Начну с того, что расскажу немного об истории создания этой СЭС. Территориально объект находится в Краснодарском крае, где сама природа располагает пользоваться энергией солнца. Кроме того, в Краснодарском крае существует проблема с электропитанием в летние месяцы: из-за жары все начинают усиленно пользоваться кондиционерами и холодильными установками, тем самым повышая нагрузку на электросети. А сами электростанции тоже находятся в тяжелых условиях: повышенная нагрузка, да плюс высокие температуры — вот и случаются аварии и временные отключения.
Итак, собственник решил обезопасить свой дом и приусадебное хозяйство от таких перебоев с электроэнергией. Была поставлена задача обеспечить автономное электроснабжение на период до 3 часов. Практика показывала, что энергетики, как правило, за такой срок успевали провести все работы и восстановить подачу напряжения.
Шаг 1. Резервируем питание
Таким образом, было решено установить автономные инверторы с аккумуляторами. Расчет велся на полноценное резервирование всей усадьбы в полном объеме на период 3 часа. Так как этот период мог быть больше, было решено добавить к автономным инверторам дизель-генератор.
Шаг 2. Пользуемся энергией солнца
Вполне логично, что после установки автономных инверторов, следующим шагом было добавление солнечных панелей. Таким образом, можно было, без оглядки на отсутствие внешней сети, пользоваться электроэнергией. Наверное, пришло время технической информации.
Технические характеристики
Солнечные модули: Микроморфные, Pramac (Швейцария) 125Вт х 360шт.
Установленная мощность солнечных модулей: 45кВт
Солнечные контроллеры: КЭС DOMINATOR MPPT 200/100 200В 100А х 9шт.
Инверторы: MAP DOMINATOR 20кВт х 6шт (3-х фазная система по 2 МАП на фазу)
Суммарная мощность инверторов: 120кВт
Аккумуляторы: Панцирная сборка 8PzS960 960Ач 48В с пробками рекомбинации водорода х 6шт
Общая емкость АКБ: 5760Ач, 276кВт*ч
Дизель-генератор: JCB G115QS 90кВт с автоматическим управлением.
Как это работает?
Микроморфные Солнечные батареи имеют одну особенность: КПД у них чуть больше 9%, но при этом они захватывают инфракрасную часть спектра, а значит, способны давать большее энергии на восходе, закате и во время облачности. Кроме того, каждая солнечная батарея выдает до 100В напряжения и обладает мощностью 125 Вт. Благодаря этому была решена задача отказоустойчивости: все панели соединены параллельно и разделены на 18 сегментов. Соответственно, в каждом сегменте получилось 20 панелей, отдающих 2,5 кВт мощности. Так как панели расположены в два ряда, то получились приличные по длине магистрали. Здесь пригодился СИП провод, который обладает достаточным сечением при доступной цене. и при выходе из строя одной панели, остальные 19 продолжают работать. А если произойдет перебой магистрали, то из работы выпадет только один из 20 сегментов, так что потери будут несущественны.
Каждые два сегмента панелей, то есть суммарно 5 кВт, обрабатываются одним солнечным контроллером КЭС DOMINATOR MPPT 200/100, последняя цифра 100 обозначает максимальный ток. При напряжении аккумуляторной сборки 48В, такие контроллеры работают на пределе, но хорошее оребрение и дополнительные кулеры позволили решить проблему нагрева.
Далее энергия от солнечных контроллеров поступает на аккумуляторную сборку напряжением 48В. Использованы панцирные аккумуляторы емкостью 960А*ч по 2В с пробками рекуперации водорода. Общая емкость сборки составляет 5760 А*ч, а если перевести в энергию, то это порядка 276 кВт*ч, если разрядить аккумуляторы полностью. Все аккумуляторы подключены к мощным токоведущим шинам и это хорошо видно на фото.
К аккумуляторам подключены инверторы МАП DOMINATOR 48В 20кВт. Их подключено 6 штук в трехфазном исполнении, то есть с каждой фазы можно снимать мощность до 40 кВт. Так как в хозяйстве есть немало трехфазных потребителей, то было поставлено условие обеспечить именно трехфазную сеть: тут и насосы, электроинструмент и даже бытовая мощная электроника.
