世界では再生可能エネルギーの導入が進む中、太陽光発電、蓄電、充電の統合ソリューション（「太陽光発電・蓄電・充電」と呼ばれることが多い）は、太陽光発電を効果的に利用、蓄電、利用するために不可欠となっています。。このブログでは、GREEN POWER の統合された太陽光発電、蓄電、充電システムのケーススタディを使用して、これらのソリューションの背後にある原理、関連するコンポーネント、およびその典型的な用途を探っていきます。
代表的な用途
統合型太陽光発電蓄電システムの最も一般的な用途の 1 つは、地域規模の太陽光発電プロジェクトです。たとえば、郡全体の太陽光発電への取り組みでは、道路や村の広場などの公共エリアに太陽光発電カーポートを建設するのが一般的です。これらのカーポートには太陽光パネル、蓄電池、電気自動車（EV）用充電ステーションが設置されています。
標準的な駐車スペース 20 台を備え、約 320 平方メートルの面積をカバーするソーラー カーポートを想像してください。カーポート自体は太陽光パネルを設置できるよう500平方メートルに拡張される。 550Wのパネル（面積約2.5平方メートル）を約200枚設置することで、合計の太陽光発電容量は110kWに達する。
このようなシステムを設計する場合、蓄電池の構成は重要です。スペースの制約を考慮すると、設置面積を最小限に抑えるために、分散型保管キャビネットの設計が好まれることがよくあります。たとえば、0.5C で放電する 100kW/209kWh の蓄電システムを実装すると、全負荷で約 1.8 時間 100kW の電力を供給できます。リン酸鉄リチウム (LiFePO4) 電池は、その高出力密度と安全機能により、通常この目的に使用されます。
充電ステーションは分割ボディ設計で構成できるため、変圧器と蓄電システムの特定の電力出力に基づいて柔軟性が得られます。プロジェクトのニーズに応じて、AC 充電ステーションと DC 充電ステーションの両方に互換性があります。
太陽光発電充電システムの原理と構成要素
統合型太陽光発電充電システムは、通常、いくつかの主要コンポーネントで構成されます。
1. **ソーラーパネル**:結晶シリコンで作られたこれらのパネルは太陽エネルギーを電気に変換します。雨、ひょう、風などのさまざまな気象条件に耐えられるように設計されています。パネルは、必要な電力出力に合わせて直列および並列構成で接続できます。
2. **系統接続インバーター**:このデバイスは、ソーラー パネルによって生成された直流 (DC) を、グリッドの要件を満たす交流 (AC) に変換します。
3. **エネルギー貯蔵システム (ESS)**:これには、太陽光パネルで生成された余剰電力を蓄える蓄電池も含まれます。この例では、安全性と効率で知られる 209kWh LiFePO4 バッテリー システムが使用されています。
4. **電力変換システム (PCS)**:PCSは蓄電池の充放電を制御し、直流と交流の変換を管理します。バッテリー管理システム (BMS) と通信して、バッテリーが安全に充電および放電されることを保証します。
5. **AC 配電キャビネット**:このキャビネットはインバータと PCS を系統に接続し、回路ブレーカー、サージ保護装置、計測システムなどのさまざまな保護装置を組み込みます。
6. **充電ステーション**:これらのステーションはシステムの負荷として機能し、電気自動車に電力を供給します。 AC 充電と DC 充電の両方のオプションを使用して、プロジェクトの特定のニーズに合わせて調整できます。
7. **監視システム**:包括的な監視システムは、ソーラー パネル、ESS、充電ステーションからデータを収集し、クラウドベースの管理プラットフォームにアップロードします。これにより、システム全体のリアルタイムの監視と制御が可能になります。
システム設計と統合
統合型太陽光発電充電システムの全体的な設計には、いくつかの重要な手順が含まれます。
1. **太陽光発電システムの設計**:この例では、ソーラー パネルは 110kWp を生成するように構成されており、利用可能なカーポートの面積に基づいて調整するオプションがあります。インバーターのサイズは、110kW ユニットを 1 台または 50kW ユニットを 2 台搭載して、それに応じて決定されます。
