Я рассчитываю произвести 50 кВт для солнечного проекта вне сети. В идеале, я хотел бы иметь систему аккумуляторов высокого напряжения постоянного тока с мощным инвертором аккумулятора и контроллером заряда.
Я нашел только пару инверторов с высоким напряжением постоянного тока (384 В) и контроллеров заряда, и они от китайских производителей. Я немного не решаюсь покупать у них.
Все крупные компании используют только 12, 24 и 48 В постоянного тока. Я понимаю, что это наиболее часто, и вам не нужно много энергии для дома, но если я хочу вырабатывать 50 кВт при 48 В постоянного тока, это более 1000 А! Если я запускаю это параллельно с инверторами 48 В, мне понадобится 10 или более инверторов. Это много проводов и работы.
Есть ли электрическая причина, по которой они ограничивают эти продукты при 48 В постоянного тока?
источник
Ответы:
60 В пост. Тока - это предельное значение для безопасного сверхнизкого напряжения или SELV, как указано в UL 60950-1. Помимо низкого напряжения цепи SELV также изолированы от сети усиленной изоляцией , которая имеет особые требования к расстоянию и материалам.
В общих чертах, напряжения SELV «безопасны от прикосновения», что означает, что они не представляют опасности поражения электрическим током при прямом контакте. 48V падает ниже этого порога SELV с некоторым запасом. Кроме того, удобно подключить последовательно четыре свинцово-кислотных аккумулятора 12 В (на самом деле до 58,8 В при полной зарядке поплавка).
Напряжения выше уровня SELV рассматриваются в том же классе, что и линейное напряжение, и для их установки обычно требуется электрик. Причина? Электрики знакомы с кодами и методами защиты от непреднамеренного контакта с потенциально смертельными напряжениями, включая использование надлежащих материалов, термозакрепление, защиту от неисправностей, корпуса и прокладку кабелей.
Подробнее здесь: https://www.edn.com/electronics-blogs/power-supply-notes/4414411/What-does-SELV-mean-for-power-supplies
источник
Собранные в полевых условиях аккумуляторные батареи не могут выходить за пределы SELV без посторонней помощи
Основное ограничение по напряжению шины постоянного тока большинства автономных систем действительно обусловлено пределами безопасности касания (предел SELV 60 В / 42,4 В переменного тока), но это не связано с тем, кто его устанавливает. Вместо этого проблема заключается в наличии деталей: свинцово-кислотные отдельные ячейки и моноблоки размеров, используемых в автономных системах, обычно недоступны для сенсорных терминалов из-за проблем технологичности и разнообразия приложений. Этого можно в некоторой степени преодолеть, в зависимости от окружающей среды, используя батарейный шкаф или батарейный отсек в качестве границы безопасности при касании или используя собранные на заводе и перечисленные системы накопления энергии, но это приводит нас к следующей проблеме.
Распределительное устройство постоянного тока трудно
Сетевое распределительное устройство низкого напряжения переменного тока (MCB и соответствующие монтажные / шинные системы, а также плавкие переключатели / разъединители, сетевые предохранители и т. Д.), Разумеется, легко доступно для типичных рабочих напряжений. Тем не менее, только ограниченное подмножество этой передачи рассчитано на постоянный ток вообще , и если это так, его номинальные характеристики будут ограничены до 48-60 В постоянного тока. Кроме того, разъединители и тому подобное, предназначенные для работы от солнечной энергии , в то время как рассчитаны на высокое напряжение постоянного тока, имеют очень низкие значения короткого замыкания / прерывания в общей схеме вещей. Это потому, что солнечные панели по своей природеТекущие ограниченные источники: независимо от того, какова длина вашей струны, она не выдаст намного больше, чем ее номинальный Isc, независимо от того, что вы с ней делаете, а значения Isc солнечной панели имеют порядок ампер, а не килоампер.
Это значит что тебе нужно гораздо более тяжелое распределительное устройство для работы постоянного тока при напряжениях постоянного тока, эквивалентных напряжению сети, поскольку строки аккумуляторов способны выдерживать токи повреждения класса килоампер (в этом отношении они легко эквивалентны источнику питания), а дуги постоянного тока бесконечно Самоподдерживающийся однажды ударил против дуг переменного тока, которые будут самогасятся при пересечении нуля. Кроме того, даже более тяжелые устройства, такие как MCCB промышленного класса и плавкие переключатели для тяжелых условий эксплуатации, часто ограничены 125 В постоянного тока для однополюсных выключателей и 250 В постоянного тока для всеполюсного переключения в многополюсных устройствах. Хотя есть несколько плавких выключателей, которые имеют номиналы до 600 В постоянного тока, они также ограничены невозможностью получить предохранители, рассчитанные на работу от сети OCPD при напряжениях выше 300 В постоянного тока, за некоторыми исключениями.
Прерывание рейтингов - другая проблема; Для достижения номинальных значений короткого замыкания системы постоянного тока более 10 кА требуется тщательный выбор компонентов, и даже самые надежные конструкции выключателей и предохранителей достигают только 100 кА или менее номинального значения прерывания постоянного тока.