Инверторы работают в режиме подкачки энергии от солнца и соединены по шине I2C с солнечными контроллерами. В результате, хозяйство в полной мере использует энергию солнца, а недостающую мощность добирает от сети.
Есть отдельный распределительный щит, в котором коммутируются все входящие и исходящие линии. Имеется собственная подстанция мощностью 100КВА, дизельный генератор на 90 кВт с системой автозапуска и система коммутации.
На данный момент система работает следующим образом:
- Используется максимум энергии солнца, а недостающая мощность добирается от внешней сети
- Если внешняя сеть отключается, незаметно для хозяев, система переходит в автономный режим. Используется энергия солнца и недостаток компенсируется от аккумуляторов.
- Если внешнее питание не появилось, солнца нет (ночь или пасмурно), а заряд аккумуляторов подходит к заданному пределу, автоматически запускается дизель генератор, который транзитом подает энергию на все хозяйство, а инверторы в это время заряжают аккумуляторы.
- Как только возвращается внешняя сеть, дизель-генератор отключается и система переходит в стандартный режим работы.
Так как солнца в Краснодарском крае много, генератор запускается крайне редко — хватает мощности солнечных панелей и заряда аккумуляторов.
Удаленное управление
Так как система довольно мощная, могут возникать коллизии, да и мониторить состояние такой системы будет нелишним. В состав инверторов МАП DOMINATOR входит программно-аппаратный комплекс «Малина», который позволяет удаленно мониторить каждый из инверторов и даже вносить изменения в настройки. За время, пока я писал эту статью, был запущен облачный сервис Малина, который позволяет всем владельцам таких инверторов получать актуальную информацию о своей энергосистеме, даже если дом не имеет белого IP — инвертор сам подключается к серверу и отправляет туда данные.
Особенности эксплуатации
Команда проектировщиков применила несколько интересных решений, которые сходу не кажутся очевидными, но которые позволили неплохо сэкономить. Например, вся система собрана в небольшом утепленном вагончике, который летом все-таки неплохо нагревается. Что удивительно, но оказалось экономически выгоднее организовать приточно-вытяжную вентиляцию, которая работает по принципу аэротрубы, нежели ставить систему кондиционирования.
Заключение
Данная солнечная гибридная электростанция спроектирована с хорошим запасом мощности. На данный момент выработка от солнечных панелей может составлять до 300 кВт*ч в день, а усадьба потребляет всего 200 кВт*ч в день. То есть имеется запас в целую треть — это позволяет, как добавить потребителей без внесения каких-либо изменений, так и на довольно продолжительный период отказаться от внешней электросети — энергии от солнечных панелей хватит для того, чтобы компенсировать постоянное потребление и зарядить подсевшие за ночь аккумуляторы. К сожалению, стоимость энергии из аккумуляторов выше сетевой, так как количество их циклов ограничено, поэтому пока выгоднее ночью питаться от внешней электросети (да и ночной тариф выгоднее дневного). И приятно, что большинство составляющих этой энергосистемы произведено в России: значит, не все пропало, если даже такие системы строятся на наших комплектующих.
Если интересна тематика солнечных электростанций, то я также могу рассказать про менее мощные «дачные» решения. Рад любым комментариям и до встречи!
Комментарии (117)
Firz
30.07.2018 13:24Общая шина без какой-либо защиты до и после нее(по крайней мере на фото не видно), провода на стяжках к металлическим профилям. В опасные игры Вы играете однако.
shuvaevgl Автор
30.07.2018 13:52Если снимать каждую деталь и выкладывать каждое фото, то материал будет дико замусорен.
Провода в надежной изоляции притянуты к направляющим. Никаких вибраций или движения проводов-что опасного?Firz
30.07.2018 15:15К примеру, произойдет что-то с чем-нибудь из кучи оборудования, подключенного к шинам напрямую(?) или еще лучше, одним из аккумуляторов и останется только ждать когда догорит костер, потому что пожарные тоже не полезут туда тушить, пока не будет обесточена электроустановка(которую нельзя обесточить без демонтажа кабелей с клемм аккумуляторов?)
Опасно больше не то, что провода к направляющим притянуты, а именно то, что защиты нету никакой у всего этого, изоляция самих то проводов(предположу ПВ-3) свои 20 лет должна отслужить, если им не поможет аварийная ситуация.Ksiw
30.07.2018 17:23+1На самом деле, те кабели будут держаться на своих местах даже без стяжек, за счёт своей упругости.