2. **エネルギー貯蔵システムの設計**:ストレージ システムは分散型「オールインワン」設計を採用しており、より柔軟でさまざまな容量オプションを提供します。たとえば、ENSE 209KWH-2H1 スマート ストレージ キャビネットは、209kWh のバッテリと 100kW PCS を単一のエンクロージャに統合しています。
3. **充電ステーションの構成**:充電ステーションは、システム内の電気負荷とみなされます。それらの構成は、変圧器の利用可能な容量によって異なります。ストレージ システムが充電ステーションへの電力供給を完全に担当する場合、それに応じて PCS のサイズを決定する必要があります。スケーラブルなソリューションには、複数の 100kW PCS ユニットが並行して動作することが含まれる場合があります。
4. **制御および監視システム**:このシステムは、BMS、防火システム、HVAC、モニタリング、エネルギー管理システム (EMS) を統合する集中コントローラーによって管理されます。監視システムは、ソーラーパネル、蓄電ユニット、充電ステーションを含むすべてのコンポーネントが最適に動作することを保証します。
システム動作ロジック
統合型太陽光発電・蓄電・充電システムの動作は、太陽光発電と充電ステーションの負荷との関係によって決まります。
- **ソーラー出力 ≤ 充電負荷の場合**:太陽光で発電された電力はすべて車両の充電に使用され、不足分は送電網によって補われます。
- **ソーラー出力 > 充電負荷の場合**:余剰電力はバッテリーに蓄えられ、電気料金のピーク時に放電してコストを最適化できます。
コンポーネントの詳細な内訳
システムで使用されるコンポーネントを詳しく見てみましょう。
ソーラーパネル
このプロジェクトでは、ソーラー パネルは従来の単結晶モジュールで、それぞれの面積が 2.5 平方メートル、定格電力が 550 W です。 520平方メートルの面積に合計200枚のパネルが設置され、合計出力は110kWとなる。 1 日の平均発電量はフルパワーで 3.2 時間で、このシステムは年間約 120,000 kWh を発電すると予想されます。
系統連系インバータ
インバーターは太陽光発電システムの重要な要素であり、ソーラーパネルからのDC電気をAC電気に変換します。選択されたモデルは、このプロジェクトの特定のニーズを満たすように設計された 110kW インバーターです。
エネルギー貯蔵システム
ESS は重要なコンポーネントであり、余剰の太陽光発電を後で使用できるように確実に蓄えます。 ENSE 209KWH-2H1 スマート ストレージ キャビネットは、209kWh LiFePO4 バッテリーと 100kW PCS を統合し、効率的な電力管理を可能にします。
バッテリー管理システム (BMS)
BMS はバッテリーの電圧、電流、温度を監視し、安全で効率的な動作を保証します。また、充電および放電プロセスを管理し、バッテリーの寿命を延ばし、システムの安定性を維持します。
充電ステーション
このプロジェクトの充電ステーションには、7kW AC ユニットと 60kW DC ユニットの組み合わせが含まれており、充電オプションに柔軟性を提供します。ステーションには、カード スワイプやモバイル決済などのユーザー インタラクションのためのさまざまなインターフェイスが装備されています。
監視システム
GREEN POWER のスマート エネルギー マネージャー (SEM) は、ローカルのエネルギー管理ハブとして機能し、リアルタイムのデータ監視と上位レベルの EMS ユニットとの統合を可能にします。このシステムはリモート監視と制御をサポートしており、システムのパフォーマンスに関する貴重な洞察を提供します。
結論
GREEN POWER の統合型太陽電池充電ソリューションは、再生可能エネルギー管理への包括的なアプローチを提供します。これらのソリューションは、太陽光発電、エネルギー貯蔵、EV 充電を単一の一貫したシステムに組み合わせることで、クリーン エネルギーの需要の増大に応える柔軟かつ拡張可能な方法を提供します。コミュニティ プロジェクトであれ、大規模な設備であれ、GREEN POWER のシステムは、エネルギー使用を最適化し、コストを削減し、持続可能性を促進するように設計されています。
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投稿日時: 2024 年 9 月 1 日
