通常，有關環境鬥爭和替代能源開發的信息會在網絡中傳播。 有時他們甚至報導如何在一個廢棄的村莊建造一座太陽能發電廠，讓當地居民享受文明的好處，不是每天2-3小時發電機運行，而是持續不斷。 但這一切離我們的生活有點遙遠，所以我決定用我自己的例子來展示和講述私人住宅的太陽能發電廠是如何工作和工作的。 我會告訴你所有的階段：從想法到所有設備的包含，並分享我的操作經驗。 這篇文章會比較大，所以不喜歡太多字母的人可以觀看視頻。 在那裡我試圖講述同樣的事情，但人們會看到我如何自己收集所有這些。
初始數據：一棟面積約200平方米的私人住宅已接入電網。 三相輸入，總功率2kW。 房子裡有一套標準的電器：冰箱、電視、電腦、洗衣機和洗碗機等等。 電網穩定性沒有差別：我記錄的記錄是連續停電15天，停電時間6到2小時。
你想要得到的是：無論如何，忘記停電並用電。
可以帶來什麼好處：充分利用太陽的能量，使房屋優先採用太陽能供電，缺點則取自網絡。 作為獎勵，在通過關於私人向電網出售電力的法律後，開始通過向公共電網出售剩餘發電來補償部分成本。
從哪裡開始？
解決任何問題總是至少有兩種方法：自己研究或將問題的解決方案委託給別人。 第一種選擇是學習理論材料、閱讀論壇、與太陽能發電廠業主交流、與內部蟾蜍戰鬥，最後購買設備並安裝。 第二種選擇：致電專業公司，他們會問很多問題，選擇並出售必要的設備，或者他們可以花一些錢進行安裝。 我決定將這兩種方法結合起來。 部分是因為這對我來說很有趣，部分是為了避免遇到那些只需要通過銷售不完全是我需要的東西來賺錢的賣家。 現在是時候用理論來理解我是如何做出選擇的了。
照片顯示了為建設太陽能發電廠而“開發”資金的例子。 請注意，太陽能電池板安裝在樹後面 - 因此，光線無法到達它們，它們根本無法工作。
太陽能發電廠的類型
我立即指出，我不會談論工業解決方案，也不會談論重型系統，而是談論用於小房子的普通消費者太陽能發電廠。 我不是一個亂花錢的寡頭，但我堅持充分合理的原則。 也就是說，我不想用“太陽能”電加熱游泳池或給我沒有的電動汽車充電，但我希望家裡的所有電器都能持續工作，而不需要回頭看電源。
現在我就給大家介紹一下私人住宅太陽能發電站的類型。 總的來說，只有三種，但也有變化。 我會根據每個系統的成本增加情況來安排。
並網太陽能電站 - 這種類型的發電廠結合了低成本和最大程度的易於操作性。 它僅由兩個元件組成：太陽能電池板和網絡逆變器。 太陽能電池板發出的電直接轉換為家中的220V/380V並由家庭電力系統消耗。 但有一個顯著的缺點：上交所的運行需要骨幹網絡。 一旦外部停電，太陽能電池板就會變成“南瓜”並停止發電，因為並網逆變器的運行需要核心網絡，即電力的存在。 此外，在現有的電網基礎設施下，並網逆變器運營的利潤並不是很高。 示例：您有一個 3 kW 的太陽能發電廠，而房屋消耗 1 kW。 盈餘將“流入”網絡，而傳統電錶以“模”方式計算能量，也就是說，電錶會將提供給網絡的能量視為已消耗，但您仍然需要為其付費。 這裡的問題邏輯上是這樣的：如何處理多餘的能量以及如何避免它？ 讓我們繼續討論第二種太陽能發電廠。
混合太陽能發電廠 - 這種類型的發電廠結合了網絡和自主發電廠的優點。 由4個元件組成：太陽能電池板、太陽能控制器、電池和混合逆變器。 一切的基礎是混合逆變器，它能夠將太陽能電池板產生的能量混合到外部網絡消耗的能量中。 此外，好的逆變器能夠優先考慮消耗的能源。 理想情況下，房屋應首先消耗太陽能電池板的能量，只有在缺乏能量時才從外部網絡獲取能量。 如果外部網絡消失，逆變器會切換到自主運行，並使用太陽能電池板的能量和電池中存儲的能量。 這樣，即使長時間停電，陰天（或者晚上停電），家裡的一切都可以正常工作。 但是，如果根本沒有電，但你又需要以某種方式生活怎麼辦？ 這裡我要講的是第三種電廠。
