오프 그리드 태양열 설정이 왜 12, 24, 48VDC입니까?

오프 그리드 태양 광 프로젝트를 위해 50kW를 생산하려고합니다. 이상적으로는 고전력 배터리 인버터 및 충전 컨트롤러가있는 고전압 DC 배터리 시스템을 갖고 싶습니다.

나는 몇 개의 높은 VDC (384V) 인버터와 충전 컨트롤러를 발견했으며 중국 제조업체에서 나왔습니다. 나는 그들에게서 사는데 조금 주저합니다.

모든 대기업은 12, 24 및 48 VDC 만 사용합니다. 나는 그것이 가장 일반적이며 가정에 많은 전력이 필요하지 않다는 것을 이해하지만 48VDC에서 50kW를 생산하려면 1000A 이상입니다! 48V 인버터와 병렬로 구동하면 10 개 이상의 인버터가 필요합니다. 그것은 많은 와이어와 작업입니다.

48VDC에서 이러한 제품을 캡핑하는 전기적인 이유가 있습니까?

60VDC는 UL 60950-1에 나와있는 SELV (Safety Extra Low Voltage)의 차단입니다. SELV 회로는 전압이 낮을뿐만 아니라 특정 간격 및 재료 요구 사항이있는 강화 절연에 의해 전원으로부터 분리됩니다 .

일반적으로 SELV 전압은 '터치 안전'이므로 직접 접촉하면 감전의 위험이 없습니다. 48V는이 마진으로이 SELV 임계 값 아래로 떨어집니다. 직렬로 연결된 4 개의 '12V'납산 배터리도 편리합니다 (풀 플로트 충전시 최대 약 58.8V).

SELV 레벨 이상의 전압은 라인 전압과 동일한 등급으로 간주되며 일반적으로 전기 기술자가 설치해야합니다. 이유? 전기 기사는 적절한 재료 사용, 퓨징, 고장 방지, 인클로저 및 케이블 라우팅을 포함하여 치명적인 전압과의 우발적 인 접촉을 방지하기위한 코드 및 기술에 익숙합니다.

여기 더 : https://www.edn.com/electronics-blogs/power-supply-notes/4414411/What-does-SELV-mean-for-power-supplies

현장 조립 배터리 하드웨어는 도움없이 SELV 외부로 갈 수 없습니다

대부분의 오프 그리드 시스템의 DC 버스 전압에 대한 주요 제한 사항은 실제로 터치 안전 제한 (60VDC / 42.4VAC SELV 제한) 으로 인한 것이지만 누가 설치 해야하는지가 아닙니다 . 대신 문제는 부품 가용성입니다. 오프 그리드 시스템에 사용되는 크기의 납산 단일 셀 및 모노 블로크는 일반적으로 제조 가능성 및 응용 프로그램 다양성 문제로 인해 터치 안전 터미널에서 사용할 수 없습니다. 이는 환경에 따라 배터리 캐비닛 또는 배터리 실을 터치 안전 경계로 사용하거나 공장에서 조립 및 등재 된 에너지 저장 시스템을 사용하여 다소 극복 할 수 있지만 다음 문제로 이어집니다.

DC 배전반은 단단합니다

가벼운 LV AC 주 전원 스위치 기어 (MCB 및 관련 장착 / 버스 시스템, 가용 스위치 / 분리기, 정원용 주 전원 퓨즈 등)는 물론 일반적인 활용 전압에 쉽게 사용할 수 있습니다. 그러나이 기어의 제한된 서브 세트 만 DC 서비스 에 대해 정격 이며, 그렇다면 정격은 약 48-60VDC로 제한됩니다. 또한, DC 전압이 높은 정격의 단로기 및 태양열 서비스 용으로 설계된 것은 대단한 구성에서 단락 / 차단 등급이 매우 낮습니다. 태양 전지판은 본질적으로현재 제한적인 소스 : 스트링 길이에 관계없이 사용자가 무엇을하든 정격 Isc보다 훨씬 더 많이 출력하지 않으며 태양 전지판 Isc 값은 킬로그램이 아닌 암페어 순서입니다.

