wie man ein Microgrid entwirft

Ich arbeite daran, ein theoretisches Microgrid für ein Schulgebäude zu entwerfen, aber bevor ich überhaupt theoretische Komponenten auswählen kann, muss ich auswählen, wie die Struktur meines Microgrids aussehen soll.

Folgendes weiß ich:

  • Dass MPPT-Laderegler funktionieren, indem sie die maximalen Leistungspunkte auf Ihren Solarmodulen finden, um sicherzustellen, dass Sie das Beste aus Ihrem Solarmodul herausholen (und Ihren Akku sicher und schnell aufladen)
  • MPPT CCs können mit Hybrid-Wechselrichtern zusammenarbeiten, um so viel zu invertieren, wie Sie benötigen, um Ihre AC-Lasten mit Strom zu versorgen, während der Rest an Batterien gesendet wird (siehe Diagramm unten).
  • DC-gekoppelte Systeme sind viel effizienter beim Laden von Batterien als AC-gekoppelte Systeme
  • Etwa 160 [kW] PV-Module würden verwendet werden
  • Im Gegensatz zu Hybrid-Wechselrichtern synchronisieren sich netzgekoppelte Wechselrichter mit der Netzfrequenz und skalieren daher unbegrenzt
  • Ein rein netzgebundenes System ohne Batterien ist am wirtschaftlichsten, aber mein Projekt beinhaltet die Untersuchung eines Systems mit Batterien sowieso als "Was-wäre-wenn" -Szenario
  • Eine DC-Sammelschiene würde verwendet werden, um die Batterien, den Hybrid-Wechselrichter und den Ausgang der MPPT-CCs für das Modell anzuschließen. Je höher die Spannung, desto weniger Verluste in den Leitungen, aber es sind auch Sicherheitsaspekte und Einschränkungen bei der Komponentenauswahl zu berücksichtigen.

Folgendes weiß ich nicht (das sind meine Fragen):

  • Wie man ein System herstellt, das MPPT CCs, Hybrid-Wechselrichter und netzgebundene Wechselrichter verwendet (um überschüssige Erzeugung zurückzuverkaufen, wenn die Batterien voll sind). Ein Bild von dem, was ich dachte, ist unten gezeigt. Ansonsten habe ich das Gefühl, dass einige meiner PV-Module nur an einen MPPT und einen netzgekoppelten Wechselrichter angeschlossen werden müssten. Dann wird der Rest mit dem MPPT CC, der Batteriebank, dem Hybrid-Wechselrichter und den Lasten verbunden. Das Problem dabei ist, dass es Zeiten geben wird, in denen die Batterien voll sind, sodass der Teil der PV-Module, der mit den Batterien und dem Hybrid-Wechselrichter verbunden ist, verschwendet würde.

  • So funktionieren AC-Sammelboxen. Sind sie herstellerspezifisch, wo sie nur mit einem bestimmten Wechselrichtermodell (und einer bestimmten Anzahl von Wechselrichtern) funktionieren, oder sind sie eher ein eigenständiges Produkt, wie es ein Wechselrichter sein kann?

Aktuelle Idee:Beispieldesign

Ich dachte also an einen Schalter, der die PV-Module einfach auf den netzgekoppelten Wechselrichter umschaltet, wenn die Batterien voll sind. Wie Sie sehen können, DC-gekoppeltes System. Das Problem bei dieser Idee ist, dass das Schulgebäude dann die Batterien unnötig entleert (Batterien kosten Geld und ihre Verwendung, wenn Sie sie nicht brauchen, verringert ihre Lebensdauer).

Eine andere Möglichkeit, an die ich dachte, war, einfach so viel zu belassen, wie das Gebäude jemals zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt, immer an den Hybrid-Wechselrichter angeschlossen zu lassen und dann einfach den Rest der PV-Module je nach Bedarf entweder auf den Hybrid-Wechselrichter oder den netzgekoppelten Wechselrichter umzuschalten ( Batterien müssen aufgeladen werden oder Batterien sind voll und ich muss den Überschuss verkaufen).

Ich bin kein EE, also wollte ich sehen, was Sie dazu denken (und Informationen zu AC-Combiner-Boxen).

Wählen Sie zuerst Ihre Netzverteilungsspannung, hoch, wenn breit angelegt, niedrig <= 48 V, wenn klein, und Sicherheit (Schule?) Ist ein Anliegen. Wählen Sie AC oder DC. Entwerfen Sie dann um diese Entscheidungen herum. Drei Autobatterien in Reihe haben nominell 42 V beim Laden, und es gibt eine Menge Elektronik, die für Hybridautoantriebsstränge bei dieser Spannung vorgesehen ist. Wenn es jedoch mehr als 50 (oder so) Meter zwischen Punkten in Ihrem Netz sind, benötigen Sie möglicherweise Hochspannung (300 oder so), um schwere Leiter zu vermeiden. Spielen Sie nicht mit Zwischenspannungen herum, wählen Sie den niedrigen oder hohen Standard.
Dies gilt für eine Studie, die über 100 [kW] PV-Module umfasst. Ich konnte keinen Wechselrichter finden, der eine so große Last bewältigen kann. Die Wechselrichter, die ich für kleinere Lasten gefunden habe (nicht so klein wie ein Einfamilienhaus, aber hier an eine kommerziellere Größe denken), akzeptierten Eingänge, die viel höher als 42 Volt sind (was sinnvoll ist, da Sie nicht zu viel durch Effizienzprobleme verlieren möchten). In diesem Stadium kann ich mit der Sammelschienenspannung herumspielen, aber zuerst brauche ich einige Komponenten, die tatsächlich funktionieren. Deshalb habe ich nach dem Kombinieren von AC-Leitungen gefragt.

