الـ ESS السكني - كيف تصميم ESS معقول وشامل؟

يجب أن يأخذ تصميم ESS السكني في الاعتبار العديد من الجوانب، بما في ذلك أهداف النظام، واختيار المكونات، والتركيب والسلامة، الخ.يتضمن المعرفة من مجالات متعددة مثل إلكترونيات الطاقة، وتكنولوجيا البطاريات وإدارة الطاقة. يمكن أن يوفر نظام ESS السكني الناجح ليس فقط تخزينًا فعالًا للطاقة الكهربائية ، ولكن أيضًا تحسين نمط استهلاك الكهرباء في المنازل ،خفض فواتير الكهرباء، وحتى توفير قدرات إمدادات الطاقة خارج الشبكة عند الضرورة.

تحليل الطلب على الطاقة والحمل:

من الضروري تحليل الطلب على الطاقة في الأسرة، بما في ذلك تحليل حمولة الكهرباء، وتصنيف أنواع الحمولة وفترات الذروة في استهلاك الكهرباء.

متطلبات الحمل:فهم استهلاك الكهرباء اليومي في منزلك، وتحديد الأحمال الرئيسية (مثل الثلاجات ومكيفات الهواء، وما إلى ذلك) وطاقتها.يتم تقسيم الأحمال المنزلية بشكل عام إلى أحمال استحداثية وحملات مقاومةالحمولات مع المحركات، مثل غسالات الغسيل ومكيفات الهواء والثلاجات ومضخات المياه ومغطيات المدى، هي حمولات استحداثية. قوة بدء المحرك هي 5 إلى 7 أضعاف القوة المسجلة.عند حساب قوة المحول، يجب أن تؤخذ في الاعتبار قوة البدء لهذه الأحمال. يجب أن تكون قوة الخروج من عاكس أكبر من قوة الحمل.

قدرة تخزين الطاقة:يتم تقدير سعة البطارية المطلوبة على أساس استهلاك الكهرباء اليومي. ومع ذلك، بالنسبة لأسرة متوسطة، بالنظر إلى أنه لا يمكن تشغيل جميع الأحمال في وقت واحد، لتوفير التكاليف،يمكن مضاعفة مجموع طاقات الحمل بمعامل 0.7 إلى 09.

سيناريو التطبيق:النظر في ما إذا كان النظام يحتاج إلى دعم التشغيل المتصل بالشبكة، التشغيل خارج الشبكة، أو مزيج من الاثنين.

حساب الطاقة من الألواح الشمسية

1. Calculate the capacity of solar panels based on sunlight conditions and energy demand to ensure they can meet the energy needs of the household's basic load and provide backup power at night or in bad weather.
2. مبدأ التصميم للمكون هو تلبية الطلب اليومي على الطاقة الكهربائية للحمل في ظل ظروف الطقس المتوسطة.يجب أن يكون إنتاج الطاقة السنوي لمكون الخلية الشمسية يساوي استهلاك الكهرباء السنوي للحمل.
3. تحديد الطلب على الكهرباء في الأسرة: أولاً، من الضروري حساب متوسط استهلاك الكهرباء اليومي للأسرة.ويمكن تقدير ذلك بالنظر إلى فواتير الكهرباء التاريخيةعلى سبيل المثال، إذا كان متوسط استهلاك الكهرباء اليومي لأسرة هو 30 كيلوواط في الساعة، فإن هذا سيكون الحد الأدنى من الهدف لتوليد الطاقة التي يحتاجها النظام الكهروضوئي.
4. فهم ظروف أشعة الشمس المحلية: مدة أشعة الشمس (إشعاع الشمس) تختلف في المناطق المختلفة ، مما سيؤثر على توليد الطاقة من وحدات الطاقة الكهروضوئية.يمكن استفسار متوسط مدة أشعة الشمس السنوية من خلال بيانات الأرصاد الجوية المحلية أو الأدوات عبر الإنترنت.
5. النظر في كفاءة وحدات الطاقة الشمسية: تؤثر كفاءة وحدات الطاقة الشمسية على عدة عوامل، بما في ذلك نوع الوحدة (السيليكون الأحادي البلورية،السيليكون البوليكريستالي، إلخ) ، زاوية التثبيت وتوجيه ، إلخ. الكفاءة من نظام الطاقة الشمسية المنزلية العامة هي ما بين 70 و 80٪.