自主太陽能發電廠 - 這種類型的發電廠可以讓您完全獨立於外部電網而生活。 它可以包含4個以上的標準元件：太陽能電池板、太陽能控制器、電池、逆變器。
除此之外，有時可以安裝低功率水力發電站、風電場、發電機（柴油、天然氣或汽油）來代替太陽能電池板。 通常，此類物體上有發電機，因為可能沒有陽光和風，並且電池中的能量供應不是無限的 - 在這種情況下，發電機啟動並向整個物體提供能量，同時充電電池。 如果逆變器具有這些功能，當連接外部電網時，這種發電廠可以很容易地轉變為混合發電廠。 自主逆變器和混合逆變器之間的主要區別在於，它不能將太陽能電池板的能量與外部網絡的能量混合。 與此同時，混合逆變器則相反，如果外部網絡關閉，則可以作為自主逆變器工作。 一般來說，混合逆變器的價格與全自動逆變器相當，即使有差異，也無關緊要。
什麼是太陽能控制器？
所有類型的太陽能發電廠都有太陽能控制器。 即使在並網太陽能發電廠中，它也是，它只是並網逆變器的一部分。 是的，許多混合逆變器都配備了太陽能控制器。 它是什麼以及為什麼需要它？ 我將談論混合動力和自主太陽能發電廠，因為這只是我的案例，如果評論中有要求，我可以在評論中更詳細地向您介紹網絡逆變器設備。
太陽能控制器是一種將從太陽能電池板接收到的能量轉換為逆變器消化的能量的設備。 例如，太陽能電池板的電壓倍數為 12V。 而且電池是按12V的倍數製造的，就這麼巧了。 功率為 1-2 kW 的簡單系統在 12V 下運行。 2-3 kW 的生產系統已在 24V 下運行，4-5 kW 及以上的強大系統則在 48V 下運行。 現在我只會考慮“家用”系統，因為我知道有逆變器在幾百伏的電壓下運行，但這對家庭來說已經很危險了。
因此，假設我們有一個 48V 系統和 36V 太陽能電池板（該電池板以 3x12V 的倍數組裝）。 如何獲得逆變器工作所需的48V電壓？ 當然，48V電池連接到逆變器，太陽能控制器一側連接這些電池，另一側連接太陽能電池板。 太陽能電池板會故意提高電壓，以便能夠為電池充電。 太陽能控制器從太陽能電池板接收明顯更高的電壓，將該電壓轉換為所需值並將其傳輸到電池。 這是簡化的。 有些控制器可以將太陽能電池板的電壓從 150-200 V 降低到 12 V 電池，但這裡流過的電流非常大，控制器的工作效率較差。 理想的情況是太陽能電池板的電壓是電池電壓的兩倍。
太陽能控制器有兩種類型：PWM（PWM - 脈寬調製）和MPPT（Maximum Power Point Tracking - 最大功率點跟踪）。 它們之間的根本區別在於 PWM 控制器只能與不超過電池電壓的面板組件一起工作。 MPPT - 控制器可以在相對於電池明顯過剩的電壓下工作。 此外，MPPT 控制器的效率明顯更高，但也更昂貴。
如何選擇太陽能電池板？
乍一看，所有太陽能電池板都是一樣的：太陽能電池的電池片通過條相互連接，背面有兩根電線：正極和負極。 但這件事有很多細微差別。 太陽能電池板由不同的元素製成：非晶、多晶、單晶。 我不會為這種或那種類型的元素而競選。 我只想說我自己更喜歡單晶太陽能電池板。 但這還不是全部。 每塊太陽能電池板都是一個四層蛋糕：玻璃、透明EVA薄膜、太陽能電池、密封膜。 這裡每個階段都極其重要。 玻璃不適合任何，但具有特殊的紋理，可以減少光的反射並折射以一定角度入射的光，從而盡可能地照亮元件，因為產生的能量取決於光量。 EVA 薄膜的透明度決定了元件上獲得的能量以及面板產生的能量。 如果薄膜有缺陷並且隨著時間的推移變得渾濁，那麼產量就會顯著下降。
接下來是元素本身，它們根據質量按類型分配：A 級、B 級、C 級、D 級等。 當然，最好有優質的 A 元件和良好的焊接，因為接觸不良，元件會發熱並更快失效。 那麼，飾面薄膜也應該是高質量的並提供良好的密封性。 如果面板減壓，水分會迅速進入元件，腐蝕就會開始，面板也會失效。
