住宅光伏存储系统设计和配置综合指南

户用光伏储能系统主要由光伏组件、储能电池、储能逆变器、计量装置和监控管理系统组成。其目标是实现能源自给自足、降低能源成本、降低碳排放、提高电力可靠性。配置户用光伏储能系统是一个综合过程，需要仔细考虑各种因素以确保高效稳定运行。

一、户用光伏储能系统概述

在开始系统设置之前，必须测量光伏阵列输入端子与地面之间的直流绝缘电阻。如果电阻小于U…/30mA（U…代表光伏阵列的最大输出电压），则必须采取额外的接地或绝缘措施。

住宅光伏存储系统的主要功能包括：

• 自用：利用太阳能满足家庭能源需求。
• 削峰填谷：平衡不同时间的能源使用，以节省能源成本。
• 备用电源：在停电期间提供可靠的能源。
• 应急电源：在电网故障期间支持关键负载。

配置过程包括分析用户能源需求、设计光伏和存储系统、选择组件、制定安装计划以及概述运行和维护措施。

二.需求分析与规划

能源需求分析

详细的能源需求分析至关重要，包括：

• 负载分析：确定各种设备的功率要求。
• 日常消费：确定白天和夜间的平均用电量。
• 电价：了解资费结构以优化系统以节省成本。

案例研究

• 用户资料:
  • 总连接负载：8.2 kW
  • 临界负载：3.6千瓦
  • 白天能耗：10千瓦时
  • 夜间能耗：20千瓦时
• 系统规划:
  • 安装光伏存储混合系统，白天光伏发电满足负载需求，并将多余的能量存储在电池中以供夜间使用。当光伏和储能不足时，电网充当补充电源。

• 三．系统配置和组件选择

  1. 光伏系统设计

  • 系统尺寸：根据用户8.2kW的负载，日用电量30kWh，推荐使用12kW的光伏阵列。该阵列每天可发电约 36 kWh 以满足需求。
  • 光伏组件：采用21个单晶580Wp组件，实现装机容量12.18kWp。确保最佳布置以获得最大的阳光照射。

  最大功率 Pmax [W]	第575章	第580章	第585章	590	第595章	600
  最佳工作电压 Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  最佳工作电流 Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  开路电压 Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  短路电流 Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  模块效率[%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  输出功率容差	0~+3%
  最大功率温度系数[Pmax]	-0.29%/℃
  开路电压温度系数[Voc]	-0.25%/℃
  短路电流温度系数[Isc]	0.045%/℃
  标准测试条件（STC）：光强度1000W/m²，电池温度25℃，空气质量1.5

  2. 储能系统

  • 电池容量：配置25.6kWh磷酸铁锂（LiFePO4）电池系统。此容量可确保在停电期间为关键负载 (3.6 kW) 提供大约 7 小时的充足备份。
  • 电池模块：采用模块化、可堆叠设计和 IP65 级外壳，适合室内/室外安装。每个模块的容量为2.56 kWh，由10个模块组成完整的系统。

  3、逆变器选型

  • 混合逆变器：使用具有集成光伏和存储管理功能的 10 kW 混合逆变器。主要特点包括：
    • 最大光伏输入：15 ​​kW
    • 输出：并网和离网运行均为 10 kW
    • 防护等级：IP65 等级，离网切换时间 <10 ms

  4. 光伏电缆选型

  光伏电缆将太阳能组件连接到逆变器或汇流箱。它们必须承受高温、紫外线照射和室外条件。

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • 单芯，额定电压1.5 kV DC，具有优异的抗紫外线和耐候性。
  • TÜV PV1-F:
    • 柔韧、阻燃、温度范围宽（-40°C 至 +90°C）。
  • UL 4703 光伏线:
    • 双重绝缘，非常适合屋顶和地面安装系统。
  • AD8 漂浮太阳能电缆:
    • 可浸入水中且防水，适用于潮湿或水生环境。
  • 铝芯太阳能电缆:
    • 重量轻、成本效益高，适用于大规模安装。

  5. 储能电缆选择

  存储电缆将电池连接到逆变器。它们必须能够处理高电流、提供热稳定性并保持电气完整性。

  • UL10269 和 UL11627 电缆:
    • 薄壁绝缘、阻燃、紧凑。
  • XLPE 绝缘电缆:
    • 高电压（高达 1500V DC）和热阻。
  • 高压直流电缆:
    • 设计用于互连电池模块和高压总线。

  推荐电缆规格

  电缆类型	推荐型号	应用
  光伏电缆	EN 50618 H1Z2Z2-K	将光伏组件连接至逆变器。
  光伏电缆	UL 4703 光伏线	屋顶安装需要高绝缘性。
  储能电缆	UL 10269、UL 11627	紧凑的电池连接。
  屏蔽存储电缆	EMI屏蔽电池线	减少敏感系统的干扰。
  高压电缆	交联聚乙烯绝缘电缆	电池系统中的高电流连接。
  漂浮光伏电缆	AD8 漂浮太阳能电缆	易受水或潮湿的环境。

四．系统集成

将光伏组件、储能和逆变器集成到一个完整的系统中：

1. 光伏系统：设计模块布局并通过适当的安装系统确保结构安全。
2. 储能：安装具有适当 BMS（电池管理系统）集成的模块化电池，以进行实时监控。
3. 混合逆变器：将光伏阵列和电池连接到逆变器以实现无缝能源管理。

五、安装与维护

安装:

• 现场评估：检查屋顶或地面区域的结构兼容性和阳光照射情况。
• 设备安装：牢固安装光伏模块、电池和逆变器。
• 系统测试：验证电气连接并执行功能测试。

维护:

• 例行检查：检查电缆、模块和逆变器是否磨损或损坏。
• 打扫：定期清洁光伏组件以保持效率。
• 远程监控：使用软件工具跟踪系统性能并优化设置。

六．结论

精心设计的住宅光伏存储系统可实现节能、环境效益和电力可靠性。光伏组件、储能电池、逆变器和电缆等组件的精心选择确保了系统的效率和寿命。通过遵循适当的计划，

安装和维护协议，房主可以最大限度地发挥其投资效益。