir el inversor aislado adecuado. La salida de la máquina aislada seleccionada debe ser capaz de cubrir la potencia nominal de la carga, y tratar de dejar un margen para que el sistema sea más confiable. Tome la carga en la figura anterior como ejemplo, la potencia nominal es de 3.5kW, y se puede seleccionar la máquina fuera de la red SPF 5000 ES, y la potencia de salida es de 5kW, que puede satisfacer la fuente de alimentación de esta carga.

Bajo la premisa de cubrir la potencia de carga, el número de inversores necesarios depende de la demanda de potencia de respaldo, que son los denominados “días de lluvia continuos”. Debido a que la electricidad en el sistema fuera de la red es generada por los componentes y la máquina fuera de la red, si la demanda de energía de respaldo es grande, es posible que una máquina fuera de la red y sus componentes correspondientes no puedan generarla, por lo que necesita ser duplicado.

(3) La selección de módulos fotovoltaicos Siempre que se trate de un sistema fotovoltaico, la fuente de energía son los módulos fotovoltaicos (por supuesto, el sistema fuera de la red también tiene energía comercial como entrada). La máquina aislada seleccionada tiene una capacidad de componentes aceptable establecida, y los componentes se pueden configurar directamente de acuerdo con las especificaciones de la máquina aislada. Usando los 182 componentes principales actuales de 550Wp*8, la potencia nominal es de 4,4kWp y la generación de energía diaria promedio es de aproximadamente 16kWh. También puede tener la mejor combinación o incluso un poco más, y debe combinarse de acuerdo con las necesidades específicas.

El modo serie-paralelo de los componentes es en realidad el mismo que el principio del inversor conectado a la red. La cadena de la máquina aislada tiene el valor de voltaje de acceso máximo permitido, que se puede conectar en serie de acuerdo con los parámetros de los componentes seleccionados. El voltaje máximo de entrada de PV de la máquina fuera de la red SPF 5000ES es de 450 V, y el rango de voltaje de MPPT es de 120 V~430 V. Si se seleccionan componentes de 550 Wp, el voltaje de circuito abierto general es de aproximadamente 49 V, y puede presionar directamente 8 piezas y 1 cadena para conectarse al puerto de entrada PV de la máquina fuera de la red. .

(4) Selección de batería La batería es una característica importante del sistema aislado que es diferente del sistema conectado a la red. Es la zona de ajuste del buffer del sistema, de lo contrario el sistema se convertirá en una isla.

Al elegir una batería, todavía se basa en la demanda de electricidad del usuario. A juzgar por el ejemplo anterior, el cliente tiene una demanda de energía de respaldo de 10,5kWh, es decir, si no hay luz, la batería necesita liberar 10,5 kWh de electricidad a través de la máquina aislada para satisfacer el suministro de carga.

Sin embargo, independientemente de las baterías de plomo-ácido o de iones de litio, existe un concepto o característica de profundidad de descarga (DoD=Depth of Discharge), que debe tenerse en cuenta. Es decir, la electricidad almacenada en la batería no se puede liberar por completo cada vez, solo se puede liberar una parte, de lo contrario, dañará la batería y hará que la batería falle prematuramente.

La profundidad de descarga de las baterías de plomo-ácido generales es de alrededor del 60 %, mientras que la de las baterías de litio puede alcanzar el 90 %. Al elegir la capacidad del paquete de baterías, la profundidad de descarga también afecta la capacidad total del paquete de baterías. Siguiendo con el ejemplo anterior, elija una batería de plomo-ácido, se calculan 10,5 kWh de acuerdo con la profundidad de descarga del 60 %, y es necesario configurar un total de paquetes de baterías de 10,5 kWh ÷ 0,6 = 17,5 kWh. Estas baterías son como un contenedor para almacenar la electricidad emitida por el sistema. suba y suelte cuando la carga lo requiera.

No hay necesidad de calcular la capacidad o las especificaciones de una sola batería de forma tan complicada. La máquina aislada de 5kW requiere que la batería esté configurada con una especificación de 200Ah o más. Sabiendo esto, solo necesita ajustar el número para asignar la misma o casi la capacidad total de la batería.

En la actualidad, las principales especificaciones de baterías de plomo-ácido en el mercado son 2V/6V/12V. Generalmente, si se selecciona la especificación de 12 V, la capacidad de una batería es de 12 V*200 Ah = 2400 VAh = 2,4 kWh, y la capacidad total de 17,5 kWh se divide entre 1 batería. La capacidad es el número de bloques de batería que hay que configurar, 17,5kWh÷2,4kWh=7,2916..., la batería es indivisible, redondear y configurar 8 bloques. Puede regresar y verificar, 8 bloques * 12V * 200Ah = 19200VAh = 19.2kWh, que cumple con el requisito de energía de respaldo de carga.

(5) Lista de equipos principales La lista de sistemas aislados generalmente configurados es la siguiente:

(6) Cuando se requieren múltiples máquinas paralelas

Hay dos situaciones en las que se requieren varias máquinas en paralelo:

(1) Aunque la carga no es grande, hay una máquina fuera de la red disponible, pero la demanda de energía de respaldo es grande.

(2) La potencia de la carga excede la potencia de salida nominal de una máquina fuera de la red.

La máquina aislada SPF 5000ES admite de 2 a 6 máquinas paralelas y el sistema puede lograr una salida de 10kW~30kW. Después de aumentar la cantidad de máquinas fuera de la red, los componentes también deben aumentarse en consecuencia, especialmente para sistemas con grandes requisitos de energía de respaldo, no es suficiente configurar solo un paquete de baterías con una capacidad adecuada, y solo suficientes componentes pueden generar electricidad y almacenar electricidad.