Выбор между автономной, сетевой и гибридной солнечной энергией — это наиболее важное решение на уровне системы, которое вы примете. Сделайте это правильно, и ваши капитальные затраты, эксплуатационные расходы и надежность улучшатся. Если вы ошибетесь, вы в конечном итоге потратите слишком много денег на ненужные батареи или купите систему, которая отключается каждый раз, когда мерцает сеть.
Три архитектуры простым языком
Каждая солнечная установка попадает в одну из трех категорий, определяемых тем, как она связана с коммунальной сетью:
- С привязкой к сети (без батареи): Солнечный инвертор подключается напрямую к сети. Экспорт излишков электроэнергии; импорт дефицита. Нет хранилища, нет резервной копии. Самые низкие капитальные затраты. Должен отключаться при отключении сети (требование защиты от изолирования).
- Автономный (полностью автономный): Никакого подключения к сети вообще. Аккумулятор сохраняет избыток солнечной энергии на случай ночных и пасмурных дней. Дизельный или газовый генератор обеспечивает аварийное резервное копирование. Самые высокие капитальные затраты. Жизнеспособно только там, где подключение к сети физически или экономически невозможно.
- Гибрид (подключенный к сети с аккумулятором): Солнечный инвертор подключается как к батарее, так и к сети. Аккумулятор хранит излишки солнечной энергии и обеспечивает резервное питание во время отключений электроэнергии. Сеть дополняется, когда солнечная батарея и батарея разряжены. Лучшее из обоих миров для большинства коммерческих сайтов, подключенных к сети.
Структура принятия решений: четыре вопроса
Определить правильную архитектуру можно, ответив на четыре вопроса:
1. Имеется ли на объекте электроэнергия?
Если объект удален (шахтерский поселок, сельскохозяйственный объект, островной курорт, телекоммуникационная башня) и расширение сети будет стоить более 30 000–50 000 долларов за км, автономная сеть обычно является единственным экономически обоснованным вариантом. Если сетевое питание доступно, перейдите к вопросу 2.
2. Требуется ли на объекте резервное питание во время перебоев в сети?
Если ответ положительный — больница, центр обработки данных, холодильная цепь для пищевых продуктов, круглосуточное производство — вам нужна гибридная система с аккумуляторным хранилищем. Чисто сетевая система не может поддерживать какую-либо нагрузку во время отключения электроэнергии. Если отключения электроэнергии редки и терпимы (например, в стандартном офисном здании), может оказаться достаточной система, подключенная к сети. Перейдите к вопросу 3.
3. Являются ли значительные сборы за спрос?
Если ваш коммерческий тариф на электроэнергию включает плату за потребление, превышающую ~ 10 долларов США за кВт в месяц, батарея (гибридная система) окупается за счет пиковое бритье независимо от резервного значения. Гибридная система часто оправдана только экономией по требованию, даже если резервное питание не является приоритетом.
4. Является ли подключение к сети слабым или ненадежным?
Объекты на развивающихся рынках, в промышленных зонах с колебаниями напряжения или в зонах с запланированным отключением нагрузки получают выгоду от гибридной системы даже без высоких затрат на электроэнергию. Аккумулятор устраняет проблемы с качеством сети и обеспечивает плавную подачу электроэнергии к чувствительному оборудованию.
Сравнение затрат
| Архитектура | Типичные капитальные затраты (100 кВтпик) | Ключевое преимущество | Ключевое ограничение |
|---|---|---|---|
| Только с привязкой к сети | 55 000–75 000 долларов США | Самая низкая стоимость, быстрая окупаемость | Никакого резервного копирования, никакого сокращения спроса |
| Гибрид (100 кВт пик + 200 кВтч) | 120 000–160 000 долларов США | Резервное копирование + экономия по требованию + гибкость | Более высокая первоначальная стоимость |
| Автономная сеть (100 кВт пик + 400 кВтч + генераторная установка) | 200 000–280 000 долларов США | Полная энергетическая независимость | Самая высокая стоимость эксплуатации и обслуживания генераторной установки |
Эти цифры ориентировочны для тропического или умеренного климата с 4–5 часами пикового солнечного света. Затраты значительно различаются в зависимости от местоположения, типа крыши, расстояния подключения к сети и химического состава батарей.
Выбор автономной сети: расчет автономности
Автономные системы должны рассчитываться для наихудшего, а не среднего случая. Ключевым показателем является дни автономии — сколько дней подряд при низкой освещенности батарея может проносить объект без работающего генератора.
- Определите ежедневное потребление энергии (кВтч/день) на основе счетов за коммунальные услуги или дополнительных счетчиков.
- Определите период наихудшего уровня освещенности вашего участка (зимний минимум на рынках СНГ; сезон дождей в ЮВА).
- Размер солнечной энергии для покрытия среднего потребления в худший месяц
- Размер батареи для 3–5 дней автономной работы при среднем потреблении, пониженный до 80 % DoD.
- Размер генератора для подзарядки аккумулятора в течение 8 часов, если солнечной энергии недостаточно.
Для объекта мощностью 200 кВтч/день, требующего 3 дня автономной работы: батарея = 200 × 3 ÷ 0,80 = минимум 750 кВтч. Вот почему автономные системы стоят дорого — преобладают затраты на аккумуляторы.
Гибридный размер: более простой путь
В гибридной системе сеть обрабатывает наихудшие ночи и пасмурные периоды. Вам понадобится аккумулятор только для основных случаев использования:
- Приоритет резервного копирования: размер критических нагрузок × продолжительность резервного копирования (обычно 4–8 часов)
- Требовать приоритет бритья: см. наш руководство по выбору размеров для бритья пиков
- Приоритет собственного потребления: размер для вечернего потребления после окончания солнечной генерации (обычно 2–4 часа при средней нагрузке)
Гибридная батарея обычно стоит 20–40 % от автономного эквивалента для того же объекта — значительно более низкая стоимость.
Выбор инвертора по архитектуре
Инвертор должен соответствовать архитектуре:
| Архитектура | Тип инвертора | Рекомендации по подсолнечнику |
|---|---|---|
| Сетевое подключение, < 50 кВтпик. | Струнный инвертор | От SG30CX до SG50CX |
| Сетевой, 50–250 кВтпик. | Строка с несколькими MPPT | От SG110CX-P2 до SG250HX |
| Гибрид любого размера | Гибридный инвертор + BESS | От SH100CX до SH250CX-V21 + ST255CS-2H |
| Автономная или слабая сеть | Автономный/островной инвертор | Серия SH с включенным островным режимом |
Подсолнечник Гибридные инверторы серии SH поддерживают плавное переключение между режимами с привязкой к сети, изолированным и автономным режимами, что делает их подходящими для объектов, которые изначально подключены к сети, но могут нуждаться в независимой работе во время длительных отключений.
Распространенные ошибки, которых следует избегать
- Покупка автономных сетей, когда гибрид со слабой сетью будет работать: даже ненадежная сеть значительно снижает потребность в батареях. 30-процентного времени безотказной работы сети достаточно, чтобы гибридная система потребляла на 70 % меньше заряда батареи.
- Объект подключен к сети с частыми отключениями: ваша солнечная батарея генерирует нулевую мощность во время самых важных событий в сети.
- Автономная батарея меньшего размера для автономности: использование среднегодовой освещенности для определения размеров почти всегда дает систему, которая запускает генератор ежедневно зимой или в сезон дождей.
- Игнорирование совместимости генераторов в гибриде: некоторым гибридным инверторам требуются особые конфигурации генератора для обеспечения бесперебойной зарядки от генератора. Прежде чем указывать, подтвердите совместимость.