Расчет СЭС

1) Выбор компоновки СЭС (солнечной электростанции) всегда начинаем с определения нагрузки потребителя. Необходимо рассчитать потребление энергии в светлое время суток , в темное время , максимальную нагрузку потребителя и пиковые значения мощности (для оборудования с двигателями).
Расчет потребляемой энергии производится путем суммирования произведения установленной мощности электроприбора на время его работы.
Потребление энергии определяется как сумма мощностей всех электроприборов, умноженных на время работы (расчет проводим отдельно для светлого и темного времени суток).

Pmax определяется как сумма мощностей электроприборов, работающих одновременно, а дополнительно учитывает пиковые токи, возникающие при пуске электродвигателей.


2). Выбор инвертора проводится по двум критериям: номинальной мощности и пиковой мощности, которую инвертор может выдержать в течение нескольких секунд.


3). Суммарная энергия нагрузки на стороне постоянного тока инвертора будет отличаться от потребляемой. Это связано с потерей энергии на преобразование постоянного тока в переменный:

где ηинв – КПД инвертора.


4). Определение минимально необходимой мощности солнечных установок производим по следующей формуле:

где Tcc – продолжительность светового дня.
а ЭСФЭУ – количество электроэнергии, которое необходимо получать от солнечных панелей, определяется по следующей формуле:



5). Для обеспечения потребителя энергией в течение ночи, необходимо устанавливать АКБ (аккумуляторные батареи), общей емкостью не менее:

где ? – коэффициент, показывающий глубину разряда для АКБ (максимальное количество энергии, которое может обеспечить батарея при нормальном режиме работы).


6). Аккумуляторные батареи также имеют потери при заряде-разряде.

где, ηАКБ – КПД заряда-разряда АКБ.


7). Далее, определив количество и тип солнечных панелей, приступаем к выбору контроллера. При этом ток от солнечных панелей не должен превышать допустимого значения, на которое рассчитан контроллер. Для каждой из панелей, значение тока определяется по следующей формуле:

где I – ток одной солнечной панели, а U – напряжение этой панели.


Суммарный ток и напряжение в системе будет зависеть от количества и способа подключения солнечных панелей (Рис.1).

!Обратите внимание!
- напряжения солнечных панелей и АКБ должно совпадать. Если напряжения разные, необходимо привести их к одному, за счет изменения схемы соединения аккумуляторов (Рис.2).


Пример расчета

Для заданного коттеджа определить состав СЭС.
Существующие потребители: холодильник 150 Вт; телевизор 100 Вт (работает 3ч днем и 2ч ночью); компьютер 250 Вт (2ч днем); пылесос* 400 Вт (0,5ч днем). Продолжительность светового дня составляет 10 часов.
Решение:
1). Определим значения потребляемой энергии и значения мощности:
Эднпотр=ΣPуст*tраб = 150*10+100*3+250*2+400*0,5 = 2500 Вт*ч
Энчпотр=ΣPуст*tраб = 150*14+100*2 = 2300 Вт*ч
Pmax = 150+100+250+400 = 900 Вт*ч
Pпик = 150+100+250+400*3= 1700 Вт*ч
2) В соответствии с полученными значениями, необходимо взять инвертор NC-1000-S (номинальная мощность 1000 Вт, максимальная 2000 Вт). КПД для таких инверторов равняется не менее 87%, а значит, энергия нагрузки на стороне постоянного тока составит:

3) Для обеспечения потребителя ночью (), необходима установка аккумуляторных батарей, общей емкостью:

где ? = 0,4 (т.е. аккумуляторы можно разряжать на 40% от номинальной емкости).
Приводим полученное значение к напряжению батареи (12 В).

Рекомендуется устанавливать батареи с небольшим запасом. В результате выбираем два аккумулятора по 200 А*ч.
4). Аккумуляторные батареи также имеют потери при заряде-разряде.

где, – КПД заряда-разряда для гелиевых аккумуляторов.
5). Количество электроэнергии, которое необходимо получать от солнечных панелей:

6). Общая установленная мощность солнечных панелей:

Выбираем 3 панели ZDNY-200P54 по 200 Вт.
7). Ток от каждой панели составляет:

Тогда суммарный ток при соединении панелей параллельно составит:

Следовательно, необходимо использовать контроллер JY30-ST-MT.
___
*- прибор имеет пусковой ток (для пылесоса он составляет 3х-кратное значение)