太阳能自主（“离网”），实用指南！

在购买太阳能（混合）或离网能源系统所需的任何设备之前，掌握设计和确定储能系统规模的基础知识至关重要。 如下图所示，第一步是开发一个 充电配置文件通过 我们的计算器，用于估算您每天在现场消耗的能源量。 

为例 （点击此链接可访问在线 Excel 计算器） :

步骤 1 – 评估消耗量（千瓦时）：

 离网太阳能系统设计中最关键的要素是估算每天所需的能量（以千瓦时为单位）。 对于并网站点，通过仪表直接测量负荷可以获得准确的负荷曲线数据。 对于离网或独立系统，请始终首先使用我们的离网负载计算器来满足夏季和冬季的需求。 负载表还将帮助计算峰值负载、功率因数以及调整适当系统所需的最大需求。 小心区分以下概念 千瓦（功率） 和 kWh（能量）！

第 2 步 – 电池尺寸：

电池容量以 Ah 或 Wh 为单位。 这 镍铁电池 尺寸以 Ah 为单位（要获得以 KwH 为单位的容量，必须将以 Ah 为单位的容量乘以电压，例如 200Ahx48V = 9.6 kWh 标称能量），而电池的容量 锂的单位为kWh。 必须考虑所有损耗因素，以确保电池尺寸足以满足负载，包括 最大允许放电深度 (DoD)，也会对寿命产生影响。 还要考虑电池类型和化学成分、电池电压范围、最短运行时间天数（连续无阳光的天数）和最大电池充电率（C 额定值），稍后将详细解释。

步骤 3 – 确定太阳能装置的尺寸

 必须有一个尺寸正确的太阳能装置，以便在为负载供电的同时为电池充电。 为了确保太阳能安装足够大，请考虑当地条件，包括全年平均太阳辐照度（峰值日照时间）、遮阳问题、方向和面板倾斜角度、电缆损耗和热退化（损耗因素）。 PVGIS 太阳能设计工具 可以根据电池板的方向和位置帮助估算全年的太阳能发电量。

步骤 4 – 选择逆变器充电器

完成步骤 1 至 3 后，您需要根据电池板和组串的长度选择合适的逆变器充电器以及 MPPT 太阳能充电控制器来匹配太阳能安装，这将决定电压链。 使用链条张力计算器来估算 最大和最小链条张力，这将帮助您确定最合适的 MPPT 充电器的选择（在本例中我使用了 Victron MPPT 计算器的示例）。 然后，可以选择电池逆变器充电器来满足您的连续负载和峰值负载需求。

如何选择合适的电池逆变器？

L在选择合适的电池逆变器并确定其尺寸之前，用于离网应用的电池逆变器有许多规格需要考虑。 有多种类型的系统可供选择，包括电网互动逆变器充电器、混合逆变器、具有集成电池存储的完整系统（称为 BESS）和交流耦合电池系统。 下面我通过分析我们经常使用的电池逆变器的数据表，概述了选择合适逆变器时需要考虑的一些关键概念，le Victron Multiplus-II。 以下是必须考虑的标准：

 

– 逆变器的连续输出功率和峰值功率（kVA & kW）

– 逆变器充电器对电池的充电容量（单位：A）

– 传输能力 

– 电池兼容性（取决于技术）

– 架构类型（直流或交流耦合？）

– 遥测和本地和/或远程系统监控

 

  

1、逆变器输出功率——最大连续值和峰值（kW）

 

电池逆变器（混合或离网）有多种尺寸，由以 kW 或 kVA 为单位测量的连续功率输出决定。 逆变器的功率取决于其拓扑或设计、能量转换电路的类型、是否存在变压器、冷却系统以及工作温度。 以下是两种主要类型的混合型和离网逆变器。

 

 

L离网电池逆变器 采用 重型环形变压器价格较贵，但可提供高峰值和浪涌功率，并且可以处理高感性负载。 这些逆变器通常包含主动风扇冷却系统，以在高温下保持性能。 如下所述，大多数逆变器都具有集成充电器并且还具有网络交互功能（Victron Multiplus-II 就是这种情况）

 

L混合逆变器和交流耦合电池系统 使用带有“开关晶体管”的无变压器逆变器（例如：Fronius GEN24、GROWATT 或 DEYE 混合逆变器等...）这些紧凑且轻便的逆变器具有较低的峰值功率和浪涌额定值， 但更经济、更便宜且更容易制造。 它们通常也是完全耐候的，这意味着它们可以安全地安装在更暴露的位置，但应始终避免直接暴露在阳光下。 然而，它们并不是为全年离网运行而设计的，但可以很好地承担一次性备份功能。

 

   

 