Самопроизвольное воспламенение подобного аккумулятора, случай из ряда вон выходящий. Напряжение аккумулятора на два порядка меньше напряжения пробоя изоляции на том кабеле.
И все, же, по ПУЭ аккумуляторная это отдельное электропомещение.
Другое дело, на 7м фото испоеьзуется кабели, если глаз не подводит, 35 квадратов, означающие протекание по ним больших токов, при этом монтаж уж очень плотный. На изоляторах на один болт собраны множество наконечников. Вот тут не надо было экономить, следовало бы использовать более просторный шкаф, или даже 2, спаренные как ячейки РУ, сварить самостоятельно например, ценники на них неоправданно конские.Firz
30.07.2018 17:49На самом деле, те кабели будут держаться на своих местах даже без стяжек, за счёт своей упругости.
Я бы поспорил, могу с 99.99% уверенностью сказать что это не моножила(либо есть 0.01% шанс что кто-то сидел и загибал моножилу волнами и полукругами, чтобы было похоже на многопроволочный(>= 3 классу гибкости, ПВ-3, к примеру) провод)
DZimasik
30.07.2018 15:38Интересно, что станет с солнечными панелями, когда уровень воды в водоёме поднимется до них? (после хорошего дождя например)
shuvaevgl Автор
30.07.2018 18:57На фото видно, что панели расположены на насыпной дамбе. Лишняя вода просто будет спущена ниже через шлюз
andrew8712
31.07.2018 08:49Можно было ГЭС построить
shuvaevgl Автор
31.07.2018 09:53Там озеро, а не водохранилище с постоянным сбросом воды. К тому же ГЭС-это механика и шум. Механику надо обслуживать, солнечные панели стоят и внимания не требуют, кроме сдувания пыли и смахивания снега иногда.
n12eq3
30.07.2018 16:22система большая и сложная, стоит очень много. почему при этом выбрано напряжение аккумуляторов в 48в? был ли расчёт по сравнению с 96в в плане оммических потерь на проводах (очень большая длина панелей), дополнительных потерь из-за повышенного тока в аккумуляторах, инверторах и контроллерах заряда?
рассказывали ли заказчику, что контроллеры заряда в целом работают сомнительно — при солнечном дне это использование 100% заявленного диапазона по току, что никогда не бывает хорошо, особенно в системах с претензией на резервную работу и надёжность + производитель лимитирует ток при повышении температуры в корпусе.shuvaevgl Автор
30.07.2018 19:01Система на 48В была выбрана потому, что инверторы МАП Dominator работают на напряжении 48В. Большая емкость аккумуляторов снижает токовую нагрузку на каждый блок, а значит, служить они будут согласно заводским параметрам. Также на инверторах настроена работа до определенной глубины разряда, что также продлит срок службы АКБ.
Что сомнительного в работе контроллеров, я не понял. Любая техника должна предусматривать снижение производительности при повышении температуры. У процессоров это называется троттлинг. Кроме того, поскольку регион установки сам по себе предполагает высокие температуры летом, на ребрах радиатора установлены вентиляторы, срабатывающие по превышению температуры.
Chugumoto
30.07.2018 16:45эм… мне вот интересно, почему везде написано инверторы и ни слова про grid-tie. а ведь именно они подают дополнительную мощность во внутреннюю сеть в добавок ко внешней.
плюс ко всему про лишнюю мощность. а была попытка сделать двусторонний счетчик хотя бы? я вот прямо сейчас быстро не вспомню, но была на хабре заметка, где человек своего добился. и в итоге при избытке ЭЭ у него он гнал его в сеть, отматывая счетчик, а при недостатке — потреблял. Соответственно необходимость в АКБ пропадает — им выступает городская сеть, что приводит к большой экономииgnomeby
30.07.2018 16:56+1Почитайте статью. Там требование автономной круглосуточной работы, а не желание сэкономить на электричестве.
Hardcoin
30.07.2018 18:27Отматывать счётчик без согласования с электросетями — это наматывать себе проблемы. Тот человек согласовывал?