источник
TLDR: Промышленность использует промышленное оборудование, а дома не имеют потребности в 50 кВт. В самом деле.
Это не может быть подчеркнуто достаточно:
DC - один неприятный клиент.
Легко стать самодовольным, потратив молодость и карьеру, работая с послушным, безвредным постоянным током 5–24 вольт или напряжением переменного тока напряжением 100–240 В из-за его частых пересечений нуля.
ДК в том же диапазоне - подлый пьяница. Возможно, вы были в очень старых домах и чувствовали переключатели, которые имели определенный SNAP при включении или выключении. Это возвраты, когда питание в доме было постоянным током, и они щелкают контакты достаточно широко, чтобы гарантировать, что дуга погасла. Кроме того, вам нужны магнитные или пневматические «выбросы», предназначенные для вытягивания дуги в дугогасительную камеру для ее выдувания. ,
Потому что, если начнется дуговая разрядка, она сгорит почти все. (обратите внимание, что в этом видео о трамвае, как дуга запускается, а затем разрывает трамвай на части. Продолжайте смотреть, он зажегся пару раз.)
Посмотрите на номиналы постоянного тока для контакторов и реле. Вы увидите очень разные номинальные напряжения для постоянного тока, чем переменного тока.
В результате в различных нормативных документах постоянное напряжение высокого напряжения отличается от низкого напряжения, а допустимые максимумы обычно находятся в диапазоне 30-50 вольт.
Быстрое отключение
Два порога, представляющих особый интерес для монтажников солнечных батарей (которые работают на крышах), - это правила быстрого отключения 2017 года. Теперь вы должны оставить «проходы» между группами солнечных батарей для пожарных, чтобы получить доступ к крыше. Это означает, что есть группы панелей, которые все еще находятся рядом.
Для установки на крыше должен быть выключатель, доступный пожарным, который будет делать две вещи. а) Уменьшите напряжение в группе панелей до 80 В постоянного тока или менее. б) Уменьшить напряжение между группами до 30 Вольт меньше.
Если напряжение системы составляет менее 30 вольт, то никаких специальных положений не требуется.
Это прямое отражение опасностей более высоких напряжений.
Для установки без крыши это не проблема; пища для размышлений.
Высокие аккумуляторные батареи менее надежны
Аккумуляторы представляют собой последовательный ряд элементов от 1,2 до 3 вольт на элемент. Таким образом, в стеке высокого напряжения много ячеек. Чем больше ячеек, тем больше риск отказа ячейки, ограничивающего или сбивающего весь стек. ЭМ в значительной степени победили это с батареями экзотики, но вам не повезет с простыми старыми свинцовыми кислотами.
Напряжение аккумулятора не должно соответствовать солнечному напряжению
Нет ничего плохого в высоком напряжении на солнечных панелях (отмечается, что оно изначально ограничено током) и низком напряжении на аккумуляторе (который буквально не имеет ограничения по току и будет весело взрываться). Контроллер солнечного заряда нужно будет преобразовать , но он все равно это делает.
Вам действительно нужно 50 кВт?
Да, если вы делали это коммерчески, например, для запуска фермы серверов или расширения освещения, тогда да - вы бы поделили проект на более мелкие куски, которые соответствуют доступному оборудованию инвертора. Имейте в виду, что несколько инверторов не могут иметь параллельные выходы, потому что они не могут синхронизироваться. Если они падают не в фазе друг с другом, это равносильно короткому замыканию между ними. Если вы ожидаете, что инверторы автоматически синхронизируются друг с другом или с сеткой, сбросьте это ожидание.
Если это коммерческое предприятие, например, эксплуатирующие вентиляторы и насосы на удаленной шахте, то вы переходите к оборудованию промышленного уровня и платите за него те же самые цены. Тот факт, что вы рассматриваете дешевый сыр, кажется, рассматривает это как проблему домовладельца.
Дома не делают этого
Одна из самых больших ошибок в «экологическом» движении - это замена единиц, поэтому вы можете сохранить свои процессы в точности такими же. Удалите нитратные удобрения и вставьте летучую мышь гуано, удалите Roundup и замените маркой X, но продолжайте обрабатывать точно так же . Возводите здание с деталями марки X вместо марки Y и претендуйте на сертификацию LEED (потому что детали являются LEED), полностью игнорируя при этом укрытие от земли, пассивный солнечный дизайн и других реальных победителей в этой области. Такой подход ошибочен. Трагически распространенный, но ошибочный.
И, честно говоря, мы получаем это больше от скептиков: глядя на их главный выключатель на 200 А, умножаем на 240 и заявляем, что им нужна солнечная система мощностью 48 кВт, а скептик немедленно отбрасывает некоторые цифры, чтобы доказать, что солнечная система на 48 кВт абсолютно непрактична. Шерлока нет . В этом случае скептик злонамеренно переключается на замену юнитов специально для того, чтобы убить идею жизни вне сети, даже будучи практичной .
