太陽光発電システムを計算するための手順。スキーム、説明

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太陽光発電システムの計算手順。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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太陽光発電システムの計算は、次のステップに分けることができます。

負荷と消費エネルギーの決定。
必要なインバータ電力とバッテリ容量の決定。
システムの設置場所への日射量の到達データに基づいて、必要な太陽光発電モジュールの数を決定します。
システムのコストの計算。

ステップ 4 を完了した後、システムのコストが許容できないほど高い場合は、自律型電源システムのコストを削減するために次のオプションを検討できます。既存の負荷をエネルギー効率の高い機器に置き換えることによってエネルギー消費を削減するだけでなく、負荷を削減することもできます。熱負荷、「ファントム」負荷、および不必要な負荷 (たとえば、ガスで動作する冷蔵庫、エアコンなどを使用できます):

AC 負荷を DC 負荷に置き換えます。この場合、インバータでの損失がない（10 ～ 40%）というメリットが得られます。ただし、低電圧 DC システムの設計上の特徴を考慮する必要があります。
電力供給システムへの追加の発電機または風力タービン、ディーゼルガソリン発電機の導入。
常に電気が使えるわけではないという事実を受け入れてください。また、システム電力が消費電力と異なるほど、電力が供給されない期間が発生する可能性が高くなります。

1. エネルギー消費量の決定

太陽光発電所から電力を供給する予定の電力消費装置のリストを作成します。動作時の消費電力を決定します。ほとんどのデバイスには、定格消費電力がワットまたはキロワットで表示されています。消費電流が示されている場合は、この電流に定格電圧 (通常は 220 V) を掛ける必要があります。

AC負荷を計算します。そのような負荷がない場合は、このステップをスキップして、DC 負荷の計算に進むことができます。

1.1. すべての AC 負荷、その定格ワット数、および XNUMX 週間あたりの動作時間をリストします。電力に各アプライアンスの動作時間をかけます。結果の値を加算して、XNUMX 週間あたりの総 AC エネルギー消費量を決定します。

ここでは、太陽光発電システム (PVS) を計算するための簡単な段階的な方法を示します。この方法は、システム要件を決定し、必要な電気システムコンポーネントを選択するのに役立ちます。

1.2. 次に、必要な DC 電力の量を計算する必要があります。これを行うには、インバータでの損失を考慮して、結果の値に係数 1,2 を掛ける必要があります。

1.3. 選定したインバータの特性に合わせてインバータ入力電圧値を決定してください。通常は 12 または 24 V です。

1.4. 条項 1.2 の値を条項 1.3 の値で割ります。 AC 負荷をカバーするために必要なアンペア時間数を XNUMX 週間あたり受け取ります。

DC負荷を計算します。

1.5。 DC負荷データを記録します。

1.6. DC システムの電圧を決定します。通常は 12 または 24 V です。(1.3 項と同様)

1.7. DC 負荷に必要な 1.5 週間あたりの Ah の数を決定します (1.6 項の値を XNUMX 項の値で割ります)。

1.8. 条項 1.4 と条項 1.7 の値を加算して、必要なバッテリー容量の合計を決定します。これがXNUMX週間あたりに消費されるAhの数になります。

1.9. 第 1.8 項の値を 7 日で割ります。消費したAhの毎日の価値を受け取ります。

2.負荷を最適化します

この段階では、負荷を分析し、消費電力の削減を試みることが重要です。これはどのシステムにとっても重要ですが、非常に大幅な節約になる可能性があるため、住宅の電気システムにとっては特に重要です。まず、大きく変動する負荷 (水ポンプ、屋外照明、AC 冷蔵庫、洗濯機、電気ヒーターなど) を特定し、システムからそれらを削除するか、他の同様のガス式または動力式モデルに置き換えてみます。。

DC 家電の初期コストは通常、同じ AC 家電よりも高くなりますが (それほど大量に生産されないため)、インバーターでの損失は避けられます。さらに、DC 家電製品は、多くの場合、AC 家電製品よりも効率的です (多くの家庭用電化製品、特に電子機器は AC を DC に変換するため、家電製品の電源でエネルギー損失が発生します)。

可能な限り白熱電球を蛍光灯に置き換えてください。蛍光灯と同等の明るさで消費電力は4～5倍、寿命も約8倍です。

除去できない負荷がある場合は、晴れた時間帯または夏のみに実行することを検討してください。ワークロードリストを確認し、データを再計算します。

3.バッテリーのパラメーターを決定します（AB）

使用するバッテリーの種類を選択します。最高の動作パラメータと経済パラメータを備えた、熱メンテナンスフリーの鉛酸バッテリの使用をお勧めします。

次に、バッテリーからどれだけの電力を得る必要があるかを決定する必要があります。これは多くの場合、バッテリが再充電せずに負荷に電力を供給する日数によって決まります。このパラメータに加えて、電源システムの性質を考慮する必要があります。たとえば、週末だけ訪れるカントリーハウスにシステムを設置する場合は、XNUMX 週間を通して充電し、週末にのみエネルギーを放出できるため、より大きなバッテリーを設置する方が良いでしょう。一方、ディーゼルまたはガス発電機をベースとした既存の電源システムに PV モジュールを追加すると、バッテリーを充電するために発電機がいつでもオンになる可能性があるため、バッテリーの容量が設計よりも低くなる可能性があります。

