Солнечные панели | Руководство по покупке солнечной энергии

Автономная многопортовая солнечная электростанция с литий-ионной аккумуляторной батареей с инвертором источника напряжения для автомобильных приложений

Абстрактные

Электроэнергетические системы доступны в системах возобновляемых источников энергии, а гибридные аккумуляторные системы или системы накопления энергии (ESS) способны обеспечивать бесперебойную подачу электроэнергии даже в случае возникновения неисправностей. Кроме того, накопитель энергии повышает динамику системы при колебаниях мощности. Рассматривается гибридная система фотоэлектрических (PV) батарей с каналом ESS, и планируется система управления выравниванием воздействия, чтобы передавать возможность нагрузки, а также батарею. Производство электроэнергии жизненно важно, а метод довольно сложен. Цель снижения производственных цен, техническое обслуживание приборов и их топлива – все это играет важную роль в этом методе. В результате производителям приходится импортировать топливо для удовлетворения спроса на электроэнергию, стоимость сборки возрастает. Мы рассматриваем возможность использования возобновляемых источников энергии для предотвращения вредного экономического дисбаланса. Мы стремимся ввести систему замены, чтобы завершить нагрузку альтернативной энергии. Чтобы повысить инерцию и улучшить частотную характеристику, инверторы на стороне нагрузки, соединяющие фотоэлектрические системы с сетью и системами накопления энергии, используются в масштабах коммунальных предприятий (ESS). Кроме того, с ростом проникновения фотоэлектрических систем независимая разработка фотоэлектрических систем и ESS, связанных с нагрузкой и аккумуляторной батареей, является одной из альтернатив устойчивой работе автономной системы. Партнер интегрировал идею интеграции фотоэлектрических систем и ESS с нагрузкой переменного тока и ESS, и она используется для автомобильных приложений.

1. Введение

Рост использования возобновляемых источников энергии был устойчивым на протяжении последних двух столетий, не только растет обеспокоенность по поводу изменения климата и роста цен на нефть, но также существует сильная поддержка законодательства о возобновляемых источниках энергии. Одним из наиболее распространенных видов возобновляемых источников энергии являются фотоэлектрические (PV) системы. В отличие от традиционных ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ, это привлекательный источник энергии, поскольку он возобновляем, безграничен и не загрязняет окружающую среду. Благодаря этим уникальным свойствам фотоэлектрическая энергетика стала одним из самых популярных возобновляемых источников энергии [1].

Чтобы преобразовать солнечный свет в электрическую энергию, фотогальваника использует фотоэлектрический эффект. Фотоэлектрические системы немедленно преобразуют солнечные лучи в полезную энергию. Солнечное излучение и температура оказывают большое влияние на фотоэлектрическую генерацию. В результате количество электроэнергии, производимой солнечными системами, варьируется. Помимо чистого преобразования солнечной энергии в электрическую, одним из ограничений фотоэлектрических систем является их уязвимость. Их накопление зависит от солнечной радиации и температуры. В результате установка устройства отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), встроенного в контроллер искусственной нейронной сети (ANN), повышает долговечность солнечной энергии, где этот повышенный источник энергии будет храниться как ESS, когда основной источник солнечной энергии не может соответствуют требованиям нагрузки, будет иметь место резервное питание. Фотоэлектрические модули производят энергию, поглощая энергию солнечного излучения. В этом случае солнечная радиация не постоянна, она меняется во времени, и это изменение зависит от природных катаклизмов погодных условий. В этом случае используется подход MPPT для расчета максимальной мощности и наблюдения за солнечным излучением в течение дня, чтобы определить самый экстремальный момент, когда фотоэлектрические модули создают наиболее заметную мощность из своего каркаса. Выходная мощность зависит от солнечного излучения и температуры атмосферы. Когда спрос превышает выработку, основной источник солнечной энергии поможет компенсировать это. [2–7].