이는 배터리 스트링이 킬로 앰프 급 고장 전류 (이와 관련하여 전원 공급원과 거의 동일 함)가 가능하고 DC 아크는 무한정이므로, 주 전압과 동등한 DC 전압에서 DC 서비스를 위해 훨씬 더 무거운 스위치 기어 가 필요함을 의미 한 번 강타한 자체 유지 대 AC 아크는 제로 크로싱에서 자체 급냉됩니다. 또한 DC 정격 산업용 MCCB 및 고용량 가용성 스위치와 같은 중장비 기어는 단일 극 차단기의 경우 125VDC로, 다중 극 장치의 전 극 스위칭의 경우 250VDC로 제한되는 경우가 많습니다. 최대 600VDC의 정격을 갖는 몇 개의 가용성 스위치가 있지만, 이것들은 또한 몇 가지 예외를 제외하고 300VDC 이상의 전압에서 주 OCPD 서비스 용 퓨즈 등급 을 얻을 수 없기 때문에 제한됩니다 .

방해 등급은 또 다른 문제입니다. 10kA 이상의 DC 시스템 단락 정격을 달성하려면 신중한 부품 선택이 필요하며, 가장 강력한 차단기 및 퓨즈 설계도 100kA 이하의 DC 차단 정격 만 달성 할 수 있습니다.

TLDR : 산업 산업용 기어를 사용하고, 가정은 하지 않습니다 50kw 수요가있다. 정말.

이것은 충분히 강조 될 수 없습니다 :

DC는 불쾌한 고객입니다.

빈번한 제로 크로싱으로 인해 유쾌하고 무해한 5-24V DC 또는 잘 작동하는 100-240V AC 전압으로 작업하는 청소년과 경력을 쌓은 후에도 쉽게 만족할 수 있습니다.

같은 범위의 DC는 평균 취합니다. 당신은 아주 오래된 집에 있었고 결정적인 스위치를 느꼈을 것입니다 켜거나 끌 때 SNAP 입니다. 이들은 집 전원이 DC 일 때 되돌려지고, 접점이 상당히 넓어 지도록하여 아크가 스 너핑되도록합니다. 그 이상, 아크를 아크 슈트로 끌어 당겨 아크를 날 리도록 설계된 자기 또는 공압식 "블로우 아웃"이 필요합니다. ,

DC 아크가 진행되면 거의 모든 것이 타 버릴 것입니다. (참고 이 트램 파이어 비디오 에서 아크가 시작되는 데 시간이 얼마나 걸리고 트램이 찢어 지는지 확인하십시오. 계속 시청하면 몇 번 다시 켜집니다.)

컨택 터 및 릴레이의 DC 정격을 확인하십시오. 당신은 매우 다른 전압 등급을 볼 수 있습니다DC와 AC의 .

결과적으로 다양한 규정이 고전압 DC를 저전압과 다르게 취급하며 허용 가능한 최대 값은 일반적으로 30-50V 범위입니다.

빠른 종료

지붕에서 작동하는 태양 전지판 설치자에게 특히 중요한 두 가지 임계 값은 2017 빠른 종료 규칙입니다. 소방관이 지붕에 접근 할 수 있도록 태양 전지판 그룹 사이에 "통로"를 남겨 두어야합니다. 이것은 여전히 ​​인접한 패널 그룹이 있음을 의미합니다.

지붕 설치의 경우 소방관이 접근 할 수있는 스위치가 있어야 두 가지 작업을 수행 할 수 있습니다. a) 패널 그룹 내의 전압을 80V DC 이하로 줄입니다. b) 그룹 간 전압을 30V 이하로 줄입니다.

시스템 전압이 30V 미만이면 특별한 규정이 필요하지 않습니다.

이것은 더 높은 전압의 위험을 직접 반영한 것입니다.

비 지붕 설치의 경우 이것은 문제가되지 않습니다. 생각할 거리.

키가 큰 배터리 스택의 안정성이 떨어짐

배터리는 셀당 1.2 ~ 3 볼트의 일련의 셀로 구성된 셀입니다. 따라서 고전압 스택에는 많은 셀이 있습니다. 셀이 많을수록 셀 장애로 인해 전체 스택이 제한되거나 다운 될 위험이 커집니다. EV는 이색 배터리로 이것을 정복했지만 일반 납 산과 같은 운은 없습니다.