Да и какая экономия без АКБ, если электричество пропадает совсем? В темноте, что ли, сидеть?
shuvaevgl Автор
30.07.2018 19:14По поводу Gid-Tie — сетевые инверторы работают только при наличии внешней, опорной сети. Как только внешняя сеть пропадает, они превращаются в «тыкву», то есть вся солнечная электростанция перестает генерировать. В случае с использованием батарейных инверторов, питание генерируется вне зависимости от наличия внешней сети.
Продавать в сеть частники в РФ пока не могут.
SellerOfSmiles
30.07.2018 16:59Команда проектировщиков применила несколько интересных решений, которые сходу не кажутся очевидными, но которые позволили неплохо сэкономить.
Прочитал всю статью, но кому этот проект помог сэкономить так и не понял. Но описанная система очень понравилась. Настоящее произведение искусства (ну, т.е. нечто обладающее эстетической ценностью, и не имеющее практического применения). И даже в ландшафт интегрировали!
Там выше кто-то спрашивал про цены и окупаемость. Попалось на глаза такое видео, про альтернативную энергетику в сибирских реалиях:
YuriM1983
Без ценников статья не имеет смысла.
shuvaevgl Автор
Очевидно, что это не типовой проект и подобная электростанция покупается не на последние деньги. Поэтому стоимости от заказа к заказа может варьироваться. Даже просто стоимость монтажных работ может отличаться в разы.
george_vernin
Поэтому мы информацию об этом скроем
Вот и вопрос — кому интересно?
Чудоковатым богатеям?
Hardcoin
Тем же, кому и всякий DIY — интересно же. Ну и возни с дизелем меньше. А то, что в данном случае богатей — это и так ясно.
george_vernin
Забавный DIY…
Может ракету сделать стоило — это сейчас в тренде
DrPass
Это примерно такой же DIY, как рассказ дизайнера судостроительной верфи о том, как Дерипаска заказал им океанскую яхту. Рассказ может быть любопытным, но уж точно не про DIY, а про то, как живут люди из другого мира.
Ksiw
Половина представленного проекта — бессмысленная фигня. Киловатт СЭС стоит дороже сетевой энергии, а чтобы перебиться на внезапный случай аварии, достаточно буфера на момент переключения и дизеля.
NordicEnergy
Умные люди так и делают — UPS на 15 минут + ДГУ если отключение затянулось.
Автономные СЭС вообще даже в теории не окупаются, а вот сетевые могут если от 1-2 МВт.
vsb
Если энергия отключается очень часто, дизель будет постоянно тарахтеть. Выхлопы опять же. Наверное это не то, что хочет слышать олигарх в субботнее утро.
NordicEnergy
Вряд ли отключают на долго если часто, тем более в Краснодарском крае, где с инфраструктурой все весьма неплохо. UPS не позволит дизелю лишний раз включаться, если много денег можно АКБ поставить на те же 3 часа. Если же панели «конвертировать» в дополнительные АКБ, то время резерверивания можно в разы увеличить на фоне того, что дает метод из статьи.
P.S. Как тут писали уже — это вариант чтобы понтануться перед друзьями, ибо иного смысла он лишен. Разве что кто-то из связки «заказчик-исполнитель» не очень умный.
shuvaevgl Автор
Солнечные панели почти весь световой день весна-лето-осень обеспечивают энергией усадьбу. Плюс, не надо циклировать аккумуляторы постоянным разрадяом-зарядом, а значит, они прослужат дольше.
В Краснодарском крае хорошо с инфраструктурой, но очень жарко летом, а потому у всех есть кондиционеры и напряжение при включении по всему региону может неплохо проседать, а то и отключаются подстанции из-за перегрузки и перегрева.
NordicEnergy
Да в UPS-ах тоже не надо перезаряжать, обычно «тренировка» раз в месяц, а то и реже, проводится — этого достаточно чтобы обеспечить заявленный ресурс АКБ.
С жарой знакомо, в Волгограде такая же ситуация, особенно за городом, но там еще и инфраструктура в основной массе старая))
Вообще смысла в СЭС данной не очень много с точки зрения техники, но есть одно НО… хочется, а это аргумент когда деньги есть. Поэтому такое решение вполне имеет место быть, просто многие тут пытаются рассматривать данный проект как что-то рациональное и окупаемое. Я думаю перед вами таких задач даже и не ставили?)
tolik_g
А кто из нас это хочет слышать и нюхать?
