一直對太陽能發電很感興趣,通過上網以及各種渠道學習,研究可行性,計算相關參數;最后在家人的支持下,終于開工了,先曬曬施工圖
經過了天兔臺風的肆掠,體會到臺風的威力;跟制作太陽能板支架的師傅強調要用好的材料,可以抵御12級臺風的級別才行,所以不銹鋼材都是用加厚的需要訂貨才行。
整體圖,一共是18塊200W的單晶硅太陽能電池板,每個板子可以獨立拆卸,方便以后維護。
安裝之前需要先試好每塊板子的螺絲位是否正確,螺絲也是不銹鋼的,一勞永逸,不用考慮生銹問題。
做好的支架整體圖,待會需要四個人才可以抬起來,非常重
不銹鋼支柱底座,也是不銹鋼的,開孔非常困難,一共六條支柱。
這個是機柜,一共三層,最上面一層放置逆變主機和太陽能控制器,斷路器等開關設備,第二、三層是電池位置,可以放置8個12V 200AH電池
12V 200AH太陽能專用深循環電池,非常重,搬到6樓,手都快斷了
預留好開孔位,需要考慮儀表,布線,開關按鈕,風扇等
完工效果圖
機柜上有輸出交流電壓,輸出交流電流,蓄電池電壓,機柜溫度,以及對應的按鈕,風扇開關,室外LED光管開關等,還有兩個預留開關。
18塊太陽能電池板分為兩組,一組2串4并,另外一組2串5并,分別接60A太陽能控制器;以下這個是自己DIY的匯接箱,可以實時直觀的看到目前太陽能發電情況,紅色的是電壓,藍色的是電流,紅色電壓在帶負載的情況下可以達到55左右,空載的時候最高可以達到90左右(11月日照)藍色電流最高的一組可以達到23A左右(10塊板子)
機柜內部情況,黑色的是6000W逆變主機(直流主供型,可以充分利用太陽能發電,蓄電池沒有電的情況下會直接切換到市電,待蓄電池充滿又自動切換回逆變供電,切換時候不會有任何感覺,無縫切換),藍色那個是雙電源自動切換開關,如果關閉逆變主機則會自動切換到市電,這個切換是有時延的,大概1秒左右,斷電有感覺。其它的就是斷路器和漏電保護開關。
2個60A的太陽能控制器,具有很詳盡的實時數據查看功能,可以了解當前電池電量,溫度,充電電流,電池電壓,發電安時數,用電安時數非常好用。有個8A的開關電源,主要用來提供儀表,機箱風扇,室外LED光管12V直流供電用。幾個兩相和三相插座是測試用。
每一層都有一個散熱風扇,目前溫度可以控制在30度以內
雙電源切換開關
全景圖,中間太陽能電池板之間的接縫考慮到漏水問題,使用了鋁箔纖維膠布,可以防曬,防水,而且不容易撕爛,粘性很強。
最下面有水槽,雨天接水可以用來澆菜淋花。
整體結構,比較牢固,應該可以抗擊臺風。
每塊板子都使用MC4專用接口相連,維護便易,走線使用鐵線槽較為耐用,線槽下有四條防水LED光管,晚上非常亮。
讓師傅做了一個梯子,方便攀爬維護
一段時間后太陽能電池板表面會積聚灰塵,從而使發電效率受到影響,需要定期對板子進行清理。以下是太陽能板子的清理利器(洗車用,帶水槍)
清潔后的板子煥然一新(最好選擇太陽快下山的時候清理,這時候板子已經涼下來,而且已經不在發電狀態)
拋磚引玉的兩塊小板子,太陽能應急燈用,很方便,用它做過太陽能仰角測試
太陽能熱水器,用了幾年了,就是從它開始發現太陽能的好處。
這是衛星天線,另外一個愛好
避雷器的安裝
直流避雷器,每路電池板接一個(最好安裝在保險絲和斷路器后面),地線接機柜即可(要求是接最近的鋼架結構)
交流避雷器(圖中黃色熱縮管包著的就是地線,還沒有找師傅焊好接口,只是簡單的靠在鋼架上)
太陽能直流電表改太陽能電池供電(直流電流表需要至少DC 4V以上電壓供電最多28V,所以不能使用48V的太陽能電池供電只能另外搞兩塊小板子專門供電。使用開關電源供電晚上沒有任何電流經過也是浪費,最重要的是兩個直流電流表使用一路開關電源供電容易燒毀,必須分兩路電流供電才能穩定。)
太陽能電池板只有巴掌大小 ,很可愛(外形尺寸:130×190×15MM 輸出電壓/電流:9V、260MA 功率:2W-2.3W)
專門做了一個不銹鋼支架支撐兩塊小板,DIY夾具固定在扶手上
安裝無線視頻監控攝像頭以及網絡攝像頭,實現電視、手持2.4G無線視頻接收設備以及電腦、手機遠程實時監控太陽能發電情況。
2.4G無線影音傳輸設備,可以連接電視收看。
手持2.4G無線影音接收設備,無需開電視,快捷方便。
海康威視C2網絡攝像頭,支持WIFI,可以實現在電腦手機遠程查看。