Однако этот низкий выходной уровень можно увеличить, используя повышающий преобразователь, повышая напряжение и используя инвертор источника напряжения (VSI), реконфигурируемый на стороне нагрузки в зависимости от потребности. Показано, как солнечная энергия используется как половина нашей системы для питания нагрузки. Этот регулятор настраивается с помощью ИНС, а симметричные составляющие используются для разделения гармоник [8–12]. Контроллер ANN обеспечивает альтернативный фильтр нижних частот для выделения постоянных и колебательных компонентов в искаженных сигналах.

Линейное отображение входа и выхода ИНС дает колеблющиеся компоненты извлеченной мгновенной активной мощности. Когда солнце не обеспечивает достаточного количества солнечного излучения для фотоэлектрической панели, чтобы обеспечить максимальную мощность нагрузки, накопленная энергия батареи используется для питания секции генерации [13–15]. Потому что мощность, генерируемая аккумулятором, зависит от времени, а также от состояния заряда аккумулятора. В результате электричество от батареи используется для питания бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC), соединенного с генератором [16–18]. Затем генератор генерирует напряжение, которое контролируется и используется для питания нагрузки. Когда солнечное излучение является нормальным для производства потребляемой электроэнергии, энергия обычно производится с использованием фотоэлектрических модулей [19–27].

2. Литературный обзор

Владимир Бурлака исследовал, что преобразование выполняется за один шаг, приняв особую топологию, разработанную на основе двойных активных мостовых преобразователей LLC. Управление коэффициентом преобразования и эквивалентным выходным импедансом осуществляется путем интеграции ШИМ и управления частотой. Предполагаемый преобразователь может использоваться как источник бесперебойного питания, который работает без номинальных характеристик, имеет чисто синусоидальный выходной сигнал, позволяющий выполнять как преобразования постоянного тока в переменный в режиме резервного питания от батареи, так и преобразование переменного тока в постоянный для подзарядки при подключении к сети. Он также может функционировать как двунаправленный сетевой инвертор, производя электроэнергию между сетью и источником постоянного напряжения.

Омар Абдель-Рахим поясняет, что для фотоэлектрических операций в одном случае необходимо поднять выходное напряжение до повышенного уровня напряжения. В частности, по сравнению с другими топологиями трансформатора, любое использование связанных катушек индуктивности в некоторых топологиях дает меньшие преимущества, такие как снижение нагрузки на переключающее устройство и повышенный коэффициент усиления преобразователя по напряжению. В настоящей архитектуре достигается значительный коэффициент усиления по напряжению. Требования к напряжению для активных МОП-транзисторов ниже, чем половина выходного напряжения.

Судха Бансал поясняет, что, таким образом, в блоках кондиционирования фотоэлектрической энергии высокочастотные преобразователи минимизируют размер системы. Преобразователи постоянного тока используются для хранения энергии и повторного подключения устройств, расположенных ниже по потоку. Эта энергия может быть извлечена из Солнечной системы. Предлагаются отдельные контроллеры для надлежащего регулирования этих преобразователей постоянного тока. Как следствие, вся структура становится взаимосвязанной, что позволяет осуществлять широкий спектр динамических взаимодействий. Напряжением фотоэлектрической батареи можно управлять с помощью схемы преобразователя постоянного тока в постоянный. В этом исследовании исследуется фотогальваническая (PV) система с изолированным мостовым преобразованием постоянного тока в постоянный, управляемым PI, которая может использоваться в качестве автономного источника питания в дальних миссиях.

Тунку Мухаммад Низар Тунку Мансур уточняет, что низкое выходное напряжение постоянного тока солнечной фотоэлектрической системы можно использовать на региональном уровне перед подачей избыточной мощности в сеть передачи через наклонное соединение. Эти фотоэлектрические модули или массивы могут заряжать перезаряжаемые батареи с помощью зарядного устройства для целого ряда различных приложений, таких как автономные солнечные фотоэлектрические конструкции, спутники, солнечные автомобили, уличные фонари, базовые приемопередающие станции и построение интегрированных фотоэлектрических систем, где солнечная энергия может использоваться. быть сохранены для зимы или сезонов дождей, в ночное время, и так далее.