Конечно, сейчас солнечная система мощностью 50 кВт на самом деле вполне возможна, но она все еще такая же нелепая, как когда скептик ее «предлагал» .
Случайный дом без мер по сохранению потребляет в среднем 1000 Вт. Это согласно энергетическим компаниям, которые оценивают электростанции по количеству обслуживаемых домов. Это довольно большая система (100 кВт / ч батареи, чтобы выдержать 100 часов шторма), поэтому вы думаете о нагрузках и о том, как их минимизировать, особенно о нагрузках для вампиров, которые 24x7.
Самая большая нагрузка вампира в вашем доме - это инвертор. Даже без нагрузки он сжигает 1% своего рейтинга, просто "раскручиваясь". Таким образом, при 50 кВт это 500 ватт мощности - помните, что потребляет средний неоптимизированный дом? Так ты уже там - как это расточительно !? Поэтому очень важно поддерживать разумные размеры инверторов.
И вы делаете это, тщательно продумывая нагрузку и не имея ни одного гигантского клиента, который бы контролировал размеры инвертора.
Тщательный дизайн груза
Вот что вы не делаете: Избегайте нового холодильника за 600 долларов, сохранив старый, из-за чего вам потребуется выделить дополнительные 3000 долларов фотоэлектрической емкости для питания неэффективного устройства.
Так, например, электрическое отопление плинтуса является правильным. Электрическая духовка, нет; использовать газ. Тепло здания должно иметь пассивную солнечную конструкцию, а затем активную солнечную тепловую систему. Горячая вода, солнечная энергия с резервуарами.
Есть справедливое исключение: тепловая накачка вполне разумна, потому что КПД солнечной панели на 20% выше, чем КПД теплового насоса на 300-1000%>, что вы могли бы получить от солнечной энергии.
В результате единственная действительно большая электрическая нагрузка, которую вы ожидаете от дома, не подключенного к электросети, - это кондиционер. Инвертор будет иметь соответствующий размер .
Таким образом, 48В достаточно много батареи.
Горячая вода по требованию
Я ломал голову над тем, какая нагрузка требует 50 кВт в течение короткого времени , и я пришел к выводу «тепло горячей воды по требованию». Я люблю их, но да. Нет, просто нет.
Это нарушает два принципа: нагревание с помощью PV и запуск инвертора для нагрузки, которая не заботится о переменном токе.
По крайней мере, вы могли бы подключить его напрямую к постоянному току, возможно, используя простые повышающие преобразователи на канал, которые вращаются только тогда, когда нагреватель вызывает нагрев на этом канале. Но так как вы все равно будете использовать 3-4 канала на большом нагревателе, вы просто сделаете 3 меньших нагревателя - расположенных прямо на патрубке, так что вы обнуляете это долгое и очень дорогое время ожидания горячей воды, чтобы добраться до патрубка. (с заброшенной горячей трубой).
Правильный способ сделать это - использовать солнечную энергию с большим резервуаром для хранения, возможно, с тепловым насосом. Накопительный резервуар нагревается настолько сильно, насколько это возможно (до 90 ° С, если это возможно), затем он либо теплообменяется для приготовления горячей воды для бытового потребления, либо используется в качестве теплоотвода для водонагревателя с тепловым насосом (резервуаром). Тепловые насосы более эффективны при перекачке «под уклон», так что большой солнечный термобак с горячей водой экономит много фотоэлектрической энергии, даже если он не используется напрямую.
источник
Оптимальное постоянное напряжение также зависит от типа батарей, которые вы собираетесь установить. Свинцово-кислотные являются более доступными, но изнашиваются после ~ 1000 циклов зарядки-разрядки, и для высоковольтной системы вам потребуется последовательно подключить большое их количество. Литий-ионные аккумуляторы существуют в высоковольтных конфигурациях (около 500 В пост. Тока), которые значительно снижают потери в проводке, поскольку токи пропорционально ниже и имеют гораздо более длительный срок службы.
В прошлом году я установил гибридный инвертор Blueplanet 10,0 TL3, мощностью 10 кВт, с диапазоном напряжения от 200 до 900 В постоянного тока на фотоэлектрической стороне и литий-ионной батареей на 500 В постоянного тока. Аккумулятор действительно из Китая (Byd-HV), инвертор сделан в Германии. Недостатком является то, что прошивка для включения островного режима будет выпущена только в конце сентября 2019 года из-за задержек с сертификацией ... Кроме того, она год от времени работает без сбоев в интерактивном режиме сетки, и проводка может быть выполнена с помощью Солнечные кабели 10 мм2 (для моей установки 10 кВт).
источник
Вы можете определенно получить большие инверторы переменного тока вне сети. Например, SMA Солнечный остров идет до 100 кВт.
https://www.sma-america.com/products/battery-inverters/sunny-island-4548-us-6048-us.html
И да, я бы тоже колебался по поводу инверторов китайского производства, если у вас есть альтернативы. К счастью, в этом случае, я думаю, что вы делаете.
источник