Создание эффективной схемы электроснабжения крайне важно для надежной работы солнечных станций. Тщательный расчет всех электрических нагрузок позволяет правильно подобрать размеры солнечных батарей, аккумуляторных батарей, инверторов и другого оборудования. В данной статье подробно рассмотрены ключевые шаги расчета нагрузок, включая:
1. Составление полного перечня электрических нагрузок
2. Точное определение потребляемой мощности каждой нагрузки
3. Учет запасов и резервирования
4. Выбор основных элементов системы
5. Учет будущего расширения
Систематический подход и детальный учет всех нагрузок позволяет спроектировать систему необходимого размера, отвечающую текущим и будущим потребностям станции.
Определение электрических нагрузок
Первым важным этапом является составление подробного перечня всех электрических нагрузок на солнечной станции. Он должен включать как существующие, так и все планируемые нагрузки. Для каждого элемента необходимо задокументировать такие данные, как напряжение, потребляемая мощность, коэффициент загрузки и cos . Основные категории электрических нагрузок:
Инверторы — сердце системы, преобразующее постоянный ток в переменный. Следует заложить 25-30% запас по мощности и резервирование N+1. Выбирать высокоэффективные модели. Данные о потреблении брать из спецификаций.
Аккумуляторные батареи — свинцово-кислотные или литий-ионные аккумуляторы для накопления энергии на ночь и пасмурную погоду. Размер выбирается исходя из требуемого количества дней автономии.
Освещение — круглосуточная работа наружного освещения создает большую нагрузку. Внутренние лампы потребляют меньше, но суммарно нагрузка получается значительной.
Системы HVAC — отопление и кондиционирование могут потреблять много энергии. Учитывать размер оборудования, коэффициент загрузки и типичную нагрузку. Данные брать из спецификаций.
Компьютеры и системы управления — работают круглосуточно. Включить мониторы, серверы, роутеры, АСУ ТП, метеостанции и пр. Суммировать паспортные мощности.
Системы безопасности — камеры, датчики, сигнализация требуют непрерывного электропитания. Паспортные мощности всех элементов суммировать.
Связь — рации, спутниковые телефоны, интернет и пр. Непрерывная нагрузка. Суммировать мощности всего оборудования.
Зарядные станции — могут создавать большие переменные нагрузки. Проверить спецификации зарядных устройств.
Прочие нагрузки — водоснабжение, офисная техника, испытательное оборудование и пр. Учесть все разнообразные нагрузки.
Определение потребляемой мощности
При составленном перечне нагрузок следующим этапом является определение потребляемой мощности для каждой из них. Цель — понять как мгновенную мощность, так и общий график потребления.
Для оборудования с паспортными мощностями это дает необходимые данные. Просто перевести ватты в киловатты. Для устройств без паспортных данных используется формула:
Мощность (Вт) = Напряжение (В) Ток (А)
Для переменного тока с cos менее 1:
Мощность (Вт) = Полная мощность (ВА) Cos
Для оценки средней и пиковой мощности учитывать коэффициент загрузки и график использования. Переменные нагрузки типа зарядных станций рассматривать отдельно от базовой постоянной нагрузки.
Составить таблицу потребления для всех нагрузок. Это позволит визуализировать суточный график электропотребления на станции, выявив пики и провалы.
Запасы и резервирование
После расчета нагрузок необходимо заложить резервы и запасы. Это позволит избежать недооценки системы.
Мощность инверторов должна быть на 25-30% больше максимальной нагрузки. Рекомендуется резервирование N+1, где N — минимальное количество инверторов, необходимое для покрытия средней нагрузки. Это обеспечит электроснабжение при выходе из строя одного из инверторов.
Емкость аккумуляторных батарей выбирается исходя из покрытия нагрузок в течение нескольких дней автономии. Это резерв на длительные неблагоприятные погодные условия. Разумно закладывать 20-30% запас по емкости.
Для остальных элементов системы к пиковой нагрузке добавлять 20-30% запаса. Критически важные нагрузки должны иметь резервные источники питания.
Такие запасы гарантируют работоспособность системы даже при пиковых нагрузках, а также возможность кратковременной перегрузки. Небольшое завышение мощностей обойдется дешевле, чем замена недостаточного оборудования.
Выбор элементов системы
Имея подробный анализ нагрузок, можно приступить к выбору оборудования требуемой мощности.
Купить мини солнечную станцию нужно точного размера, который определяется исходя из пиковых нагрузок объекта, требуемой автономности и местных условий инсоляции. Затем рассчитывается нужное количество и тип солнечных панелей.
Емкость аккумуляторных батарей выбирается из расчета потребления энергии в течение заданного количества дней автономной работы. Сечения кабелей и отключающая аппаратура должны соответствовать максимальным рабочим токам.
Инверторы должны иметь длительную и пиковую мощность выше максимальных нагрузок объекта с учетом запаса. При необходимости можно подключить инверторы к электросети для дополнительной мощности.
Все кабели, трассы, отключающая аппаратура и защиты выбираются по максимальным ожидаемым токам. Необходимы системы мониторинга для контроля работы.
Учет будущего расширения
Нагрузки на солнечных станциях часто возрастают со временем. Изначальный проект должен учитывать возможность расширения в будущем, чтобы избегать частых модернизаций.
Предусмотреть место для дополнительных солнечных панелей. Оставить свободное пространство в помещениях для новых инверторов и батарей. Использовать кабели и проводку с запасом.
Выбирать инверторы и контроллеры заряда модульной архитектуры, позволяющие наращивать мощность. Продумать возможность удобного расширения всей инфраструктуры.
Оставлять достаточный запас между расчетной мощностью системы и реальными нагрузками. Это позволит добавлять новые нагрузки без перегрузки системы.
Разработка эффективной схемы электроснабжения солнечной станции требует в первую очередь детального расчета нагрузок. Тщательно оценив все электропотребители и графики их работы с учетом запасов, можно спроектировать оптимальную надежную систему.
Скрупулезный и внимательный расчет нагрузок гарантирует надежное обеспечение солнечной станции достаточной и экономичной электроэнергией на долгие годы.
