第七章:了解你的电用量负担


在考虑需要扩大太阳能光伏系统的规模之前,了解您的负载非常重要。负载将包括任何附加到系统输出的任何东西,包括照明,电机,数字设备等。

负载计算在离网太阳能光伏系统中非常重要,因为没有像并网系统那样的公用电网支持。未能估计您的负载将导致您的关键设备(如充电控制器和电池)过载或在关键操作期间电池电量耗尽。经常接近完全放电的电池会缩短其使用寿命。

瓦,千瓦和千瓦时

瓦特(W)是国际单位制(SI)中的一个权力单位。它被定义为每秒1焦耳(或每秒1牛顿米)。在电气方面,1瓦特是当一安培(A)电流流过1伏特(V)的电势差时工作完成的速率。因此瓦特=伏特x安培。这量化了瞬时功率。功率越高,功率越大,或者相当于每单位时间(秒)使用的电能越多。

1 kilowatt(kW)等于一千瓦。就太阳辐射而言,在接近赤道的中午晴朗的一天,地球上一平方米的阳光通常会接收约1千瓦的阳光(1千瓦/平方米 – 1kW/m2)。为了简化起见,太阳能中的大部分设备使用千瓦(kW)。

千瓦小时 Kilowatt hour(kWh)能量单位等于3.6兆焦耳(1joule × 3600秒),这意味着能量在一段时间内持续传输或使用。以千瓦时为单位的总能量是以千瓦为单位的功率乘以以小时为单位的时间。它通常被电力公司用来量化用于计费的能量。

 

这很重要?在1kWh的情况下,它将运行1000瓦设备1小时,但也可以运行100瓦设备10小时。因此,为了扩展太阳能光伏系统,我们需要知道所有设备产生,储存和使用的能量。

估算您的日常负载,使用情况

说明如何估算太阳能光伏系统的规模。这一切都回到您的负载,因此负载计算是离网太阳能光伏系统的重要组成部分。

首先列出您将连接到您的太阳能光伏系统的所有电器(灯,风扇等)。

确定每个设备将使用多长时间的时间表。这会让您大致了解每台设备将使用多少能源(kWh)。由于当设备从冷,热启动,基线工作等开始工作时,将有不同的能量使用,因此功率计将有帮助。例如,一个Kill-a-Watt功率计可以让您清楚地了解您的设备使用了多少能量。

一天中使用的所有kWh全部加在一起,这将成为您的电力需求的基准。同时考虑到由于电阻,能量传输过程中的热量损失和电池存储效率,系统中约有30%的能量损失。因此,总的千瓦时乘1.3(相当于130%)将达到估计的每日需求电力。

通过了解估计的每日需求,您可以估计存储能量所需的存储容量。请记住,您每天只有有限的几小时阳光照射,因此最小存储容量将等于您的日常需求。它相当于一整天的电力供应。一个12伏100安培小时的电池将估计存储1200瓦时(1.2kWh)的能量。

但是,如果您的系统只有最低的存储容量,则您每天最终都会完全放电,并有损电池的风险。为延长电池寿命,建议部分放电。更多信息将在电池部分。

例如,如果您的日常需求是1kWh,那么您需要建议最低推荐的2kWh(〜170Ah 12V)铅酸电池(铅酸电池的放电深度 – 建议为50%及以下)作为备份存储一天。显然一个3kWh(〜250Ah 12V)的铅酸电池会更好,因为它将只有33%放电深度。

此外,取决于天气和季节条件,有些日子里阳光较少(如阴天,下雨天,下雪天),因此您需要根据您要存储多少天的备用能源来扩大您的存储空间。在天气不好的地方,您可能需要4-7天的备份存储。

最后,通过大量的存储,您可以估算太阳能光伏阵列的大小。您的目标是在太阳升起时尽可能快地为所有存储设备充电。回到太阳时间的理解,如果太阳能电池板经受5个太阳小时,它将每天产生估计0.5kWh(500Wh)的能量。 (总能量=太阳能PV额定值×日照时数)。注意大部分时间太阳能光伏不会产生额定的能量,因为额定功率是基于25摄氏度的标准条件并且受到太阳辐照度为1kW / m 2的最大无障碍中间在赤道的日子太阳计算的。

每日太阳能光伏板总能量生产的估计必须等于或超过每日总能量使用量的估计,以防止负面的平衡系统在使用几天后最终完全放电。

因此,负载计算并不像将100Watt器件捆绑到100W太阳能光伏板上那样容易。经过所有计算后,您可能最终需要一个1000瓦的太阳能光伏电池板,来应用于24小时不间断运行100瓦的负载。

一个负载计算的例子

基于以上情况的例子:

  • 运行24小时不间断的100瓦设备将需要每天2400瓦时。 (100×24 = 2400)
  • 考虑到系统损失30%的能量,每天需要3120瓦时。 (2400×1.3 = 3120)
  • 每天3120瓦小时,如果每天太阳光5个小时(太阳日照时数),以此推算需要624瓦额定功率的太阳能光伏电池板。 (3120/5 = 624)
  • 每天3120瓦小时,如果每天太阳光4个小时(太阳日照时数),以此推算需要780瓦额定功率的太阳能光伏电池板。 (3120/4 = 780)
  • 在冬季或阴天频繁的地区,每天2个太阳小时需要至少1560瓦额定的太阳能光伏电池板,以确保其每天产生3120瓦时。 (3120/2 = 1560)

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