用鋁合金材料DIY的攝像頭支架
攝像頭支架直接固定在機柜上,需要打開柜子的時候可以將支架向后撥。
可以在電腦上遠程查看發電情況,也可以安裝專用軟件在手機上看,無需購買網絡域名,配置很簡單。
更換PC級雙電源自動切換開關和安裝遠程遙控斷路器
二級遙控斷路器(帶配電箱)考慮到系統整合和美觀最后決定只使用內里配件安裝
白色的兩個是3000米超遠距離雙鍵遙控器,實際測試一樓遙控六樓不銹鋼機柜內斷路器無壓力
PC級雙電源自動切換開關,切換時間小于80MS,不會造成日常電器斷電(實測LED燈會閃一下,但是電視、洗衣機、冰箱等日常家用電器不會斷電)。
將PC級ATS開關和遙控斷路器固定在電工木板(酚醛層壓紙板)上然后再固定在配電機柜內,用束線整理好電線完工圖。
可以根據用電情況在太陽能和市電間自由隨意切換。
超遠距離斷路器遙控開關
機柜內設備安裝暫告一段落,繼續學習研究
安裝溫感降溫風扇,導軌電表,以及從目前的3600W擴容至6000W太陽能發電系統
12V溫控開關,目前設置25攝氏度啟動
導軌電壓表、電流表,以及電度表
降溫風扇,熱天很有用
雙溫控風扇對逆變主機降溫
目前是18塊200W單晶硅太陽能電池板,裝機容量是3600W,擴容到30塊6000W系統(三組輸入,分別是2串4并、2串5并和2串6并,均使用60A太陽能控制器接入)
DIY鉛蓄電池監測器。使用多個電池串聯使用難免遇到一致性問題,為了延長鉛蓄電池壽命,選用的100V直流電壓表帶上下限閃爍加聲音告警,不僅可以實時直觀檢測各個電池電壓情況,也可以及時對達到臨界電壓的電池使用做告警提示,每個電壓表對應電池放置位置。
電池使用一段時間后最好用脈沖充電器進行修復維護,以延長電池壽命(為更換磷酸鐵鋰電池做準備)
全套設備(通過網絡繼電器、DIY的Arduino機械開關模仿手指動作遙控操作白色開關遙控器)
主機械機構圖,使用舵機驅動
先在面包板上測試驗證程序接線
以下為視頻演示,太平洋不允許外鏈,因此只放上視頻截圖
用電腦遠程控制Arduino開關演示視頻
用手機遠程控制Arduino開關視頻
安裝效果圖
逆變主機版Arduino遠程控制開關
考慮到開關微型化使用了Digispark kickstarter 微型 Arduino 開發板ATTINY85
被操作的逆變主機上的三檔船型開關(只需要用到正常開機I檔和關機檔)
可以在電腦或者手機上實現遠程開啟光伏逆變主機,切換市電和光伏電,遠控軟件可以設置定時開啟關閉,實現無人值守。
DIY網絡電表(通過網絡傳輸電壓,溫度,濕度等數據,也可以直接通過手機或者電腦查看WEB頁面)
服務端主機
客戶端主機(可以放置在客廳,辦公室或者任何有互聯網接入的地方,就可以實時查看當前太陽能使用情況,可以聲光報警,不需要打開視頻監控查看)
通過Arduino可以方便的采集傳感器數據通過網絡傳輸,然后通過路由器動態域名的配置,在各類終端上都可以方便查看當前太陽能發電情況。
更換磷酸鐵鋰電池組
選擇的是深圳市杰斯銳爾科技有限公司生產的48V 240Ah磷酸鐵鋰電池。這個電池理論上可以存放12.3度電,無電池記憶效應,可以使用到0%,持續放電電流200A,瞬間300A,壽命長(設計理論壽命8年)。
電池組的整體外觀
電池型號銘牌,強悍到恐怖的電池組參數。
電池外殼可以定制尺寸,剛好塞入電池機柜。使用的是16Ah大單體電池(16串2并),定制保護板,附帶庫侖計(汽車用BMS管理系統,可以直觀看到剩余電量,電壓,電池溫度,電流等信息)。
庫侖計使用RS232接口與電池相連(電池端使用航空接頭,八線網線只使用其中四線)。
電池接口,安裝簡便,除了正負極就是庫侖計航空接口,可以直接替換一般鉛蓄電池,還有一個電源開關可以控制電流關斷,非常實用。
非常好用的庫侖計,特別適合光伏發電儲能使用場景,可以直觀的看到各種信息,電流信息也是非常實用,正電流為當前損耗大于充電電流,負電流表示充電電流大于使用損耗可以理解為電池在充電,零表示電流沒有使用或使用和充電相互抵消。
不錯的智能無線電流、電壓、電量、功率雙向電表
離網光伏系統到目前為止算是告一段落(從設計,收集,儲能再到逆變,電源切換,數據遠程傳輸,遠程控制),希望能給大家一點經驗分享,繼續我的學習研究。See you!