了解逆变器可以连续提供的最大功率以及它可以在短时间内处理的峰值功率至关重要，这在启动电机等感性负载时通常是必要的。 不要被迫选择是否启动吹风机或烤面包机！ 

 

 

P功率单位是KVA还是kW​​？ 我们选择什么？

 

请务必注意逆变器的功率输出以 kW 还是 kVA 为单位。 千瓦通常是最准确的测量单位。 在根据您的需求确定逆变器尺寸时，这可能会令人困惑。 用于将 kVA 转换为 kW 的一般转换比率如下所示：

 

kVA x 0.8 = 千瓦

 

例如，5kVA Victron 逆变器大约相当于 4kW 逆变器。 另一个例子是连续功率输出为 3000VA (3kVA) 的逆变器，通常仅连续产生 2400 瓦功率，或约为所述“视在”功率的 80%。

 

 

 

2。 逆变器充电容量（一般用A表示）：

 

这是逆变器从所谓的“岸上”电源（发电机）为电池充电的能力。 较高的充电率意味着电池可以更快地充电，这在阳光照射时间有限的地区或当您被迫运行发电机时非常有用。 Multiplus-II 电池逆变器示例：

 

 

3。 光伏装机规模（kW）
 

光伏装置的尺寸（了解功率）必须与逆变器的容量兼容。 与光伏装置相比，逆变器尺寸过大或过小可能会导致效率和性能损失。 S例如，如果您使用 Multiplus-3000VA 并添加两个每个 450 kWp 的 Victron RS 100/5 充电器，您将只能使用 Multiplus 的功率，即 3KVA 总潜在功率中的 10KVA （如果您的面板在理想条件下生产！）。

 

 

4。 通过/转移功率（A）：

 

传递功率是指逆变器将电力从电网或发电源传输到负载而不经过电池的能力。 这对于在停电或电池放电期间保持电力非常重要。 这个概念对于混合配置尤其重要，而在孤立的站点上则不那么重要（事实上，32A * 230V = 6000W，这已经相当于一个相当舒适的发电机）。

 

 

 

5.电池兼容性 – 系统电压和电池类型
 
确保电池逆变器与系统电压和所用电池类型（无论是锂电池、镍铁电池还是其他电池）兼容至关重要。 例如，Multiplus-II 48V 显然必须配备 48V 电池组，等等。

 

6. 系统架构类型：直流耦合还是交流耦合？

 

逆变器可以是交流电 (AC) 或直流电 (DC) 耦合，每种配置都有其优点和缺点。 选择取决于您的特定系统和您的需求。

 

En 直流耦合架构，在离网领域最广泛， “MPPT”电池充电器 在白天控制太阳能电池板，以最大限度地提高太阳能产量，并将其重新注入电池。 效率非常好（92-96%），但是，如果在生产过程中发生能量自消耗，则 DC/DC/AC 转换（因为 MPPT 提供直流电，本身由电池逆变器波纹为您的 230V 供电）负载），会造成额外损失：

 

 

 

En 交流耦合图， 太阳能逆变器 (Fronius) 与 Multiplus 电池逆变器的输出互连，但不太常见，常见于较高功率系统。 后者负责根据瞬时功率需求进行控制，以便将 Fronius 产生的能量优先输送给消费者，而不通过电池：

 

 

 

 

这种类型的架构有两个显着的优点：

 

– 更好的性能 如果你的大部分消费是在白天完成的（你实际上会“随着太阳的流逝”而消费）。

– Fronius 输出和电池逆变器的累积功率。 换句话说，如果你的伏能士产生3KWP的瞬时功率，而你有3KVA的Multiplus，理论上你可以达到6KVA！

 

然而，这种类型的系统有两个缺点：

 

– Fronius 必须使用频率调制进行控制e 由 Multiplus 提供，它可以改变数字时钟，并且对于某些敏感设备（家用电器等）来说是有问题的。 我们谈到“闪烁”现象。

– 电池充电性能一般， 因为有DC/AC/DC转换，损耗较大。

 

那么对于一个强大的离网系统来说，最好的架构是什么？ 

最后，我们可以拥有一个混合架构，结合了交流和直流耦合。 这样做的优点是鲁棒性和冗余性 （如果伏能士在售后服务，则您拥有太阳能生产的Victron MPPT充电器，反之亦然）！ 

混合离网系统示例，结合直流和交流耦合（通过 Fronius）： 

 

 

7。 遥测和本地管理（监督）：  

 

本地和远程监视和控制系统的能力是一个相当大的优势，可以对能源消耗、太阳能生产和能源存储进行优化管理。 这也使得日复一日地精确监控各种系统变量（太阳能发电量、千瓦时消耗量、功率峰值、电池充电状态）并可能识别异常情况成为可能。 因此，它是集成到离网系统的重要工具。