อัตราส่วนแผงโซลาร์เซลล์ต่อการสะสม: ขนาด PV และแบตเตอรี่ที่ถูกต้อง

จริงๆ แล้วอัตราส่วนแผงโซลาร์เซลล์ต่อตัวสะสมหมายถึงอะไร

ในระบบนอกกริดและระบบสำรองขนาดเล็กส่วนใหญ่ “อัตราส่วนแผงโซลาร์เซลล์ต่อการสะสม” หมายถึงความสัมพันธ์ระหว่าง: (1) กำลังไฟฟ้าอาร์เรย์ PV (วัตต์) และ (2) ความจุแบตเตอรีแบตเตอรี โดยทั่วไปจะมีหน่วยเป็น Ah ที่แรงดันไฟฟ้าของระบบ (12V/24V/48V) อัตราส่วนนี้มีความสำคัญเนื่องจากจะกำหนดอัตราการเติมตามจริงของคุณและความถี่ที่ตัวสะสมจะชาร์จเต็ม

สองวิธีในการแสดงอัตราส่วน (ใช้แล้วแต่จำนวนใดจะชัดเจนกว่า)

• W ต่ออา ที่แรงดันไฟฟ้าของระบบที่กำหนด (ทั่วไปสำหรับ 12V/24V RV และห้องโดยสารขนาดเล็ก)
• อัตราค่าบริการ (อัตรา C) : กระแสประจุหารด้วยแบตเตอรี่ Ah (อ่านเพิ่มเติมว่า “ถูกต้องทางวิศวกรรมไฟฟ้า”)

สะพานเชื่อมอย่างรวดเร็วระหว่างพวกเขา (โดยประมาณ): กระแสไฟฟ้าที่ชาร์จ PV เข้าแบตเตอรี 12V มีค่าประมาณ PV วัตต์ ÷ 14V (แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ) ตัวอย่าง: 280W ของ PV เข้าสู่ธนาคาร 12V ได้ประมาณ 20เอ (280 ۞ 14 ñ 20) บน 200อา ตัวสะสมนั่นคือก 0.10C อัตราค่าบริการ (20 ÷ 200 = 0.10)

อัตราส่วนที่แนะนำตามเคมีของแบตเตอรี่และกรณีการใช้งาน

อัตราส่วนแผงโซลาร์เซลล์ต่อการสะสม "ถูกต้อง" ส่วนใหญ่เกี่ยวกับการหลีกเลี่ยงโหมดความล้มเหลวสองโหมด: PV น้อยเกินไป (การคิดราคาต่ำเกินไปเรื้อรัง) และ พีวีมากเกินไป (ต้นทุนที่ไม่จำเป็นหรือขีดจำกัดของตัวควบคุม) เคมีจะเปลี่ยนความไวต่อการชาร์จน้อยเกินไปและความเร็วที่ตัวสะสมพลังงานจะรับพลังงานได้

หมายเหตุที่ป้องกันการตัดสินใจปรับขนาดไม่ถูกต้อง: ตัวสะสมกรดตะกั่วต้องการการชาร์จจนเต็มอย่างยิ่ง (รวมระยะเวลาการดูดซึมด้วย) หาก PV มีขนาดเล็กเกินไป ก็มักจะอยู่ที่สถานะการชาร์จบางส่วน ซึ่งจะเร่งการเกิดซัลเฟตและการสูญเสียกำลังการผลิต โดยทั่วไปแล้ว LiFePO4 จะทนทานต่อการชาร์จบางส่วนได้ดีกว่า แต่คุณอาจต้องการอัตราส่วนที่สูงกว่าเพื่อฟื้นตัวอย่างรวดเร็วหลังจากการใช้งานหนัก

วิธีการทีละขั้นตอนที่ทำให้อัตราส่วน “หลุด” ได้อย่างถูกต้อง

อัตราส่วนเพียงอย่างเดียวอาจทำให้เข้าใจผิดได้หากคุณไม่เชื่อมโยงกับการใช้พลังงานและแสงแดดในแต่ละวัน ใช้ขั้นตอนการทำงานนี้เพื่อปรับขนาด PV และความจุของตัวสะสมตามตรรกะ จากนั้นยืนยันว่าอัตราส่วนอยู่ในช่วงที่ดี

