Как спроектировать систему солнечной энергии и аккумулятора на крыше C&I

Проектирование системы солнечных панелей и аккумуляторов на крыше коммерческого и промышленного объекта начинается с проекта, а не с аккумулятора.

Коммерческий или промышленный сайт может иметь переменные часы работы, производственные графики, пиковые нагрузки, критические нагрузки и ограничения на импорт или экспорт из сети. Эти условия определяют, как солнечная система, аккумуляторная система, ПС, инвертор, СЭМ и электрическая инфраструктура должны работать вместе.

Для ЭПС, интеграторов систем и разработчиков проектов процесс проектирования должен поэтому перейти от требований к сайту к полной архитектуре системы:

Данные сайта → Цели системы → Проектирование PV → Роль аккумулятора → Архитектура системы → Электрическая интеграция → Система управления → Фактическая осуществимость объекта → Проверка системы

Этот подход помогает избежать выбора отдельных компонентов до тех пор, пока не станут ясны требования к полной системе C&I.

1. Начните с загрузки сайта C&I и солнечного профиля

Первый шаг — определить, как сайт потребляет электроэнергию, и когда будет доступна солнечная генерация.

Ежемесячное потребление электроэнергии даёт полезную отправную точку, но не показывает, когда происходит спрос. Для проектов C&I, команда разработчиков должна изучить пиковые нагрузки объекта, дневной профиль нагрузки, рабочие часы, режимы будних и выходных дней, графики производства и критические нагрузки. Для существующих солнечных систем также должен быть включён фактический профиль генерации солнечной энергии.

Данные проекта	Почему это важно
Пиковая нагрузка	Указывает максимальный спрос на энергию сайта
Загрузить профиль	Показывает, когда электроэнергия потребляется
Часы работы	Показывает пересечение между генерацией PV и спросом на объекте
Паттерны будних/выходных	Определяет изменения в условиях эксплуатации
Существующая или планируемая мощность фотоэлектрических станций	Определяет потенциальную солнечную генерацию
Критические нагрузки	Помогает определить требования к резервному копированию
Подключение к сети	Определяет ограничения импорта и экспорта

Где доступно, данные о нагрузке за интервал могут выявлять повторяющиеся паттерны спроса, которые не видны в ежемесячных показаниях потребления.

Целью этого шага является установление профиля нагрузки и генерации, который будет руководить остальной частью проектирования системы.

2. Определите, чего должна добиваться система солнечных панелей и аккумулятора

Следующий шаг — определить цели функционирования проекта.

Система солнечной энергии и аккумулятора для коммерческого и промышленного использования может быть спроектирована в первую очередь для самоиспользования солнечной энергии, снижения пиковой нагрузки, оптимизации по времени использования, резервного питания или сочетания этих применений.

Приоритет важен, потому что различные цели могут привести к разным системным требованиям. Сайт, ориентированный на солнечное самоconsumption, может потребовать переноса избыточной дневной генерации фото-вольтаики на более поздние периоды. Сайт, ориентированный на уменьшение пиковой нагрузки, может придать большее значение способности батареи реагировать на конкретные периоды высокого спроса. Если требуется аварийное питание, система также должна сохранять энергию для критических нагрузок.

Команда проекта должна, следовательно, согласовать основные эксплуатационные цели до выбора архитектуры системы.

Главный вопрос: Что должен помочь батарея сайту достичь?

Это решение является основой для последующего проектирования PV и аккумулятора.

3. Сопоставьте мощность солнечных панелей на крыше с нагрузкой объекта

Как только цели проекта станут ясны, определите, как систему солнечных панелей на крыше следует вносить свой вклад в них.

Мощность PV должна оцениваться по отношению к дневному электрическому спросу на объекте, доступной площади крыши, ожидаемой солнечной генерации, сезонным изменениям нагрузки, ограничениям экспорта в сеть и потенциальному будущему спросу.

Связь между генерацией ПВ и потребностью на объекте особенно важна. Если производство ПВ регулярно превышает местное потребление, проекту необходимо определить, может ли избыток быть сохранен, экспортирован или требуется его сократить. Если потребность на объекте остается высокой в большую часть светового времени, большая часть генерации ПВ может быть непосредственно потреблена.