如何選擇合適的太陽能電池板？ 我國的主要生產商是中國，儘管市場上也有俄羅斯製造商。 有很多 OEM 工廠會貼上訂購的任何銘牌並將面板發送給客戶。 並且有些工廠提供完整的生產週期，能夠在生產的各個階段控制產品的質量。 如何了解此類工廠和品牌？ 有幾個信譽良好的實驗室獨立測試太陽能電池板並公開發布這些測試的結果。 購買前，您可以輸入太陽能電池板的名稱和型號，了解太陽能電池板與聲明特性的對應情況。 第一個實驗室是 ，第二個 。 如果面板製造商不在這些列表中，那麼您應該考慮質量。 這並不意味著面板不好。 只不過該品牌可以代工，製造工廠也生產其他面板。 無論如何，這些實驗室名單中的存在已經表明您不是從一日製造商那裡購買太陽能電池板。
我對太陽能電站的選擇
在購買之前，有必要概述為太陽能發電廠設定的任務範圍，以免為不必要的項目付費，也不會為未使用的項目支付過多費用。 在這裡我將繼續練習，就像我自己所做的那樣。 首先說一下目標和最初的目標：村里定期停電，時間從半小時到八小時不等。 關閉可能每月一次，也可能連續幾天。 目標：為房屋提供全天候電力，並在外部網絡斷開期間限制消耗。 同時，主要的安全和生命保障系統必鬚髮揮作用，即：泵站、視頻監控和報警系統、路由器、服務器和整個網絡基礎設施、照明和計算機、冰箱必須工作。 次要：電視、娛樂系統、電動工具（割草機、修剪機、花園澆水泵）。 您可以關閉：鍋爐、電熱水壺、熨斗以及其他暫時不重要的取暖和高耗電設備。 水壺可以在煤氣爐上煮沸，然後熨燙。
一般來說，太陽能發電廠可以在一個地方購買。 太陽能電池板供應商也出售所有相關設備，所以我從太陽能電池板開始搜索。 TopRay Solar是著名品牌之一。 他們在俄羅斯，特別是克拉斯諾達爾邊疆區，有很好的評價和真實的操作經驗，他們對那裡的太陽了解很多。 在俄羅斯聯邦，按地區有官方分銷商和經銷商，在上述網站上設有用於測試太陽能電池板的實驗室，該品牌存在並且遠離最後一個地方，也就是說，您可以接受它。 此外，太陽能電池板銷售商TopRay還從事道路基礎設施控制器和電子產品的生產：交通管理系統、LED交通燈、閃爍標誌、太陽能控制器等。 出於好奇，我什至詢問了他們的生產——技術相當先進，甚至有女孩知道從哪一邊接近烙鐵。 發生！
有了我的願望清單，我轉向他們並要求他們為我組裝幾套完整的套裝：對於我的家來說更貴和更便宜。 我被問到了一些關於保留功率、消費者存在、最大和恆定功耗的澄清問題。 後者對我來說通常是出乎意料的：處於節能模式的房屋，當只有視頻監控系統、安全系統、互聯網連接和網絡基礎設施運行時，消耗 300-350 瓦。 也就是說，即使家裡沒人用電，每月也有高達 215 千瓦時的電量用於內部需求。 這是您考慮進行能源審計的地方。 你將開始關閉充電插座、電視和機頂盒，這些在待機模式下會消耗一點，但會大量積累。
我不會折磨，我選擇了一個更便宜的系統，因為通常最多可以花費發電廠一半的電池成本。 設備清單如下：
- – 9 件
- 單相5KW混合逆變器 – 1 件
- 電池 – 4 件
此外，我還被提議購買一個專業的系統，用於在屋頂上安裝太陽能電池板，但在看了照片後，我決定使用自製的支架，這樣也能省錢。 但我決定自己組裝系統，不遺餘力和時間，安裝人員一直在使用這些系統，保證快速、高質量的結果。 因此，您自己決定：使用工廠安裝座會更愉快、更容易，而且我的解決方案更便宜。
太陽能發電廠能提供什麼？