ขั้นตอนที่ 1: ประมาณพลังงานรายวัน (Wh/วัน)

เพิ่มภาระ: วัตต์ × ชั่วโมงต่อวัน ตัวอย่าง: ตู้เย็นขนาด 60 วัตต์โดยเฉลี่ยสำหรับรันไทม์เทียบเท่า 10 ชั่วโมงคือ 600Wh/วัน หากคุณมีอินเวอร์เตอร์ ให้รวมปัจจัยประสิทธิภาพของระบบที่สมจริงไว้ในภายหลัง (โดยรวมโดยทั่วไปอาจเป็นได้ 0.70–0.85 ขึ้นอยู่กับสายไฟ ตัวควบคุม อินเวอร์เตอร์ และอุณหภูมิ)

ขั้นตอนที่ 2: ปรับขนาดตัวสะสมเพื่อความเป็นอิสระ (kWh)

เลือกความเป็นอิสระ (วัน) และความลึกของการปล่อย (DoD) ที่อนุญาต พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ (Wh) อยู่ที่ Wh ต่อวัน × จำนวนวันอิสระ พลังงานแบตเตอรี่ที่ระบุทั้งหมด (Wh) อยู่ที่ Wh ที่ใช้ได้ τ DoD การวางแผนทั่วไป DoD: กรดตะกั่ว 0.50 , LiFePO4 0.80 (อนุรักษ์นิยมช่วยเพิ่มอายุยืนยาว)

ขั้นตอนที่ 3: ขนาด PV จากเวลาดวงอาทิตย์ (และการสูญเสีย)

PV วัตต์ as รายวัน Wh mate (ชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุด × ประสิทธิภาพของระบบ) ตัวอย่าง: หากการใช้งานรายวันคือ 1,000Wh ชั่วโมงแสงแดดสูงสุดคือ 4 และประสิทธิภาพคือ 0.75, PV µ 1,000 ۞ (4 × 0.75) µ 333W . ปัดเศษขึ้นเป็นขนาดอาเรย์ที่ใช้งานได้จริงถัดไป (เช่น 400W)

ขั้นตอนที่ 4: แปลงเป็นแผงโซลาร์เซลล์เป็นอัตราส่วนสะสมและตรวจสอบสติ

แบตเตอรี่ Ah µ แบตเตอรี่ที่กำหนด Wh ۞ แรงดันไฟฟ้าของระบบ แล้วอัตราส่วน = PV วัตต์ ÷ แบตเตอรี่ Ah. หากอัตราส่วนต่ำกว่าช่วงที่แนะนำสำหรับสารเคมีของคุณ ให้เพิ่ม PV (หรือลดขนาดตัวสะสม) จนกว่าระบบจะชาร์จเต็มได้อย่างน่าเชื่อถือ

ตารางขนาดที่ใช้งานได้จริง: ขนาดหม้อสะสมทั่วไปไปจนถึงวัตต์ PV

ตารางด้านล่างจะเปลี่ยนคำแนะนำอัตราส่วนให้เป็นตัวเลขที่พร้อมใช้งาน เลือกแถวที่ตรงกับธนาคารและเคมีของคุณ สำหรับธนาคาร 24V อัตรา Ah ที่เท่ากันแสดงถึงพลังงานเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับ 12V ดังนั้น โดยทั่วไปความต้องการ PV จะสูงกว่าเพื่อให้ได้เวลาในการชาร์จที่ใกล้เคียงกัน

หากแสงแดดของคุณไม่สอดคล้องกัน (ฤดูหนาว ร่มเงา หมอกชายฝั่ง) ให้เอียงขึ้นภายในระยะ หากตัวสะสมของคุณเป็นกรดตะกั่วและคุณหยุดชาร์จเร็วเป็นประจำ ให้เอียงขึ้นอีกครั้ง PV พิเศษจะช่วยให้คุณดูดซึมได้เต็มที่เมื่อสภาวะเอื้ออำนวย