Mayank Kumar интерполирует, что внешняя микросеть постоянного тока используется для повышения безопасности конечных пользователей и качества электроэнергии. При зарядке и разрядке батареи двунаправленный преобразователь контролирует напряжение на независимой шине постоянного тока и поддерживает баланс мощности между выходной мощностью фотоэлектрических модулей и потребляемой мощностью нагрузки для сценариев дефицита энергии. Рассмотрены многочисленные режимы работы и представлены многочисленные конструктивные особенности контроллера для балансировки энергопотребления нагрузки с учетом доступности источника питания и уровня заряда батареи (SOC). Потери преобразователя мощности также учитываются для соответствующих исследований баланса мощности.

Шрадха Дешмукх объясняет колебания PV, которые требуются для системы управления солнечными фотоэлектрическими системами. Таким образом, моделирование и анализ фотоэлектрических устройств предназначены для приложений низкого напряжения с нагрузкой постоянного тока. Для увеличения фотоэлектрического напряжения и обеспечения интерфейса резервного аккумулятора используется мультимодальный контроллер, включающий преобразователи постоянного тока в постоянный. Технология предназначена для устранения перегрузок и разрядок за счет поддержания уровня заряда устройства и снижения потребления дампов нагрузки. В зависимости от нагрузки PV действует либо по алгоритму точки максимальной мощности с возрастающей проводимостью, либо по предполагаемой фазе регулирования напряжения.

Эпуганти Шри Харша интерполирует, что ESS встроены в шину постоянного тока и обеспечивают бесперебойное питание нагрузки. В других приложениях, требующих нескольких батарейных блоков, аккумуляторные блоки напрямую подключаются к шине постоянного тока, и такая форма конструкции нерентабельна. Использование небольшого количества аккумуляторных батарей более удобно для потребителей с большой емкостью и стоимостью, а с введением двустороннего преобразователя постоянного тока между ESS и шиной постоянного тока можно использовать аккумуляторные батареи с короткими цепочками. Инверторы в системах бесперебойного питания и микросетях постоянного тока, системах питания самолетов, системах зарядки электромобилей и центрах обработки данных требуют высокого постоянного напряжения, которое могут обеспечить эти преобразователи.

3. Материалы и методы

Рисунок 1 иллюстрирует предложенную блок-схему. Источник постоянного тока соединен с повышающим преобразователем, который повышает фотоэлектрическое напряжение. Аккумулятор подключен к двунаправленному преобразователю, который сохраняет соединение постоянного тока и заряжает и разгружает аккумулятор в зависимости от доступной мощности и мощности нагрузки. Алгоритм системы управления предназначен для того, чтобы уровень заряда батарей SOC удерживался в допустимых пределах. Опорное напряжение подается на контроллер по алгоритму MPPT. Поток мощности от PV к нагрузке содержит встроенный преобразователь, систему контуров, контролируемую методом MPPT, и комбинацию контроллера ANN. MPPT отслеживает максимальную мощность от фотоэлектрического модуля, измеренное значение которого определяется контроллером ANN, в разнице расчетного значения этого контроллера между максимальным значением и допустимым входом преобразователя. При любом отклонении на входе преобразователя зацикливание посылает сигнал об ошибке контроллеру ИНС, и контроллер устанавливает разницу с помощью системы накопления энергии. Сигналы обратной связи Solar Vpv и Ipv используются для принятия решений на фотогальванических терминалах. Переменные управления предоставляются опорному сигналу для активной мощности, который можно регулировать и получать от контроллера. Если мощность при указанном излучении и температуре достигает максимальной достижимой мощности PV, фактическая мощность, производимая Ppv, будет максимальной мощностью.