該套件在獨立模式下可產生高達 5 kW 的功率 - 這是我選擇單相逆變器的功率。 如果您購買相同的逆變器和接口模塊，則可以將功率增加至每相 5 kW + 5 kW = 10 kW。 或者你可以製作一個三相繫統，但現在我對此感到滿意。 該逆變器是高頻的，因此非常輕（約 15 公斤）並且佔用空間小 - 很容易安裝在牆上。 它已經有 2 個 MPPT 控制器，每個控制器的功率為 2,5 kW，這意味著我可以添加相同數量的面板，而無需購買額外的設備。
我的銘牌上有 2520 W 太陽能電池板，但由於安裝角度非最佳，它們發出的功率較少 - 我看到最大為 2400 W。 最佳角度是垂直於太陽，在我們的緯度中，與地平線大約成 45 度。 我的面板設置為 30 度。
電池組件為100A*h 48V，即存儲4,8kW*h，但完全不取能量是極其不可取的，因為這樣他們的資源就會明顯減少。 建議此類電池放電不超過 50%。 這種磷酸鐵鋰或者鈦酸鋰可以深度大電流充放電，而鉛酸無論是液體、凝膠還是AGM，最好不要強行。 所以，我有一半的電量，這是 2,4 kWh，也就是說，在沒有陽光的完全自主模式下大約可以運行 8 小時。 這足以滿足所有系統的夜間運行，並且仍有一半的電池容量用於緊急運行。 早上太陽會升起並開始給電池充電，同時為房子提供能量。 也就是說，如果能源消耗減少且天氣良好，房屋可以在這種模式下自主運行。 為了實現完全自主，可以添加更多電池和發電機。 畢竟冬天陽光很少，沒有發電機是不行的。
我開始收集
在購買和組裝之前，需要對整個系統進行計算，以免弄錯所有系統和佈線的位置。 從太陽能電池板到逆變器，我大約有25-30米，我提前鋪設了兩根橫截面為6平方毫米的軟線，因為要通過它們傳輸高達100V的電壓和25-30A的電流。 選擇這樣的橫截面餘量是為了最大限度地減少導線上的損耗，並儘可能地將能量傳遞到設備。 我將太陽能電池板本身安裝在鋁角自製的導軌上，並用自製的支架吸引它們。 為了防止面板滑落，每塊面闆對面的鋁角上都有一對30毫米的螺栓，它們是面板的一種“鉤子”。 安裝後，它們不可見，但仍繼續承受載荷。
太陽能電池板被組裝成三塊，每塊 3 塊。 在模塊中，面板串聯連接 - 因此在空載情況下電壓升高至 115V，電流降低，這意味著您可以選擇更小橫截面的電線。 這些塊通過特殊的連接器相互並聯連接，以確保良好的接觸和連接的緊密性 - 它們被稱為 MC4。 我還使用它們將電線連接到太陽能控制器，因為它們提供可靠的接觸以及快速關閉和打開電路以進行維護。
接下來，我們繼續在房子里安裝。 電池通過智能車載充電器預充電以均衡電壓並串聯以提供48V。 此外，它們通過橫截面為25mm5000的電纜連接到逆變器。 順便說一句，在電池第一次連接到逆變器時，觸點上會出現明顯的火花。 如果您沒有混淆極性，那麼一切都很好 - 逆變器中安裝了相當大的電容器，它們在連接到電池時開始充電。 逆變器的最大功率為100W，這意味著可以從電池通過電線的電流為110-2,5A。 所選電纜足以保證安全操作。 連接電池後，即可連接外部網絡和家裡的負載。 電線緊貼在接線端子上：相線、零線、地線。 這裡一切都簡單明了，但如果您修復插座不安全，那麼最好將該系統的連接委託給經驗豐富的電工。 好吧，我連接太陽能電池板的最後一個元素：在這裡，您也需要小心，不要混淆極性。 功率4kW，如果連接不當，太陽能控制器會瞬間燒毀。 但我能說的是：有了這樣的功率，您可以直接從太陽能電池板進行焊接，無需焊接逆變器。 這不會增加太陽能電池板的健康，但太陽的力量確實很大。 由於我另外使用 MCXNUMX 連接器，因此在初始正確安裝時根本不可能反轉極性。
一切都連接好了，一按開關，逆變器就進入設置模式：在這裡您需要設置電池類型、工作模式、充電電流等。 這方面的說明很容易理解，如果您可以設置路由器，那麼設置逆變器也不會很困難。 您只需要了解電池的參數並正確配置它們，使其使用壽命盡可能長。 之後，嗯...接下來是有趣的部分。
