【战友观点】浅谈家庭离网光伏发电系统建设

温哥华扬帆农场 – Michael.Tonny

图片来源:Kssfny.com

尽管我个人以为,在所有投资中,彻底消灭共惨党,消灭中共CCP,投资灭共基金,是投资回报率最好的方式。但最近看到很多战友讨论新能源发电的话题,本文重点介绍家庭离网光伏发电系统。

应该说,对于应急困难的准备,有多种层次。比如,如果经济条件非常一般,或者家住公寓,一般只能准备到照明的层次,20升煤油或者20升未经提纯过滤的菜籽油、甚至20升工业酒精,一个容量200ml的玻璃瓶,再加上半斤棉花用于制作灯芯,差不多可以满足一年的照明需要了。如果经济条件更好一些,而且住在独立的House里,一台2~3KW的柴油发电机或汽油发电机,再加200升柴油或汽油都可以应付相当一段时间,正常情况下,0.3升左右柴油或汽油可以发出一度电。当然,如果追求高品质的生活或者作为长期投资回报计算,新能源发电是一个不错的选择。

新能源发电的形式有很多种,但真正可以被普通个人利用的只有太阳能光伏发电、微风发电、和风光互补发电三种形式。如果单纯就度电成本来说,比市电成本都要高很多。具体成本的高低需要取决于您所在地区的光伏资源或风力资源分布。如果您所在地的风力资源丰富,微风发电的成本应当是最低的,甚至比市电成本都低很多。但风力发电具有明显的缺点。首先是风力发电系统电压、功率都极不稳定,系统控制非常困难。其次是常见小型微风发电机尽管启动风速最低甚至可以到3.9m/s,但系统噪音大概在35-65分贝之间。所以本文重点介绍光伏发电。

如果不考虑应对突发艰难日子的因素,建设光伏发电系统的投资回报,取决于您所在地的峰值日照时数和市电价格。比如,如果您所在地的平均峰值日照时数大于4小时,而市电价格为0.6元/KWh,建设光伏发电系统的投资回收期为5~6年,而光伏发电系统的使用年限为20~25年,所以投资回报是不错的。

家庭光伏发电分为离网光伏发电和并网光伏发电两种。如果家庭光伏发电需要和市电连接起来,形成多能互补、余电上网的并网光伏发电系统,一般是需要向供电部门申请的,供电部门会在系统并网点将单向电能表改成双向电能表。如果不申请并网发电系统,接入市电网络时,最好有防逆流装置。因为如果市电故障需要检修时,如果您的光伏发电系统向市电馈电,这对检修人员的安全是非常大的威胁。所以,如果您不想并网,又想实现和市电网络并列运行,那一定要选择带低电压、和高电压穿越功能的双向变流器,同时将变流器设置在离网运行模式,以防止系统向市电网络馈电。运行在离网模式的双向变电器可以自动实现光伏优先、不足由市电补充的最佳经济模式。

家庭光伏发电系统的组成主要包括:单晶硅太阳能发电板、光伏支架、光伏控制器、双向变流器和蓄电池组,有的系统甚至需要用到带防雷接地和防反冲的光伏汇流箱。对于10KW以下的系统,光伏太阳能板、光伏支架、光伏控制器、双向变流器、电线电缆、基座建设成本为人民币3500-5000元/KW左右。对于家庭光伏发电系统,蓄电池应该选择阀控式铅酸蓄电池或铅炭电池,选择锂电池会是非常危险的,蓄电池的成本大概是人民币450~1000元/KWh。也就是说,小型光伏发电系统整体建造成本应当在5000~6500元/KW。如果您所在地区年平均峰值日照时数为4小时,市电价格0.6元/KWh,系统投资回收期为5~6年。

那么,家庭光伏系统的功率多大才合适呢?根据这个公式:1.3ⅹ家庭平均日用电量 ∕ 当地峰值日照时数。比如,河南济源地区的峰值日照时数为4.18小时,如果家庭日用电量为20KWh,那光伏发电系统的功率应当为6.2KW。太阳能发电板有多种,单晶硅、多晶硅、非晶硅,您应当选择单晶硅。

接下来就应该是考虑光伏支架和安装了。光伏太阳能发电板可以安装在坡屋顶屋面上或平面房顶上。要达到最佳的发电效率,应当面向正南方向安装。坡屋顶,则顺着房屋坡屋顶安装;平面屋顶,则按照安装倾角安装。在北纬30度以下的地区,一般可选择当地纬度+2~5度的安装倾角;如果是北纬30度以上的地区,则按照当地纬度+5~10度的安装倾角安装。光伏支架的选择必须按照当地的风荷载、雪荷载,经结构力学计算后确定。支架材料最好采用镀锌角钢,保证足够的使用年限(一般为20~25年)和强度。

支架必须有足够的固定。坡屋顶,需要把瓦片揭开,把支架固定在房梁上,再盖上瓦片,之后再安装光伏发电板。如果是平面屋顶或地面上,光伏板必须无遮挡,基座必须经结构力学计算后确定,否则,容易被大风吹翻,光伏板离地最小间隙为30cm。

如何确定几块串联,几块并联呢。需要根据您所在地的市电额定电压值来确定。任何光伏发电板都有一个工作参数表,其中,有一个参数叫最大功率点工作电压,串联数=1.43*市电额定电压(如中共国220V、美国110V)/ 最大功率点工作电压。例如中共国战友安装,选择了450.2Wp、最大功率点电压为37.5V的单晶硅太阳能发电板,则串联数应当为1.43*220/37.5=8串,并联数=6200 / 450.2 / 8=2并,实际总安装功率为7.2KW,平均日发电量为30度。最高41度,最低18度。实际可利用电能为平均23度,最高32度,最低14度。年发电量为11040度,实际可利用大于8460度。配置18只12V100Ah阀控式铅酸电池,18只串联。预计总投资4~5万元。

为什么需要蓄电池?所有新能源发电都存在发电和用电时间的之间的不平衡,对于光伏发电系统来说,系统电压波动幅动很小,但电流波动幅度很大,也就是功率波动幅度非常大,所以需要通过蓄电池系统进行平衡。做一个形象的比喻,天上下雨您无法控制,加装蓄电池系统相当于修池塘,雨水变得友好,才真正可以利用。

家庭离网系统不能选择锂电池,因为锂电池对运行环境有非常严格的要求,必须严格控制锂电池的充电电压、电流、温度等参数,这需要单片机、PLC可编程控制系统或电池管理系统(BMS)来完成,这对家庭离网系统来说,是非常不划算的。不管您选用的是磷酸铁锂还是三元锂电池,没有电池管理系统的锂电池系统是极其危险的。

家庭离网系统使用阀控式铅酸蓄电池或铅炭电池时,必须把电池放在无阳光直射、通风的室内环境中,电池应置于镀锌角铁钢制作的支架上,电池支架表面刷绝缘漆或进行喷塑处理,电池连接线束一般采用16或25平方纯铜导线,连接端子应加装聚乙烯、聚氯乙烯绝缘帽或绝缘胶带。

最后,无论从投资回报还是人类生存基本需要,所有的投资方向,都不如直接投资灭共基金,消灭中共CCP回报更高。对我来说,消灭共惨党永远是第一选项。建设民主、法治的新中国联邦,才能真正拥有美好的未来,其它应对困难的准备都只是最后的选项。Take Down CCP!

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编审/ 发布:文敏

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