ตัวอย่างการทำงานที่มีจำนวนจริง

ตัวอย่างด้านล่างแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนแผงโซลาร์เซลล์ต่อตัวสะสมเปลี่ยนแปลงอย่างไรตามเป้าหมาย (อิสระเทียบกับความเร็วในการชาร์จ) และเคมี

ตัวอย่าง A: ห้องโดยสาร 1,000Wh/วัน, อิสระ 2 วัน, กรดตะกั่ว

1. พลังงานรายวัน: 1,000Wh/วัน .
2. พลังงานที่ใช้ได้ 2 วัน : 1,000 × 2 = 2,000Wh .
3. พลังงานสะสมที่กำหนด (50% DoD): 2,000 ۞ 0.50 = 4,000Wh .
4. ที่ 12V แบตเตอรี่ Ah ۞ 4,000 ۞ 12 ۞ 333อา (ประมาณ 300–400Ah)
5. PV สำหรับชั่วโมงที่มีดวงอาทิตย์สูงสุด 4 ชั่วโมง ประสิทธิภาพ 0.75: 1,000 ۞ (4 × 0.75) ۞ 333W (ประมาณ 400–600W เพื่อสุขภาพกรดตะกั่ว)

การตรวจสอบอัตราส่วน (ใช้แบงค์ 400Ah และ 600W PV): 600 ÷ 400 = 1.5 วัตต์/อา . นี่คือส่วนท้ายสุดของคำแนะนำในการปั่นจักรยานรายวันสำหรับกรดตะกั่ว มันจะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อมีแสงแดดที่ดีและมีการจัดการน้ำหนักบรรทุกอย่างระมัดระวัง หากวันที่มีเมฆมากมักก้าวไป 800–1,000W ปรับปรุงการฟื้นตัวอย่างมาก

ตัวอย่าง B: รถบ้านที่มี LiFePO4 12V 200Ah ต้องการการฟื้นฟูอย่างรวดเร็ว

1. แบตเตอรีแบต: 12V 200Ah (พลังงานที่กำหนด 2,400Wh)
2. ใช้งานได้ที่ 80% DoD µ 1,920Wh .
3. เลือก PV ที่ 3.5 W/Ah เพื่อการฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว: 200 × 3.5 = 700W .

ด้วย ~700W และชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุด 4 ชั่วโมงที่ประสิทธิภาพ 0.75 การเก็บเกี่ยวพลังงานในแต่ละวันจะอยู่ที่ประมาณ 700 × 4 × 0.75 µm 2,100Wh/วัน . นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะทดแทนการใช้งานหนักมาทั้งวันและยังคงไว้ซึ่งประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งตรงกับความหมายของ "การฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว" ในทางปฏิบัติ

ข้อจำกัดทั่วไปที่สามารถแทนที่อัตราส่วนได้

แม้ว่าอัตราส่วนแผงโซลาร์เซลล์ต่อการสะสมจะ “สมบูรณ์แบบ” แต่ขีดจำกัดของฮาร์ดแวร์ก็สามารถบังคับให้คุณปรับขนาด PV แรงดันไฟฟ้าของระบบ หรือการเลือกตัวควบคุมการชาร์จได้

ขีดจำกัดปัจจุบันของตัวควบคุมการชาร์จ (คอขวดที่พบบ่อยที่สุด)

กระแสเอาต์พุตของตัวควบคุมจะต้องรองรับกระแสการชาร์จสูงสุด โดยคร่าวๆ: กระแสไฟชาร์จสูงสุด µ วัตต์ PV KW แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ ตัวอย่าง: 1,000W ลงในแบตเตอรี 12V สามารถบอกเป็นนัยได้ ~1,000 ۞ 14 ۞ 71เอ . หากคุณมีคอนโทรลเลอร์ 60A คุณจะต้องมีคอนโทรลเลอร์ที่ใหญ่กว่า คอนโทรลเลอร์หลายตัว หรือมีแรงดันไฟฟ้าของระบบที่สูงกว่า