لنفترض أن متوسط استهلاك الكهرباء اليومي لأحد الأسر هو 10 كيلوواط في الساعة، ومعدل الاكتفاء الذاتي المستهدف هو 80٪، ويمكن للألواح الكهروضوئية المحلية توليد متوسط 0.4kWh من الكهرباء لكل متر مربع يومياًافتراض أن عامل كفاءة النظام هو 0.3، ثم تكون الطاقة الإجمالية للوحدات الكهروضوئية المطلوبة:

P ((مجموع) = 10 * 0.8 / 0.3≈ 26.67kWp

هذا يعني أنه من أجل تحقيق معدل الاكتفاء الذاتي بنسبة 80٪، تحتاج الأسرة إلى تثبيت وحدات الطاقة الشمسية بقوة إجمالية لا تقل عن 26.67 كيلوواط.
في الوضع الحالي، مع الأخذ بعين الاعتبار عوامل مثل حجم المكونات والمساحة المتاحة على السقف،قد يكون من الضروري تعديل العدد الفعلي للمنشآت ومواصفاتها

المطابقة بين سعة العاكس وسعة البطارية:

يجب أن تتطابق قدرة المحول مع الألواح الشمسية وحزم البطاريات ، بما في ذلك قدرة التيار المستمر والقدرة المتغيرة.

1. تحديد الطلب على الحمل: أولاً وقبل كل شيء، من الضروري فهم الطلب الكلي على الطاقة للمعدات أو النظام الكهربائي الخاص بك. وهذا يشمل الكهرباء المنزلية، الكهرباء التجارية،الكهرباء الصناعية، الخ. يمكن الحصول على هذه المعلومات عن طريق التحقق من معايير الطاقة على لوحة اسم الجهاز أو استشارة الشركة المصنعة للجهاز.
2. حساب الطلب على الطاقة الذروة: بعد تحديد الطلب الكلي على الطاقة ، من الضروري حساب الطلب على الطاقة الذروة.تشير الطاقة القصوى إلى الطاقة القصوى المطلوبة عندما تعمل جميع الأجهزة في وقت واحد في لحظة معينةعادة، الطلب على الطاقة الذروة هو 20٪ إلى 30٪ أعلى من الطلب على الطاقة الإجمالية.
3. فكر في كفاءة المحول: خلال عملية تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد ، سيكون هناك كمية معينة من فقدان الطاقة في المحول.عند حساب قوة عاكس، يجب أخذ كفاءة المحول بعين الاعتبار. عادة ما تكون كفاءة المحولات بين 90 و 96٪.
4. حساب قوة المحول: بناءً على المعلومات المذكورة أعلاه ، يمكن حساب قوة المحول المطلوبة. الصيغة هي كما يلي:
   طاقة المحول = ((طلب الطاقة القصوى / كفاءة المحول) × عامل السلامة.عادة ما يتم تعيين عامل السلامة عند 1.2 إلى 1.5 لضمان أن المحول لا يزال قادرًا على العمل بشكل طبيعي في ظل الظروف القاسية.
5. مطابقة الطاقة: بناءً على الطاقة المحولة المحسوبة ، حدد نموذج المحول الذي يطابقها. تأكد من أن الطاقة المسجلة للمحول يمكن أن تلبي الطلب على الطاقة القصوى.
6. أنواع المحولات: تنقسم المحولات إلى نوعين: أحادي المرحلة وثلاثة مراحل. المحولات أحادية المرحلة مناسبة للأسر والشركات الصغيرة ،في حين أن المحولات ثلاثية المراحل مناسبة للمؤسسات الكبيرة والتطبيقات الصناعيةحدد نوع المحول المناسب بناءً على سيناريو استهلاك الطاقة.