Читайте также:

Основы замены кровли

Солнечные панели Введение

Солнечные панели являются наиболее заметной частью солнечной системы и представляют собой удивительно простой и надежный способ выработки электроэнергии. Тем не менее, есть много информации о покупке солнечной энергии, которая может показаться вам запутанной, но не волнуйтесь, вы находитесь в правильном месте. Это первая глава в нашем подробном, но легко читаемом Руководстве по покупке солнечной энергии.

Прежде всего, важно знать, что мы говорим здесь о солнечной фотоэлектрической энергии (PV) или солнечном электричестве, а не о солнечной горячей воде. Солнечные фотоэлектрические панели генерируют электричество из солнечного света, и есть несколько факторов, влияющих на то, насколько хорошо работают солнечные панели, которые мы объясняем в нашей статье «Как работают солнечные панели». Электричество, которое генерируют солнечные фотоэлектрические панели, называется электричеством постоянного тока, но мы используем электричество переменного тока в наших домах. Вот тут-то и появляется самая важная часть нашей Солнечной системы — солнечный инвертор. Инвертор — это мозг операции, и он преобразует постоянный ток (DC) в переменный ток (AC). Вы узнаете все об инверторах в нашей следующей главе «Сетевые, автономные и гибридные солнечные батареи».

Основы солнечной панели

В то время как эффективность солнечных панелей значительно возросла, основной состав Солнечная панель, также известный как солнечный модуль, не сильно изменился за последние несколько десятилетий. Солнечные панели по-прежнему состоят из ряда солнечные батареи соединены вместе, образуя основную цепь. Тонкие солнечные элементы, изготовленные из кремниевых пластин, очень надежны и работают по основному фотоэлектрическому принципу и преобразуют солнечный свет в электричество постоянного тока. Солнечные панели можно установить на крыше с помощью специальных монтажных систем, панель солнечных батарей и, как правило, служат более 20 лет, при этом многие производители солнечных панелей предлагают 25-летнюю гарантию. Узнайте больше о гарантии на солнечные панели.

Базовая схема, показывающая современный половинчатый солнечный элемент, солнечную панель и солнечную батарею, состоящую из двух рядов или цепочек.

Этапы покупки солнечной батареи

Переход на солнечную энергию может сбивать с толку, подавлять, и вы можете часто получать противоречивую информацию. Вот почему мы начали «Обзоры чистой энергии» и написали руководство по покупке солнечной энергии. Что-то, что часто упоминается на нашем форуме людьми, которые месяцами изучают солнечную энергию, заключается в том, что они усвоили огромное количество информации и до сих пор не знают, с чего начать.

В этом руководстве вы найдете всю важную информацию, которую вам нужно знать, и решения, которые вам нужно принимать, одно за другим. Переход на солнечную энергию может показаться сложным, но это довольно просто, если разобраться.

Бесплатный солнечный калькулятор поможет вам понять затраты и экономию.

Выясните, подходит ли вам солнечная энергия

Убедившись, что ваша крыша подходит для использования солнечной энергии, пришло время проверить наш очень удобный калькулятор солнечной энергии. С помощью нашего калькулятора вы можете узнать почти все, что вам нужно знать о конкретной системе, которая вам нужна:

Сколько солнечных панелей вам нужно (размер системы)

Стоимость солнечной системы

Предполагаемая экономия и срок окупаемости

Должны ли вы получить батареи с вашим солнечным

Наш калькулятор также покажет вам федеральные скидки на солнечную энергию, доступные вам, в зависимости от размера вашей системы. Вы можете узнать больше о том, какие скидки вам доступны, в нашей статье «Скидки и тарифы Solar».

Найдите лучшие солнечные панели и инверторы

ЗАМЕТКА – Наши мнения являются нашими собственными, основанными на многолетнем личном опыте, тестировании, исследованиях и выслушивании мнений и отзывов многих экспертов по солнечной энергии, с которыми мы сотрудничаем. Мы есть и всегда будем в первую очередь независимым обзорным сайтом. Однако, несмотря на то, что мы делаем все возможное, чтобы быть в курсе всех солнечных продуктов на рынке, у нас никогда не будет всей информации, и мы не можем знать, какие продукты лучше всего соответствуют потребностям любого человека. Пожалуйста, используйте свое собственное суждение при покупке солнечной энергии.