배터리 전압이 태양 전압과 일치하지 않아도 됨

태양 전지판의 고전압 (기본적으로 전류 제한됨)과 배터리 팩의 저전압 (실제로 전류 제한이없고 활기차게 폭발 할 것)에는 아무런 문제가 없습니다. 태양 광 충전 컨트롤러는 벅 변환 해야합니다. 하지만 어쨌든 그렇게하고 있습니다.

정말로 50kW가 필요합니까?

예. 서버 팜을 실행하거나 조명을 늘리기 위해 상업적으로이 작업을 수행 한 경우 프로젝트를 사용 가능한 인버터 하드웨어에 맞는 작은 덩어리로 세분화합니다. 여러 인버터는 동기화 할 수 없기 때문에 출력을 병렬로 연결할 수 없습니다. 그들이 서로 위상에서 떨어지면, 그것은 죽은 부족에 해당합니다 둘 사이의 이됩니다. 인버터가 서로 또는 그리드와 자동으로 동기화 될 것으로 예상되는 경우 해당 기대치를 재설정하십시오.

이것이 원격 광산에서 인공 호흡기와 펌프를 가동하는 것과 같은 상업적 벤처인 경우, 산업용 티어 장비를 구입하고 코피 가격을 지불합니다. 당신이 싼 치즈를 고려하고 있다는 사실은 이것을 주택 소유자 문제로 캐스팅하는 것 같습니다.

가정은하지 않는다 이

"에코"운동의 가장 큰 오류 중 하나는 단위 대체 이므로 공정을 동일하게 유지할 수 있습니다. 질산염 비료를 제거하고 박쥐 구아노를 넣고 라운드 업을 제거하고 브랜드 X로 교체 하되 여전히 같은 방식으로 농사를 짓습니다 . 브랜드 Y 대신 브랜드 X 부품을 사용하여 건물을 키우고 LEED 인증 (부품이 LEED이기 때문에)을 주장하는 동시에, 지구 보호, 수동 태양 광 설계 및 기타 현장의 실제 승자는 완전히 무시 하십시오. 그 접근 방식은 잘못되었습니다. 비극적으로 일반적이지만 잘못된 방향입니다.

솔직히 말하면, 우리는 200A 메인 패널 브레이커를보고 240을 곱하고 48KW 태양계가 필요하다고 선언하고, naysayer는 48kw 태양계가 완전히 비실용적임을 증명하기 위해 몇 가지 숫자를 즉시 ​​던집니다. 똥 셜록 없음 . 이 경우, naysayer는 그리드 외부 생활에 대한 아이디어를 암살하기 위해 구체적 으로 단위 대체로 악의적으로 노력하고 있습니다.

물론 지금 50kw 태양계는 실제로 상상할 수 있지만, 여전히 naysayer가 "제안"했을 때와 마찬가지로 우스운 일 입니다.

보존 조치가없는 임의의 집은 평균 1000 와트를 소비합니다. 이는 발전소 수를 기준으로 발전소를 평가하는 발전소 회사에 따른 것입니다. 그것은 상당히 큰 시스템 (100 시간 동안 폭풍을 타기위한 100KWH의 배터리)이므로 부하와 부하를 최소화하는 방법, 특히 연중 무휴 뱀파이어로드에 대해 생각하십시오.

집 전체에서 가장 큰 뱀파이어 부하는 인버터입니다. 로드가 없어도 단순히 "회전"하여 정격의 1 %를 태 웁니다. 50kw에서, 그것은 500 와트의 전력입니다- 평균적으로 최적화되지 않은 집이 취하는 것을 기억 하십니까? 그래서 당신은 이미 거기에 있습니다 -얼마나 낭비입니까!? 따라서 인버터의 크기를 적절하게 유지하는 것이 중요합니다.

그리고 당신은 그것을 통해 짐을 생각 함으로써 그렇게합니다. 신중하게 하고 인버터 크기 조정을 제어하는 ​​거대한 고객이 없어서 그렇게합니다.