ขนาดอินเวอร์เตอร์ไม่ได้กำหนดขนาด PV แต่จะตั้งค่าความเค้นของตัวสะสม

อินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่สามารถดึงกระแสสูงจากตัวสะสมขนาดเล็ก ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าลดลงและลดความสามารถในการใช้งาน หากการใช้งานสูงสุดของคุณสูง (ไมโครเวฟ กาต้มน้ำ อุปกรณ์) คุณอาจต้องใช้ความจุของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าของระบบที่สูงขึ้น (24V/48V) หรือทั้งสองอย่าง จากนั้นควรตรวจดูอาร์เรย์ PV อีกครั้ง เพื่อให้อัตราส่วนยังคงเหมาะสมสำหรับการชาร์จใหม่

สภาพอากาศและชั่วโมงแสงแดดตามฤดูกาล (อัตราส่วนของคุณต้องอยู่รอดในเดือนที่เลวร้ายที่สุด)

อัตราส่วนที่ใช้ได้ผลในฤดูร้อนอาจล้มเหลวในฤดูหนาวหากชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุดลดลงอย่างมาก หากคุณต้องการความน่าเชื่อถือตลอดทั้งปี ให้กำหนดขนาด PV จากฤดูที่มีแสงแดดน้อยที่สุด และถือว่าช่วงอัตราส่วนเป็นค่าต่ำสุด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย

สัญญาณอัตราส่วนของคุณไม่ถูกต้องและวิธีแก้ไข

การตรวจสอบที่ดีที่สุดคือข้อมูลการปฏิบัติงาน: สถานะแนวโน้มการชาร์จ เวลาในการชาร์จเต็ม และความถี่ที่ตัวสะสมถึงการดูดซับ/ลอยตัว (หรือพฤติกรรมการชาร์จเต็มเทียบเท่ากับลิเธียม)

PV น้อยเกินไปสำหรับตัวสะสม

• กรดตะกั่วไม่ค่อยมีประจุเต็ม แรงดันไฟฟ้าจะวนเวียนอยู่ต่ำกว่าเป้าหมายการดูดซับ
• คุณมองเห็นการเคลื่อนตัวลงหลายวันในสภาวะชาร์จได้ แม้ว่าจะมีแสงแดด "ปกติ" ก็ตาม
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (หรือพลังงานฝั่ง) กลายเป็นไม้ค้ำยันบ่อยๆ

แก้ไข: เพิ่มวัตต์ PV ลดภาระรายวัน หรือลดขนาดตัวสะสมเพื่อให้อัตราส่วนกลับเข้าสู่ช่วง สำหรับกรดตะกั่ว ควรให้ความสำคัญกับการชาร์จจนเต็มเป็นประจำ นั่นมักจะหมายถึงการย้ายจาก ~1.0 วัตต์/อา ไปทาง 2.0–3.0 วัตต์/อา (พื้นฐาน 12V)

PV มากเกินไปสำหรับคอนโทรลเลอร์หรือสายไฟ (หรืองบประมาณ)

• คลิปควบคุมการชาร์จจะปล่อยเอาต์พุตที่กระแสไฟที่กำหนดเป็นเวลานาน
• คุณไม่สามารถจัดการกับกระแสไฟด้วยขนาดสายเคเบิลและการฟิวส์ที่มีอยู่ได้อย่างปลอดภัย

แก้ไข: ย้ายไปใช้แรงดันไฟฟ้าของระบบที่สูงขึ้น (24V/48V) ใช้ตัวควบคุมที่ใหญ่กว่า หรือแยกอาร์เรย์ออกเป็นตัวควบคุมหลายตัว “PV ที่มากเกินไป” มักจะเป็นปัญหาเกี่ยวกับขนาดฮาร์ดแวร์ ไม่ใช่ปัญหาทางไฟฟ้าสำหรับตัวสะสมพลังงานเอง