Antworten (1)

Die typische PV-Installation wird entweder als „off grid“ oder „on grid“ klassifiziert.

Die netzunabhängige Version lädt Batterien von den Solarmodulen über einen DC-Bus und ein Wechselrichter wandelt den DC-Bus in Wechselstrom um, um die Lasten der Anlage zu versorgen. Es gibt keine Verbindung zwischen dem vom Versorgungsunternehmen bereitgestellten Stromnetz und dem Solarsystem. Diese Systeme werden häufig verwendet, wenn Energie von Versorgungsunternehmen nicht verfügbar ist oder die Installation und der Betrieb unerschwinglich teuer sind.

Die On-Grid-Version ist die häufigste Form. Hier werden mehrere Solarmodule in Reihe geschaltet und an einen Wechselrichter angeschlossen. Der Wechselrichter wandelt den DC-Bus von den Panels in AC um. Der Wechselrichter überwacht die Wechselstromleitung des Versorgungsunternehmens und synchronisiert seine Frequenz und Phase mit der Wechselstromleitung. Wenn das Wechselstromnetz ausfällt, verfügt der Wechselrichter über Schutzschaltungen, sodass er von der Wechselstromleitung abfällt, um Schäden an den Arbeitern der Stromleitung usw. zu vermeiden. Viele Installationsvorschriften erfordern jedoch immer noch einen separaten Netztrennschalter. Dieser Systemtyp liefert seine gesamte Energie zurück an das Energieversorgungsunternehmen, und die Lasten der Anlage bleiben mit dem Energieversorgungsunternehmen verbunden. Dies ermöglicht im Wesentlichen, dass die solar erzeugte Energie die gekaufte Energie kompensiert.

Ein netzgekoppeltes System kann eine beliebige Anzahl von Wechselrichtern umfassen, um die gewünschte Energiekapazität zu erreichen. Es sind keine speziellen Anschlüsse erforderlich, da sie normalerweise auf der Versorgungsseite parallel geschaltet und auf der DC-Seite mit einer einzigen Reihe von Solarmodulen verbunden sind.

Jeder Systemtyp kann MPPT (Maximum Power Point Tracking) verwenden. Dies ist eine Technik, die dem Solarpanel unter den aktuellen Sonneneinstrahlungsbedingungen die maximal verfügbare Leistung entzieht. Einige neuere Systeme setzen kleine MPPT-Tracker für jedes Solarpanel oder eine kleine Sammlung von Panels ein, mit dem Versprechen, die Gesamtleistung des Solarpanel-Arrays weiter zu optimieren, wenn einige Panels beispielsweise von einem Baum oder einer Wolke beschattet werden.

Einige netzgekoppelte Systeme bieten einen zusätzlichen Anschluss an den Wechselrichter für einige kW Leistung, um eine begrenzte Art von Backup für die Anlage bereitzustellen, wenn das Stromnetz ausfällt. Dies reicht selten aus, um alle Anlagenlasten mit Strom zu versorgen.

Danke für Ihre Antwort! Ich wusste viel davon, aber ich wusste nicht, dass das Netz netzgekoppelte Wechselrichter von ihrer Seite synchronisiert. Das macht eine Grid-Tie-Lösung viel einfacher. Irgendeine Idee, wie man AC-Leitungen für Off-Grid-Designs mit großen Speichermengen kombinieren kann? Das ist einer der großen Bereiche dieser Studie. Ich werde versuchen, einige Blockdiagramme dessen zu posten, wovon ich spreche, um mehr Klarheit zu schaffen, sobald ich die Gelegenheit dazu habe.
Es wird normalerweise nicht gemacht, aber ich könnte mir vorstellen, dass mit dem Hinzufügen der erforderlichen Stromleitungswechselrichter zu einer netzunabhängigen Lösung sowie einer Steuerlogik, die besagt, dass, wenn die lokalen Batterien vollständig aufgeladen sind, die überschüssige Energie von den Panels mehr als vorhanden ist Die lokale Last sollte auf die Versorgungsleitung zurückgeführt werden. Sie sollten die Wirtschaftlichkeit durcharbeiten, um festzustellen, ob sich die zusätzliche Hardware amortisiert.
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