6kW حل تخصيص موارد نظام تخزين الطاقة السكنيCE

1. نظرة عامة على الحل ومبادئ التصميم

1.1 تحديد موقع النظام

ينطبق هذا الحل على نظام تخزين طاقة سكني أحادي الطور قياسي 6kW، مناسب لسيناريوهات استهلاك الطاقة أحادية الطور 220VCE للمباني السكنية الحضرية والريفية. ويحقق بشكل أساسي استهلاك الطاقة الكهروضوئية، وتحسين الطاقة في أوقات الذروة والوادي للشبكة، وإمداد الطاقة الاحتياطية الطارئة عند انقطاع الكهرباء. CEمع التركيز على الأهداف الأساسية المتمثلة في التكيف المستقر، والسلامة والامتثالCE، والمطابقة الدقيقة للمواردCEز، وقابلية التوسع المعيارية، تركز هذه المخطط على التخصيص الشامل للموارد العلميةCE دون حساب الفوائد، ليكون بمثابة وثيقة تنفيذ وتكوين تقنية بحتة. يدعم النظام كلاً من وضعي التشغيل المتصل بالشبكة وOff-Grid المزدوج، مما يتكيف مع سيناريوهات استهلاك الطاقة السكنية المختلفةCE بما في ذلك الاستخدام الذاتي اليومي، والنسخ الاحتياطي للطاقة في حالات الطوارئ، والتحكم المستقل في الطاقة. وهو يتوافق مع المعايير الوطنية والصناعيةالمعايير الدولية مثل T/CEC 5113—2025 مواصفات تصميم نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية السكني، وGB/T 34131 وGB/T 36276.

1.2 مبادئ التصميم الأساسية

• مبدأ مطابقة الطاقة والقدرة: تتوافق قدرة الخرج المقدرة 6kW مع ذروة الحمل التقليدية لكهرباء المنزل. يتم تكييف سعة البطارية وقدرة العاكس وقدرة الإدخال الكهروضوئية بدقة لتجنب هدر الطاقة الزائدة وعدم كفاية قدرة تحمل الحمل.
• السلامة والامتثالCE مبدأ الأولوية: جميع المعدات والتوصيلات الكهربائية وتكوينات الحماية تتوافق مع مواصفات السلامة الكهربائية السكنية، ومجهزة بآليات حماية متعددة للتكيف مع بيئات التركيب السكنية المغلقة والقريبة من البشر.
• مبدأ التكيف المكثف للمواردCE: يتم تكوين اختيار المعدات، واشغال السباCE، ومواصفات الكابلات وملحقات الحمايةESS حسب الطلب، بما يوازن بين تكلفة التنفيذ القابلة للتحكم، وسهولة التركيب، وبساطة التشغيل والصيانة لاحقًاCE.
• مبدأ القابلية للتوسع والتوافق: اعتماد بنية معدات معيارية مع واجهات احتياطية للطاقة وتوسيع السعةCEللتكيف مع متطلبات الترقية المستقبلية مثل توسيع الأحمال، وزيادة مصفوفة الطاقة الكهروضوئية، والربط الشبكي VPP.

2. البنية العامة للنظام

يتكون نظام تخزين الطاقة السكني 6kW من ست وحدات مستقلة ومتعاونة: وحدة إدخال الطاقة الكهروضوئية، ووحدة عاكس تخزين الطاقة، ووحدة بطارية تخزين الطاقة، ووحدة حماية توزيع الطاقة، ووحدة الحماية الأمنية، ووحدة المراقبة والتشغيل والصيانCE. وهو يشكل نظام تخزين طاقة سكني متكامل يغطي توليد الطاقة وتخزينها وتزويدها وحمايتها، دون تكوين زائدأيون أو فجوة في التكوين، تلبي بالكامل المتطلبات التشغيلية للقدرة المقدرة 6kW.

