住宅用PVストレージシステムの設計と構成の包括的なガイド

住宅の太陽光発電（PV）ストレージシステムは、主にPVモジュール、エネルギー貯蔵バッテリー、貯蔵インバーター、メータリングデバイス、および監視管理システムで構成されています。その目標は、エネルギーの自給自足を達成し、エネルギーコストを削減し、炭素排出量を削減し、電力の信頼性を向上させることです。住宅のPVストレージシステムの構成は、効率的で安定した動作を確保するために、さまざまな要因を慎重に検討する必要がある包括的なプロセスです。

I.住宅PV貯蔵システムの概要

システムのセットアップを開始する前に、PVアレイ入力端子と地面の間のDC絶縁抵抗を測定することが不可欠です。抵抗がuよりも少ない場合（u…はPVアレイの最大出力電圧を表します）、追加の接地または断熱策を講じる必要があります。

住宅PV貯蔵システムの主要な機能には次のものがあります。

• 自己消費：太陽エネルギーを利用して家庭のエネルギー需要を満たす。
• ピークシェービングと谷の充填：エネルギーコストを節約するために、さまざまな時間にわたってエネルギー使用量のバランスを取ります。
• バックアップパワー：停止中に信頼できるエネルギーを提供します。
• 緊急電源：グリッド障害中の重大な負荷をサポートします。

構成プロセスには、ユーザーのエネルギーニーズの分析、PVとストレージシステムの設計、コンポーネントの選択、インストール計画の準備、運用およびメンテナンスの概要の概要が含まれます。

ii。需要分析と計画

エネルギー需要分析

詳細なエネルギー需要分析は重要です。

• ロードプロファイリング：さまざまな電化製品の電力要件を特定します。
• 毎日の消費：昼夜を問わず平均電力使用量を決定します。
• 電気価格：関税構造を理解して、コスト削減のためにシステムを最適化します。

ケーススタディ

• ユーザープロファイル:
  • 総接続負荷：8.2 kW
  • クリティカル負荷：3.6 kW
  • 昼間のエネルギー消費：10 kWh
  • 夜間のエネルギー消費：20 kWh
• システム計画:
  • 昼間のPV世代の会議負荷需要を備えたPVストレージハイブリッドシステムを設置し、夜間使用のためにバッテリーに余分なエネルギーを保存します。グリッドは、PVとストレージが不十分な場合、補足電源として機能します。

• iii。システム構成とコンポーネントの選択

  1。PVシステム設計

  • システムサイズ：ユーザーの8.2 kWの負荷と30 kWhの毎日の消費に基づいて、12 kW PVアレイをお勧めします。この配列は、需要を満たすために1日あたり約36 kWhを生成できます。
  • PVモジュール：21個の単結晶580WPモジュールを利用して、12.18 kWpの設置容量を達成します。最大の日光暴露のための最適な配置を確保します。

  最大電力pmax [w]	575	580	585	590	595	600
  最適な動作電圧VMP [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  最適な動作電流inp [a]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  開回路電圧VOC [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  短絡電流ISC [a]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  モジュール効率[％]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  出力パワートレランス	0〜+3％
  最大電力の温度係数[PMAX]	-0.29％/℃
  開回路電圧の温度係数[VOC]	-0.25％/℃
  短絡電流の温度係数[ISC]	0.045％/℃
  標準テスト条件（STC）：光強度1000W/m²、バッテリー温度25℃、空気品質1.5

  2。エネルギー貯蔵システム

  • バッテリー容量：25.6 kWhのリチウム鉄リン酸リチウム（LifePO4）バッテリーシステムを構成します。この容量は、停止中に約7時間の臨界負荷（3.6 kW）の十分なバックアップを保証します。
  • バッテリーモジュール：屋内/屋外の設置には、IP65定格のエンクロージャを備えたモジュラーのスタック可能なデザインを使用します。各モジュールの容量は2.56 kWhで、10個のモジュールが完全なシステムを形成します。