신중한 하중 설계

하지 말아야 할 일 : 오래된 냉장고를 유지하여 600 달러의 새로운 냉장고를 피하십시오. 비효율적 인 것에 전력을 공급하기 위해 추가로 3000 달러의 PV 용량을 프로비저닝해야합니다.

예를 들어, 전기베이스 보드 열은 Right Out입니다. 전기 오븐, 아니오; 가스를 사용하십시오. 열을 구축하는 것은 수동적 인 태양 디자인해야 다음 활성 태양열 시스템. 저장 탱크가있는 온수, 태양열.

공정한 예외가 있습니다 : 열 펌핑 은 태양 전지판의 20ish % 효율 x 열 펌프의 300-1000 % 효율> 태양열로부터 얻을 수있는 것보다 높기 때문에 완벽하게 합리적입니다.

업 그리드는 오프 그리드 가정에서 기대할 수있는 유일한 전기 부하입니다. 인버터의 크기는 그에 따라 결정 됩니다.

따라서 48V는 많은 배터리입니다.

주문형 온수

나는 짧은 시간 동안 정확히 50kw 를 요구하는 부하에 대해 내 두뇌를 쌓아 왔으며 나의 결론은 "주문형 온수 열"입니다. 나는 그들을 사랑하지만 그래. 안돼 ... 그냥 안돼

이는 두 가지 원칙을 위반합니다. PV로 열을 발생시키고 AC에 관심이없는 부하에 대해 인버터를 실행하는 것

최소한, 히터가 해당 채널에서 열을 요구할 때만 회전하는 채널당 간단한 부스트 컨버터를 사용하여 DC에서 직접 핫샷해야합니다. 그러나 어쨌든 큰 히터에서 3-4 개의 채널을 수행하기 때문에 스피 곳에 위치한 3 개의 작은 히터를 사용하면 온수가 스피 곳에 도달하기까지 길고 매우 비싼 대기 시간을 없앨 수 있습니다 (지금 채워진 파이프의 뜨거운 물이 버려짐).

이를 수행하는 올바른 방법은 대형 저장 탱크와 함께 열 펌프를 사용하여 열 펌프를 사용하여 태양열을 사용하는 것입니다. 저장 탱크는 가능한 한 뜨거워 지므로 (가능한 경우 90C) 가정용 온수를 만들기 위해 열 교환하거나 히트 펌프 (탱크 형) 온수기의 히트 싱크로 사용됩니다. 히트 다운 펌프는 "내리막"을 펌핑 할 때 더 효율적이므로 큰 태양열 온수 탱크는 직접 사용하지 않더라도 많은 PV 에너지를 절약합니다.

최적의 DC 전압은 설치하려는 배터리 유형에 따라 다릅니다. 납 산은 더 저렴하지만 ~ 1000 충전-방전 사이클 후에 마모되며 고전압 시스템의 경우 많은 수의 직렬 배선이 필요합니다. 리튬 이온 배터리는 고전압 구성 (ca 500 V DC)으로 존재하므로 전류가 비례 적으로 낮아지고 수명이 훨씬 길어 배선 손실이 크게 줄어 듭니다.

작년 저는 태양 광쪽에 200-900 V DC 범위와 500 V DC 리튬 이온 배터리를 갖춘 "blueplanet hybrid 10.0 TL3"인버터, 10KW를 설치했습니다. 배터리는 실제로 중국 (Byd-HV)에서 생산되었으며 인버터는 독일에서 제조되었습니다. 단점은 인증 지연으로 인해 아일랜드 모드를 활성화하기위한 펌웨어가 2019 년 9 월 말에 출시 될 것입니다. 10mm2 태양열 케이블 (10KW 설치용).

더 큰 독립형 AC 인버터를 얻을 수 있습니다. 예를 들어 SMA Sunny Island는 최대 100kW입니다.

https://www.sma-america.com/products/battery-inverters/sunny-island-4548-us-6048-us.html

그리고 네, 대안이 있다면 중국산 인버터에 대해서도 망설입니다. 다행히도이 경우에는 그렇게 생각합니다.