必要なバッテリー容量を決定したら。次の非常に重要なパラメータの検討に進むことができます。

3.1. 連続した「太陽が当たらない日」の最大数を決定します（つまり、悪天候や曇りにより太陽エネルギーがバッテリーの充電や負荷の動作に不十分な場合）。このパラメータを選択した回数として使用することもできます。その間、バッテリは再充電せずに単独で負荷に電力を供給します。

3.2. A*h 単位の 1.9 日あたりの消費量 (上記のエネルギー消費量の計算の第 XNUMX 項を参照) に、前の段落で決定した日数を掛けます。

3.3. 許容されるバッテリー放電の深さを設定します。放電深さが深いほど、バッテリーの故障が早くなることに注意してください。放電深度は 20% (30% 以下) にすることをお勧めします。これは、バッテリーの公称容量の 20% を使用できることを意味します。係数 (または 0,3) を使用します。いかなる状況でも、バッテリーの放電が 80% を超えないようにしてください。

3.4。項目 3.2 を項目 3.3 で割ります。

3.5. 電池を設置する部屋の周囲温度を考慮した係数を下表から選択してください。通常、これは冬の平均気温です。この係数は、温度の低下に伴うバッテリー容量の減少を考慮しています。

バッテリーの温度係数：

°F	℃で	Coef。
80	6.7	1.00
70	21.2	1.04
60	15.6	1.11
50	10.0	1.19
40	4.4	1.30
30	-1.1	1.40
20	-6.7	1.59

3.6. 条項 3.4 の値に条項 3.5 の係数を乗算します。必要なバッテリー容量の合計がわかります。

3.7. この値を、選択したバッテリーの定格容量で割ります。結果の値を最も近い上位の整数に丸めます。これは並列に接続されるバッテリーの数になります。

3.8. システムの定格 DC 電圧 (12、24、または 48 V) を、選択したバッテリーの定格電圧 (通常は 2、6、または 12 V) で除算します。結果の値を最も近い上位の整数に丸めます。直列に接続された電池の値を取得します。

3.9. 項目 3.7 の値に項目 3.8 の値を掛けます。必要な電池の数を計算するため。

4.ピーク日照時間数を決定します。

ソーラーパネルが受け入れる太陽エネルギーの量には、いくつかの要因が影響します。

システムはいつ使用されますか？夏？冬に？一年中？
お住まいの地域の典型的な気象条件：
システムが太陽によって導かれるかどうか。
太陽電池モジュールの位置と傾斜角度。

平均月間日射量を決定するには、表を使用できます。太陽光発電 (PV) セルからの電力生成は、太陽光発電 (PV) への太陽光線の入射角によって異なります。最大値は 90 度の角度で発生します。この角度から逸脱すると、太陽系によって吸収されるのではなく、反射される光線の数が増加します。

冬には日が短く、曇りの日が多く、太陽が空の低い位置にあるため、受ける放射線量は大幅に減少します。システムを夏だけ使用する場合は夏の値を使用し、一年中使用する場合は冬の値を使用します。安定した電力供給のため、太陽光発電所を使用する期間の月平均値から最も低い値を選択してください。

最悪の月について選択した月平均を、その月の日数で割る必要があります。月ごとの平均ピーク太陽時間数を受け取り、それを使用して SB を計算します。

5.太陽電池の計算

システムに必要なモジュールの総数を決定する必要があります。

最大電力点 Impp での電流はモジュールの仕様から決定できます。モジュールの電力定格を最大電力点 Umpp (17V モジュールの場合は通常 17,5 ～ 12V) の電圧で割ることによって、Impp を求めることもできます。

5.1. バッテリーの充放電による損失を考慮するには、条項 1.9 の値に係数 1.2 を掛けます。

5.2. この値を、お住まいの地域の平均日照時間のピーク時間で割ります。 SB が生成すべき電流を受け取ることになります。

5.3. 並列接続されたモジュールの数を決定するには、5.2 項の値を XNUMX つのモジュールの Impp で割ります。結果の数値を最も近い上位の整数に丸めます。

5.4. 直列に接続されているモジュールの数を決定するには、システムの DC 電圧 (通常 12、24、48 V) をモジュールの定格電圧 (通常 12 または 24 V) で割ります。

5.5. 必要な太陽光発電モジュールの総数は、第 5.3 条と第 5.4 条の値の積に等しくなります。

6.システムコストの計算

太陽光発電システムのコストを計算するには、太陽光発電、バッテリー、インバーター、バッテリーチャージコントローラー、接続金具（配線、スイッチ、ヒューズなど）のコストを合計する必要があります。

SB のコストは、5.5 項の値と 3.9 つのモジュールのコストの積に等しくなります。バッテリーのコストは、第 0,1 項の値とバッテリー 1 個のコストの積に等しくなります。インバーターのコストは、その電力とタイプによって異なります。接続継手のコストは、システムのコストの約 XNUMX ～ XNUMX% と考えられます。

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