混合太陽能發電廠的運營
太陽能發電廠啟動後，我和家人改變了很多習慣。 例如，如果早些時候洗衣機或洗碗機在23:500之後啟動，此時電網正在進行夜間電價工作，那麼現在這些耗能工作已轉移到白天，因為洗衣機消耗2100-400W在運行過程中，洗碗機消耗 2100-XNUMX W。 為什麼會有這樣的傳播？ 因為泵和電機的消耗很少，但熱水器的消耗卻非常大。 白天熨燙也變得“更有利可圖”，也更令人愉快：房間更加明亮，太陽的能量完全覆蓋了熨斗的消耗。 屏幕截圖顯示了太陽能發電廠的發電量圖表。 早上的高峰清晰可見，此時洗衣機正在運行並消耗大量能源——這些能源是由太陽能電池板產生的。
最初幾天，我多次到逆變器前查看輸出和消耗屏幕。 之後，我將該實用程序安裝在家庭服務器上，該服務器實時顯示逆變器的工作模式和所有電網參數。 例如，屏幕截圖顯示房屋消耗超過 2 kW 的能源（AC 輸出有功功率項），所有這些能源都是從太陽能電池板借用的（PV1 輸入功率項）。 也就是說，逆變器以混合模式運行，優先使用太陽能，完全覆蓋了設備因太陽能而消耗的能量。 這難道不是幸福嗎？ 表格中每天都會出現新的能源產量欄，這不能不令人高興。 而當整個村子都停電的時候，我也是通過逆變器的吱吱聲才知道的，宣告它正在離線工作。 對於整個房子來說，這只意味著一件事：我們像以前一樣生活，而鄰居則提著水桶去打水。
但家裡有太陽能發電廠還有細微差別：
- 我開始注意到鳥兒喜歡太陽能電池板，當它們飛過太陽能電池板時，它們不禁為村里擁有高科技設備而欣喜若狂。 也就是說，有時太陽能電池板仍然需要清洗痕跡和灰塵。 我認為當以45度安裝時，所有痕跡都會被雨水沖走。 一些鳥類軌蹟的輸出根本不會下降，但如果面板的一部分被遮擋，那麼輸出的下降就會變得明顯。 當太陽落山時，我注意到了這一點，屋頂上的陰影開始一一覆蓋面板。 也就是說，最好將面板放置在遠離所有可能遮擋它們的結構的地方。 但即使在晚上，在漫射光的照射下，面板也會發出數百瓦的功率。
- 憑藉高功率太陽能電池板和 700 瓦或更高的泵功率，逆變器會更積極地打開風扇，如果技術室的門打開，風扇就會發出聲音。 此時，要么關上門，要么通過阻尼墊將逆變器安裝在牆上。 原則上，沒有什麼意外：任何電子設備在運行過程中都會發熱。 請記住，逆變器不應懸掛在會干擾其工作聲音的地方。
- 如果發生以下事件，專有應用程序可以通過電子郵件或短信發送警報：打開/關閉外部網絡、電池電量低等。 但該應用程序在不安全的 SMTP 端口 25 上運行，所有現代郵件服務（例如 gmail.com 或 mail.ru）在安全端口 465 上運行。也就是說，現在實際上郵件警報不會出現，但我想。
並不是說這些點在某種程度上令人不安，因為你總是必須追求完美，但現有的能源獨立是值得的。
結論
我相信這不是我最後一個關於我自己的太陽能發電廠的故事。 不同模式、一年中不同時間的操作體驗肯定會有所不同，但我確信，即使除夕夜停電，我家裡也會亮著燈。 根據已安裝的太陽能發電廠的運行結果，我可以說這是值得的。 幾次外部網絡中斷並未引起注意。 我只是通過鄰居的電話詢問“你們也沒有電嗎？”才了解到一些情況。 發電量的運行數據非常令人滿意，並且能夠從計算機上移除 UPS，因為知道即使停電，一切都將繼續工作，這真是太好了。 好吧，當我們最終通過一項有關個人向網絡出售電力的可能性的法律時，我將是第一個申請此功能的人，因為在逆變器中，足以改變一項和所產生的所有能量，但不能房子被消耗了，我會賣給網絡並獲得報酬。 總的來說，它非常簡單、有效且方便。 我準備好回答你們的問題，並承受批評者的猛烈攻擊，這些批評者讓每個人都相信，在我們這個緯度，太陽能發電廠只是一個玩具。
來源： www.habr.com