  3。インバーターの選択

  • ハイブリッドインバーター：統合されたPVとストレージ管理機能を備えた10 kWのハイブリッドインバーターを使用します。重要な機能は次のとおりです。
    • 最大PV入力：15 kW
    • 出力：グリッドタイとオフグリッド操作の両方で10 kW
    • 保護：グリッドオフグリッドスイッチング時間<10ミリ秒のIP65評価

  4. PVケーブル選択

  PVケーブルは、ソーラーモジュールをインバーターまたはコンバイナーボックスに接続します。高温、UV暴露、屋外の状態に耐えなければなりません。

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • シングルコア、1.5 kV DCの定格、優れた紫外線と気象抵抗。
  • tüvPv1-f:
    • 広い温度範囲（-40°C〜 +90°C）を備えた柔軟な火炎誘導物。
  • UL 4703 PVワイヤ:
    • 二重絶縁型、屋上および地上マウントシステムに最適です。
  • AD8フローティングソーラーケーブル:
    • 湿潤性または水生環境に適した、潜水性と防水性。
  • アルミニウムコアソーラーケーブル:
    • 軽量で費用対効果が高く、大規模なインストールで使用されます。

  5. エネルギー貯蔵ケーブルの選択

  保管ケーブルは、バッテリーをインバーターに接続します。彼らは高電流を処理し、熱の安定性を提供し、電気の完全性を維持する必要があります。

  • UL10269およびUL11627ケーブル:
    • 薄い壁の絶縁、火炎遅延、コンパクト。
  • XLPE絶縁ケーブル:
    • 高電圧（最大1500V DC）および熱抵抗。
  • 高電圧DCケーブル:
    • バッテリーモジュールと高電圧バスを相互接続するために設計されています。

  推奨ケーブル仕様

  ケーブルタイプ	推奨モデル	応用
  PVケーブル	EN 50618 H1Z2Z2-K	PVモジュールをインバーターに接続します。
  PVケーブル	UL 4703 PVワイヤ	高い断熱を必要とする屋上設備。
  エネルギー貯蔵ケーブル	UL 10269、UL 11627	コンパクトバッテリー接続。
  保管ケーブルシールド	EMIシールドバッテリーケーブル	機密システムの干渉を減らす。
  高電圧ケーブル	XLPE絶縁ケーブル	バッテリーシステムの高電流接続。
  フローティングPVケーブル	AD8フローティングソーラーケーブル	水がかかりやすい環境または湿気の多い環境。

IV。システム統合

PVモジュール、エネルギー貯蔵、インバーターを完全なシステムに統合します。

1. PVシステム：モジュールのレイアウトを設計し、適切な取り付けシステムで構造的安全を確保します。
2. エネルギー貯蔵：リアルタイム監視のための適切なBMS（バッテリー管理システム）統合を備えたモジュラーバッテリーをインストールします。
3. ハイブリッドインバーター：シームレスなエネルギー管理のために、PVアレイとバッテリーをインバーターに接続します。

V.設置とメンテナンス

インストール:

• サイト評価：構造的互換性と日光への曝露については、屋上または地上エリアを検査します。
• 機器の設置：PVモジュール、バッテリー、インバーターを安全にマウントします。
• システムテスト：電気接続を確認し、機能テストを実行します。

メンテナンス:

• 定期的な検査：ケーブル、モジュール、インバーターをチェックしてください。
• クリーニング：効率を維持するために、定期的にPVモジュールをクリーニングします。
• リモート監視：ソフトウェアツールを使用して、システムのパフォーマンスを追跡し、設定を最適化します。

vi。結論

適切に設計された住宅PV貯蔵システムは、エネルギー節約、環境上の利点、電力の信頼性を提供します。 PVモジュール、エネルギー貯蔵バッテリー、インバーター、ケーブルなどのコンポーネントを慎重に選択することで、システムの効率と寿命が保証されます。適切な計画に従うことにより、

インストール、メンテナンスプロトコル、住宅所有者は投資の利点を最大化できます。