منطق تشغيل النظام: يحوّل المصفوف الكهروضوئي الطاقة الضوئية إلى طاقة تيار مستمر خلال النهار، Whيتم إدخالها إلى آلة تخزين الطاقة المتكاملة. تقوم بتزويد الطاقة للأحمال المنزلية في الوقت الفعلي بشكل تفضيلي، ويتم تخزين الطاقة ESS في بطارية تخزين الطاقة. Whعندما لا توجد طاقة كهروضوئية أو خلال ذروة استهلاك الطاقة ليلاً، تُطلق البطارية الطاقة، Whيتم تثبيتها وعكسها بواسطة العاكس إلىأحمال التغذية. في حالة انقطاع طاقة الشبكة، يتحول النظام تلقائيًا إلى وضع الطوارئ Off-Grid لضمان إمداد طاقة غير منقطع للأحمال الرئيسية.

3. التخصيص الدقيق للمواردCE للمعدات الأساسية (التركيز الأساسي)

3.1 تكوين عاكس تخزين الطاقة المتكامل (وحدة الطاقة الأساسية)

باعتبارها معدات تنظيم الطاقة الأساسية في النظام، يتم مطابقة تخزين الطاقة عالي الجهد أحادي الطور Hybrid Inverter بدقة مع قدرة الخرج المقدرة 6kW، بما يتلاءم مع شبكة الكهرباء المترددة 220V السكنية والأحمال. فيما يلي معلمات التكوين المحددة ومتطلبات المواردCE:

• المعايير المقدرة: قدرة الخرج المقدرة 6kW (6KVA)، وأقصى قدرة إدخال كهروضوئية 7kW، مع حجز مساحة توسعةCE لمصفوفات الطاقة الكهروضوئية السكنية التقليدية. جهد الخرج هو 220V/50Hz تيار متردد بتردد الطاقة، متوافق مع جميع الأحمال الكهربائية المنزلية المدنية.
• أوضاع التشغيل: دعم ثلاثة أوضاع أساسية: التوليد الذاتي والاستهلاك الذاتي المتصل بالشبكة، وتقليص الذروة وملء الوادي، وOff-Grid النسخ الاحتياطي للطاقة في حالات الطوارئ. يحقق تبديلاً سلساًESS أثناء انقطاع طاقة الشبكة بزمن تبديل ≤10ms دون انقطاع PERC.
• التكوين الوظيفي الأساسي: حماية قوس AFCI مدمجة، وحماية الإغلاق السريع ووحدة تتبع الطاقة القصوى MPPT، بكفاءة تتبع MPPT ≥99% وكفاءة تحويل للجهاز بالكامل ≥97%. يدعم تصحيح المعلمات عن بُعد، ومراقبة حالة التشغيل في الوقت الفعلي وترقية البرنامج، ومتوافق مع تكييف جدولة شبكة VPP.
• مواصفات المعدات: تصميم متكامل مثبت على الحائط للاستخدام المنزلي، صغير الحجم ومنخفض الضوضاء، مناسب للتركيب على الجدران الداخلية والخارجية. مقاوم للغبار والرطوبة، ويتكيف مع بيئات المعيشة السكنية دون موارد إضافية لغرفة الماكيناتCE.

3.2 تكوين وحدة بطارية تخزين الطاقة (وحدة تخزين الطاقة)

بالاقتران مع قدرة تكييف طاقة الخرج البالغة 6kW، ومعايير السلامة السكنية ومتطلبات مدة استهلاك الطاقة اليومية، تُفضَّل بطاريات تخزين الطاقة من فوسفات حديد الليثيوم (LFP)، التي تتميز بعمر دورة طويل ودرجة أمان عالية وكثافة طاقة مستقرة، بما يتوافق تمامًا مع المعايير الوطنية لبطاريات تخزين الطاقة السكنية. وباعتماد تصميم معياري متراكم، فإن التكوين القياسي هو سعة تخزين طاقة تبلغ 15kWh، أما الـسعة مطابقة مثالية لـ 6kW من الطاقة. وهي تدعم إمدادًا مستمرًا بالطاقة بكامل القدرة لأكثر من 2.5 ساعة، وإمدادًا ليليًا بالطاقة للأحمال المنزلية الأساسية لمدة 8-12 ساعة.