Вот почему фиксированное соотношение PV к аккумулятору не подходит для каждого проекта C&I. Сначала система PV должна быть оценена в контексте нагрузки объекта и условий электросети. Затем можно спроектировать аккумулирование энергии вокруг полученных потоков энергии.

Целью является определение соответствующей роли и масштаба фотоэлектрических систем в общей энергетической системе объекта, а не размер аккумулятора на данном этапе.

4. Определите роль аккумулятора в системе C&I

После того как роль PV будет установлена, определите, что аккумулятор должен делать в системе.

Ключевыми требованиями являются мощность и доступная энергия. Мощность относится к количеству электроэнергии, которую батарея должна поставлять или поглощать в определенный момент времени, а доступная энергия относится к количеству энергии, доступной для целевого применения.

Например, аккумулятор, поддерживающий сглаживание пиков, должен иметь достаточную мощность разряда, чтобы отреагировать на пиковые потребности объекта. Аккумулятор, используемый для переноса избыточной солнечной генерации, может уделять большее внимание количеству доступной энергии в течение требуемого периода эксплуатации.

Программы резервного копирования вносят ещё одно соображение: некоторая энергия может потребоваться для обеспечения критических нагрузок вместо того, чтобы использоваться для обычной повседневной работы.

Необходимая мощность батареи и доступная энергия должны, следовательно, определяться целями эксплуатации объекта и профилем нагрузки, а не только вместимостью PV.

Для проектов, требующих решения с аккумулятором, разработанного вокруг конкретных требований к приложению и интеграции, см. Как указать пользовательский аккумулятор для системы хранения солнечной энергии<р>.<р>

5. Выберите архитектуру системы PV + аккумулятор

После определения ролей PV и аккумулятора, следующее решение заключается в том, как они должны быть подключены в электрической системе.

Архитектура с переменным током

В конфигурации с переменным током, система фотоэлектрических элементов и аккумулятор используют отдельное оборудование преобразования мощности и подключаются со стороны переменного тока.

Это может быть полезно для многих проектов модернизации, поскольку существующая фотоэлектрическая батарея и инвертор могут быть сохранены, в то время как к системе переменного тока сайта будет добавлено аккумуляторное ППС.</p>

Архитектура с гальванической развязкой

В конфигурации с гальванической развязкой, фотоэлектрические и аккумуляторные системы хранения интегрируются на стороне постоянного тока до преобразования энергии в переменный ток.

Этот подход можно рассмотреть, когда PV и хранение разрабатываются совместно, и архитектура предоставляет подходящее техническое или экономическое преимущество.

Выбор между переменным и постоянным током должен учитывать состояние проекта (новое строительство или модернизация), существующую конфигурацию инвертора, требования к потоку энергии, стратегию управления, электрическую инфраструктуру и экономику проекта.

Для существующей системы солнечных панелей на крыше, проектная группа должна сначала определить, может ли существующее оборудование вместить предложенную архитектуру хранения. Для нового проекта можно сравнить конфигурации переменного и постоянного тока как часть общей системы.

Архитектура должна соответствовать требованиям проекта, а не выбираться независимо от дизайна фотоэлектрической системы и аккумулятора.

6. Проверьте СП, Инвертор и Интеграцию с сетью

Выбранная архитектура должна быть затем проверена по отношению к электрической инфраструктуре сайта.

PCS, инвертор PV, аккумулятор, трансформатор, система переменного тока и подключение к электросети должны поддерживать намеченные потоки мощности в условиях эксплуатации проекта.

Например, группа дизайна должна убедиться, что доступная мощность инвертора и ПКС соответствует требуемой операции зарядки и разрядки. Рабочее напряжение батареи и ограничения по мощности также должны быть совместимы с выбранным оборудованием преобразования энергии.

Для проектов модернизации существующая инфраструктура может стать важным ограничением в проектировании. Вместимость трансформаторов, лимиты подключения к электрической сети, существующая вместимость фотоэлектрических инверторов и разрешенные уровни импорта или экспорта могут все повлиять на то, как дополнительные системы хранения энергии могут быть интегрированы.

Требования к защите и связи также должны учитываться как часть системного электрического проектирования.

Важное различие в том, что вместимость батареи не определяет сама по себе мощность полной системы.