Akuma
Ну тот же генератор можно нагуглить. Стоит около полу-ляма, так что такой проект впринципе подойдет не всем :) Да и 90 кВт не на каждый дом требуется.
walti
Смысл указывать точные модели оборудования, но молчать о стоимости.
5 минут в гугле
Солнечная батарея — 100$ *360= 36,000k$
Контроллер — 900$ *9=8,1k$
Инвертор- 2000$*6=12k$
Батареи- 200$*6=1,2k$
дизель = 25k$
Вагончик 300$ за метр=6k$
___________________
Итого ~100куе.
Монтаж+пусконаладка ~30%
Стоимость проекта около 150куе ± 30
walti
Стоимость солнечной составляющей — 44куе, при цене солярки в 1 куе, это 44 тонны.
20 литров в час при максимальной нагрузке= 2 200 часов, или 3 месяца по 24часа в сутки.
1,43 m2*360=514 кв.м.
5 соток земли в приятном месте, где стоит жить (обычно в таких местах «на жить» еще пытаются и заработать) — от 100 куе.
Проект, конечно, интересен и заслуживает всяческих похвал и изучения.
lingvo
Судя по характеристикам там 6 cборкок панцирных батарей по 48В/960Ач. При стоимости в 418 тыс рублей за штуку(первый прайс, что я нашел) получается стоимость только батарей 2 млн 508 тыс или 40k$
walti
Я пересчитал — 48 на картинке = 12 групп по 4 батареи.
Или 10куе
ПС.
Я не настоящий сварщик, но батареи нужны на те толи 30, толи 45 секунд на время запуска дизеля.
lingvo
Может не все установили на момент фотографирования? Автор пишет:
6 Сборок 48В/960А в параллель дают 48В/5760 Ач. 48В*5760Ач= 276кВтч.
shuvaevgl Автор
Все банки по 2В и емкостью 960Ач. Они собраны последовательно по 24шт, чтобы напряжение поднялось до 48В. Банки с завода в синих пластиковых боксах. Ну а дальше емкость суммируем…
Bedal
и не оставляет мысль: зачем тут солнечные батареи? Работать неделями без сети явно не собираются, так, несколько часов перебиться. Причём солнце эти несколько часов покрывает ненадёжно (потому дизель), а вот дизель как раз покрыл бы надёжно. Его выработка дороже — но за стоимость солнечных батарей с сетью и контроллерами его работа ещё долго будет «бесплатной».
А, да — если собираются не несколько часов, а несколько суток перебиваться — тем скорее дизель запустят.
Но это не к автору поста претензия, а лёгкая насмешка над заказчиком, который повёлся на «продвинутость».
beho1der
Вы явно не прочитали статью или не поняли как оно работает, в данном случаи от солнечных панелей ток всегда выдается в электросеть и если есть свободный резерв запасается в аккумуляторы. Кстати именно в таких(относительно крупных) проектах период окупаемости получается адекватный(хотя тут зависит от цены кВт\ч в регионе). Также получается бонус от перепадов в основной сети, при высоких нагрузках.
Bedal
Вот и разделяйте мух и котлет. Поставили солнечные батареи, чтобы снизить потребление из сети. Ок. Судя по тому, что цифр, насколько снизились выплаты (да хотя бы насколько снизилось потребление из сети) — нет, эффект окупаемости существует на бумаге, желательно глянцевой.
Разделять требуется, потому что, как выяснилось, вся эта установка не покрывает возможные интервалы в питании.
Итого: имеется просто-напросто типовое решение «поставим всё сразу», которое реализуется у тех, кто согласился за это заплатить. Ну и отлично, нет в этом ничего постыдного, они сами виноваты :-) Но реальных оснований делать именно так ни в предыдущем, ни в этом случае — не просматривается. Налицо очевидная избыточность.
beho1der
Начнем с того что я не автор, я просто прочитал до конца:
Но вообще пока не отработала год, то такая статистика бесполезная, так каждый месяц различается по инсоляции. Но думаю расчет окупаемость для проекта конечно же есть, но не все позволяют выкладывать такие вещи.
shuvaevgl Автор
Точно так же, как и озвучивать собственника этого хозяйства. Вы все правильно поняли.