Выбор качественных солнечных панелей и солнечных инверторов из сотен различных моделей и производителей может быть очень сложной задачей. Даже для опытных людей в солнечной индустрии трудно преодолеть шум, не говоря уже о том, если вы новичок в солнечной энергетике и, надеюсь, собираетесь купить только одну солнечную систему в своей жизни. Вот почему мы основали Clean Energy Reviews, мы работали в этой отрасли в течение многих лет, но нам все еще было очень трудно понять, какие бренды были хорошими, а какие — лимонами. Мы решили собрать отраслевые знания о лучших брендах солнечных панелей и инверторов и распространить их среди всех. Мы сузили длинный список брендов солнечных панелей и инверторов до нескольких избранных, используя отзывы установщиков и профессионалов в области солнечной энергетики, основанные на качестве, эффективности, надежности, производительности и окупаемости инвестиций.

Сколько солнечных панелей мне нужно?

Мы получаем комиссию от партнерских ссылок на Forbes Home. Комиссии не влияют на мнения или оценки наших редакторов.

В последние десятилетия популярность солнечных панелей резко возросла. Это отчасти благодаря росту экологически ответственного поведения и желанию сократить счета за электроэнергию за счет замены традиционных источников отопления, охлаждения и электричества более чистыми и естественными источниками. Если вы думаете о том, чтобы сделать этот переключатель, вам, вероятно, интересно, сколько солнечных панелей требуется для питания дома.

Хотя ответ может быть немного сложным, если вы наймете профессионала или компанию по установке солнечных панелей для консультации, они, вероятно, справятся и с этой частью процесса (и могут дать вам советы о том, как обслуживать и чистить солнечные панели). .

ЭТО РЕКЛАМА, А НЕ РЕДАКЦИОННОЕ СОДЕРЖАНИЕ. Обратите внимание, что мы получаем компенсацию за любые продукты, которые вы покупаете или подписываетесь через эту рекламу, и эта компенсация влияет на ранжирование и размещение любых предложений, перечисленных здесь. Мы не предоставляем информацию о каждом доступном предложении. Информация и суммы сбережений, изображенные выше, предназначены только для демонстрационных целей, и ваши результаты могут отличаться.

Зарядите свой дом солнечной энергией

SunPower имеет сеть доверенных установщиков для вашей солнечной системы, солнечных панелей и электроснабжения. Найдите установщика солнечных панелей сегодня!

Но если вам интересно, сколько солнечных панелей вам может понадобиться, и вы хотели бы попытаться рассчитать это самостоятельно, вам понадобится несколько сведений: сколько энергии потребляет ваше домашнее хозяйство; сколько места у вас есть на крыше, которое можно использовать для размещения солнечных панелей, сколько часов солнца получает ваш дом, а также мощность и относительная эффективность фотоэлектрических (PV) солнечных панелей, которые вы будете устанавливать.

Как определить, сколько солнечных панелей мне нужно?

Чтобы узнать, сколько солнечных панелей необходимо для питания дома, вы будете использовать формулу с тремя ключевыми факторами, согласно EnergySage: годовое потребление энергии, мощность панели и производственные коэффициенты. Но что это означает?

Годовое потребление электроэнергии

Первый шаг — определить годовое потребление электроэнергии; это количество электроэнергии, потребляемой всей вашей семьей в год. Это число, измеряемое в киловатт-часах (кВтч), включает все источники электроэнергии в вашем доме, в том числе мелкие и крупные бытовые приборы, кондиционеры, освещение, очистители воздуха и водонагреватели. Управление энергетической информации США (EIA) указывает, что среднее домашнее хозяйство потребляет около 11,000 XNUMX кВтч электроэнергии в год.