風冷更換半導體制冷模塊對光伏逆變主機散熱
針對半導體制冷產生的冷凝水問題,DIY的冷凝水槽(鋁質散熱片內塞滿高吸水性海綿)
做好的冷凝水收集槽
完工圖(半導體制冷效果很不錯,制冷快,噪聲低)
使用小K智能開關為半導體空調的制冷設置開啟關閉計劃
附設計圖紙以及部分資料(注意廣州的太陽能電池最佳角度為16.13度,惠州緯度差不多,我最后定為18.81度)
最佳傾斜角一般和當地的緯度有關,根據具體的情況其增減有所不同,以下可做參考:
城市 緯度θ(°) 最佳傾角(°)
哈爾濱 45.68 θ+3
長春 43.9 θ+1
沈陽 41.77 θ+1
北京 39.8 θ+4
天津 39.1 θ+5
南京 32.0 θ+5
太原 37.78 θ+5
鄭州 34.72 θ+7
西寧 36.75 θ+1
蘭州 36.05 θ+8
銀川 38.48 θ+2
西安 34.3 θ+14
上海 31.17 θ+3
長沙 28.2 θ+6
廣州 23.13 θ-7
海口 20.03 θ+12
南寧 22.82 θ+5
成都 30.67 θ+2
貴陽 26.58 θ+8
昆明 25.02 θ-8
拉薩 29.7 θ-8
合肥 31.85 θ+9
杭州 30.23 θ+3
南昌 28.67 θ+2
福州 26.08 θ+4
濟南 36.68 θ+6
一般情況也有直接取其緯度,或直接加5,加10
最后總結,一共使用18塊200W單晶硅太陽電池板3600W系統,4個12V200AH電池串聯成48V,逆變器是48V 6000W的,可以支撐3臺2匹空調同時使用,兩層樓所有生活用電、以及網絡、監控、自動水泵、樓道燈都使用此逆變器供電,可以滿足日常生活需要。需要注意的是逆變器可以調節充電電流如果不想使用市電供電可以將此電流調節為零,那么就可以更加充分利用太陽能發電。4個電池可以滿足一整晚用電,到第二天7、8點太陽升起又繼續使用太陽能供電,蓄電。不用自己花一分錢電費。4個電池還是少了點,考慮到放電過快(兩組電池與一組相比電壓穩定許多)和對大功率電器的支撐,現在已經增加到8個電池一共是200 * 8 = 1600AH(因為逆變器有電池的保護機制,最多可以使用70%,折算起來大概可以使用到11.2度電),這樣可以在沒有陽光的情況下使用1天左右(各個家庭用電情況不同,可以根據自己家庭用電情況增減)。現在用了幾天4個電池的話最多發電一天是11度多,因為沒有更多電池充電,也用不了這么多電(8個電池還在測試中)。整套太陽能發電系統花去近5萬元,其中不銹鋼支架和機柜布線就花去了16000,還有就是電池太貴。自己做了很多前期學習研究才下手,總的來說還是對太陽能很滿意,希望以后電池技術能有突破,可以存電更多,更耐用。相信以后太陽能一定會更加普及。
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