Для подробных сведений о совместимости аккумулятора с инвертором, обратитесь к Как совместить инвертор солнечной энергии с аккумулятором LiFePO4<р>.<р>

7. Разработайте стратегию эксплуатации СЭМ

После того как будет установлена электрическая архитектура, определите, как система будет работать в различных условиях.

EMS координирует потоки энергии между генерацией PV, нагрузками на объекте, аккумуляторными системами и сетью.

Например, когда генерация ПВ превышает потребность на объекте, СЭМ может направить доступную энергию на зарядку аккумулятора. В периоды высокой потребности на объекте он может контролировать разряд аккумулятора в соответствии с целями эксплуатации проекта. Если проект использует оптимизацию по времени использования, СЭМ также может учитывать определенные периоды эксплуатации и условия сети.

Приоритетные цели требуют особого внимания. Стратегия, использующая аккумулятор агрессивно для сглаживания пиковых нагрузок, может уменьшить количество энергии, доступной для резервного питания. Точно так же максимальное использование солнечной энергии может не всегда совпадать с необходимым резервным запасом.

Стратегия EMS, следовательно, должна определять приоритет работы и условия, при которых аккумулятор заряжается, разряжается или поддерживает свой уровень заряда.

EMS переводит цели проекта в фактическое поведение системы.

8. Проверьте ограничения сайта и установки

Предлагаемая система также должна соответствовать физическим и экологическим условиям площадки.

Проект должен учитывать доступную площадь размещения аккумулятора, условия внутреннего или наружного помещения, окружающую температуру, тепловую среду, маршруты кабелей, пространство электрической комнаты, доступ для обслуживания и применимые требования пожарной и электрической безопасности.

Хранилище аккумуляторов не обязательно должно устанавливаться на крыше. В зависимости от планировки проекта и местных требований, отдельная площадка на уровне земли или подходящее электрическое пространство могут обеспечить более практичное место для установки.

Эти ограничения могут повлиять на размещение оборудования, прокладку кабелей, тепловую защиту и иногда на общую архитектуру системы.

Целью этого шага является подтверждение того, что предлагаемая система может быть установлена, эксплуатироваться и обслуживаться при реальных условиях объекта.

9. Проверьте полностью систему солнечной энергии и аккумулятора

Перед развертыванием вся система должна быть проверена как единое интегрированное решение.

Финальная проверка проекта должна подтвердить, что система ПВ, аккумулятор, ПКС, инвертор, СЭМ, подключение к электросети и инфраструктура объекта могут работать вместе в соответствии с намеченными сценариями проекта.

Ключевые моменты проверки:

• Генерация PV и предположения о нагрузке на сайт

• Питание от батареи и доступная энергия

• Совместимость ПК и инвертора

• Логика работы EMS

• Требования к резервам SOC

• Ограничения импорта и экспорта сетки

• Электрическая защита

• Сайт и условия окружающей среды

Практическая последовательность проектов:

Проектирование системы → Выбор оборудования → Тестирование интеграции → Ввод в эксплуатацию объекта → Проверка производительности

Целью является не просто проверка каждого компонента отдельно. Это подтверждение того, что полностью система Solar + хранение энергии работает как задумано при реальных условиях эксплуатации C&I.

Заключение

Система солнечных панелей на крыше и хранения энергии для коммерческих и промышленных объектов должна проектироваться от целей объекта и проекта, а не начинаться с модели аккумулятора или фиксированного соотношения между фотоэлектрическими элементами и хранением энергии.

Процесс общего дизайна следующий:

Данные сайта → Цели системы → Проектирование PV → Роль аккумулятора → Архитектура системы → Электрическая интеграция → Система управления → Фактическая осуществимость объекта → Проверка системы

Этот подход позволяет EPC, системным интеграторам и разработчикам проектов проектировать с учетом фактической взаимосвязи между выработкой фотоэлектричества, потреблением на объекте, работой аккумуляторов и требованиями к электросети.

ACE Battery предоставляет прикладные решения хранения энергии для коммерческих и промышленных проектов, включая разработку индивидуальных аккумуляторов и интеграцию систем.

Планируете проект солнечной электростанции на крыше и хранения энергии C&I? Свяжитесь с ACE Battery, чтобы обсудить требования к вашему проекту и решение для хранения энергии.