Hardcoin
Одно дело собственник (в принципе, это не важно), другое дело — расчеты. Без расчетов статья действительно не особо полезная. Технический ресурс же, а не фишкинет.
shuvaevgl Автор
В каждом конкретном случае цена будет индивидуальна. Даже цена монтажа 300 панелей на квадратном участке и в линию будет разной.
Потом, цена панели при закупке 300 штук будет отличаться от цены панели за 1 штуку. Поэтому опять же, цена каждой конкретной системы считается индивидуально, отталкиваясь от потребностей заказчика. Уже где-то посчитали, что средняя стоимость системы >=8 млн.руб.
Hardcoin
Конечно будет отличаться. Если б не отличалось, можно было бы цену панели на Али посмотреть и всё.
Отсюда и интерес к реальному кейсу — какой % монтажа от общей стоимости, например, насколько оптовая цена панелей отличается от розничной. Да, понимаю, что все всё всегда стараются скрыть, но без цифр интерес всё равно значительно ниже.
shuvaevgl Автор
Я не проектировщик и не заказчик. Конечная цена для меня так же закрыта. Ориентировочная стоимость, которую насчитали самостоятельно, чуть выше.
Bedal
«Может составлять» — не равно «составляет». Для статистики достаточно и месяца, можно просто указать, какого. С учётом эксплуатационных затрат. Тут возможны мелкие сюрпризы: например, расход на дизель делится на две части: топливо и остальное. И это остальное составляет существенную и даже, вероятно, большую часть расходов (потому как работает дизель недолго). А с солнечными батареями немалую проблему иногда составляют грызуны — уж очень им на вкус изоляция нравится. Так что «поставил и забыл» в долгосрочном плане не получается.
Налицо обычное типовое решение «с заказчика нужно собирать все деньги, которые он согласен платить» — что правильно (по крайней мере с точки зрения поставщика). Просто не надо его выдавать за «мы напряжённо искали, и предложили наилучшее решение», а это в статье и в ответах неявным образом продвигается. С другой стороны — раз сделал, можно и погордиться сделанным, тут не поспоришь…
Hardcoin
Например, что бы не подвозить дизель регулярно. Это, конечно, не большая проблема (большую бочку поставить), но вдруг не хотелось ).
Кстати, дизель запускается сам, так что "несколько дней" можно перебиться в переменном режиме. Да и проблема скорее в аккумуляторах, а не солнечных панелях — они-то покроют и ночную потребность, а вот аккумуляторов на всю ночь может и не хватать, как я понял.
shuvaevgl Автор
Ночное потребление снижается в разы, поэтому в ночном режиме без внешней сети аккумуляторы легко обеспечат питанием усадьбу в течении 13 часов, а дальше запустится дизель-генератор или выйдет солнце-что раньше.
StasTukalo
Там контейнер с майнингфермами, какое может быть снижение в разы ночью…
irnis
> и не оставляет мысль: зачем тут солнечные батареи?
например, майнить не палясь перед государством ;)
kreo_OL
А я соглашусь. Без ценников не информативно.
Если на монтаж и может отличаться, то оборудование цену имеет более менее фиксированную.
shuvaevgl Автор
Цены могут сильно отличаться, например, при закупке 5 и 300 панелей.
kreo_OL
Так в том и соль.
"Вот одна панель такой модели стоит 30к, но так как мы взяли оптом, то взяли за 25к штука" и тд. Без этого ценность минимальна…
shuvaevgl Автор
Я не проектировщик и не собственник этого хозяйства. Мне стало интересно, поскольку интересна солнечная энергетика, и я попросился на этот объект. Меня пустили и я решил поделиться с сообществом тем, что увидел. Как это реализовано и работает. Потому что раньше видел только системы менее масштабные и гораздо более скромные, как по деньгам, так и по генерации.
kreo_OL
Тогда прощу прощения) Из поста не ясно что вы просто сторонний наблюдатель, описываете так, будто и сами участвовали в проекте)
shuvaevgl Автор
Значит хорошо понял проект, проникся идеей и интересно рассказал. Сочту за похвалу.
Roboart
Микроморфная солнечная батарея Pramac MCPH P7 (125 Вт, высоковольтная) около 100 x360 вот и входной билет. плюс еще все удвоить. под сотку проект скорее всего. Но это дилетантский взгляд. шесть видеокарт для блока управления на нейронной сети чего стоят )