Мощность солнечной панели

Выбирая лучшие солнечные панели, вы можете подумать, что они выглядят в основном одинаково, но они не созданы одинаково, поэтому вам нужно знать мощность панелей, которые вы надеетесь установить. Мощность панели – это количество электроэнергии, излучаемой панелью. Мощность большинства солнечных панелей варьируется от 250 до 400 Вт, поэтому можно с уверенностью предположить, что 300 Вт — это средняя мощность панели, которую вы можете найти.

Производственные коэффициенты

Согласно EnergySage, коэффициент производительности системы солнечных панелей представляет собой отношение расчетной выработки энергии системой с течением времени (в кВтч) к фактическому размеру системы (в Вт). Вы можете подумать, что это будет соотношение 1:1 — вы получаете то, что входит. Но различия в количестве солнечного света, падающего на ваш дом, приводят к тому, что это не так.

Система мощностью 10 кВт, которая производит 16 кВтч электроэнергии в год, будет иметь коэффициент производства 1.6 (16/10 = 1.6). В таком месте, как Гавайи, где долгие дни и постоянное солнце, вполне возможно иметь такой коэффициент, в то время как в облачной и дождливой Новой Англии средний коэффициент производства может составлять всего 1.2.

Математическая формула для определения необходимого количества солнечных панелей

Вот фактическая формула, используемая EnergySage, которую вы можете использовать, чтобы определить, сколько солнечных панелей вам понадобится:

Количество панелей = размер системы / производительность / мощность панели
Используя числа, которые мы определили до сих пор, мы получаем:
Количество панелей = 11,000 1.6 кВт / 300 / XNUMX Вт

Это соответствует примерно 20-25 солнечным панелям для выполнения этой работы. Вы можете использовать эту же формулу, чтобы определить, сколько солнечных панелей вам понадобится для питания вашего дома. Или вы можете использовать более простой способ, который состоит в том, чтобы посмотреть на свой счет за электроэнергию, чтобы определить, что вам нужно.

Читайте также:

Гребень для теплого пола своими руками

Сравните предложения от лучших установщиков солнечных панелей

Выберите штат, чтобы начать работу с бесплатной оценкой без обязательств

Другой способ выяснить использование солнечной энергии

Если вам не интересно заниматься математикой самостоятельно, просто посмотрите на свои счета за коммунальные услуги, чтобы выяснить, сколько энергии вы используете. Это позволяет вам умножить потребление энергии на количество часов яркого солнечного света, которое получает ваш дом, а затем разделить полученный результат на мощность панелей, которые вы планируете установить.

Факторы, влияющие на количество солнечных панелей, которые вам понадобятся

Есть ли что-то еще, о чем можно подумать, помимо приведенных выше расчетов? Оказывается, есть несколько других факторов, которые необходимо учитывать при определении количества солнечных панелей для питания дома.

Эффективность системы

Ваши солнечные панели не будут постоянно потреблять солнечную энергию с максимальной мощностью. Подумайте о тех трехдневных дождях, которые идут осенью, или о сильных снегопадах зимой, которые таят несколько дней. В такие моменты вам понадобится буфер в энергопотреблении, поэтому рекомендуется иметь примерно на 25% больше солнечных панелей, чем вам нужно.

Часы солнечного света

Количество энергии, которую вы получаете от своих солнечных батарей, напрямую связано с тем, сколько солнца получает ваш дом. Дополнительные панели потребуются, если вы живете в районе без долгих часов сильного солнечного света.

Мощность ваших панелей

Большинство солнечных панелей имеют мощность от 150 до 350 Вт на панель. Если вы выберете панели с меньшей мощностью, вам понадобится больше, чтобы вырабатывать достаточно энергии для вашего дома. Конечно, это при условии, что вы хотите заменить 100% потребляемой энергии солнечной энергией. Если вы надеетесь только на частичное преобразование, разница в мощности солнечной панели может не иметь большого значения.

Сколько вы хотите или планируете потратить на ваши солнечные панели? Перед покупкой убедитесь, что вы знаете, сколько из них имеет смысл для вашего бюджета.