• معلمات البطارية الأساسية: بنية نظام عالي الجهد بسعة مقدرة لمجموعة واحدة تبلغ 15kWh. يقوم نظام إدارة البطارية الذكي BMS المدمج بمراقبة فورية لحالة الجهد، ودرجة الحرارة، والتيار، وحالة الشحن (SOC) لجميع الخلاياCE، مع ست وظائف حماية مستقلة: الحماية من الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والتيار الزائد، والدائرة القصيرة، ودرجة الحرارة المرتفعة، ودرجة الحرارة المنخفضة.
• تكوين قابلية التكيف: متوافق بدقة مع عاكس 6kW، ويتكيف الحد الأقصى لتيار الشحن والتفريغ المستمر مع قدرة الجهاز الإجمالية بكفاءة شحن وتفريغ ≥96%. يدعم التوسع المتوازي المعياري، مع سعة قابلة للتوسيع من 20-50kWh عبر تراكب وحدات البطارية وفقًا لمتطلبات استهلاك الطاقة المستقبلية.
• السلامة والقدرة على التكيف البيئي: لا يوجد خطر الانفلات الحراري، مما يدعم التشغيل على نطاق واسع من درجات الحرارة من -20℃ إلى 60℃، ومناسب لمعظم البيئات المناخية في الصين. يغطي الهيكل المكدس مساحة منتظمة بقدرة تحمل موحدة، ولا يتطلب تعزيزًا إضافيًا لقاعدة التركيب.

3.3 تكوين مدخلات المصفوفة الكهروضوئية (وحدة جمع الطاقة)

استنادًا إلى سعة تحمل الحد الأقصى للإدخال الكهروضوئي للعاكس البالغة 7kW، يتم تكوين موارد الوحدة الكهروضوئيةCE بدقة لتجنب الهدر الزائد في مدخلات العاكس وعدم كفاية كفاءة شحن النظام. التكوين المحدد كما يلي:

• اختيار الوحدات: يتم اعتماد وحدات كهروضوئية من السيليكون أحادي البلورة عالية الكفاءة بقدرة وحدة واحدة تبلغ 550 واط وكفاءة تحويل للوحدة الواحدة ≥21%. وهي مناسبة لتركيب الأسطح السكنية مع مقاومة قوية للرياح والبرد والعوامل الجويةCE.
• تكوين القدرة والكمية: تبلغ القدرة الإجمالية المركبة 6.6kW، وتتكون من 12 وحدة بقدرة 550 واط لكل منها، مما يتوافق مع الحد الأقصى للإدخال البالغ 7kW للعاكس ويزيد من كفاءة العاكس إلى أقصى حد MPPT.
• موارد التركيبCE التكوين: مناسب للأسطح المواجهة للجنوب في المباني السكنية التقليدية بزاوية تركيب 25°، مما يتوافق مع زاوية الضوء في معظم مناطق الصين لزيادة مدة توليد الطاقة اليومية بفعالية. تبلغ مساحة السطح الإجمالية المشغولة حوالي 27㎡ دون شغل مساحة أرضيةCE، مما يحقق أقصى استفادة من المواردCE.
• ملحقات مساعدةESS: مجهزة بحوامل ألمنيوم خاصة للطاقة الكهروضوئية، وكابلات DC مخصصة للطاقة الكهروضوئية، وموصلات مقاومة للماء للوحدات. الحوامل مقاومة للتآكل والصدأ للتشغيل الخارجي طويل الأمد.

4. تكوين الموارد الكهربائية الداعمةCE

4.1 تكوين نظام توزيع الطاقة

يتم تكوين صندوق توزيع متكامل مخصص للخلايا الكهروضوئية السكنية مع تخزين الطاقة لتلبية متطلبات توزيع الطاقة AC و DC لنظام 6kW، مما يحقق الحماية الهرمية وتفريع الدوائر لـ Whole machine مع تكوين المواصفات حسب الطلب وعدم وجود ملحقات زائدةESS:

• جزء توزيع طاقة التيار المستمر: مجهز بقاطع دائرة تيار مستمر كهروضوئي خاص ووحدة حماية ضد التوصيل العكسي لمنع النقل العكسي للطاقة من المصفوفات الكهروضوئية وحماية منفذ إدخال العاكس.
• جزء توزيع طاقة التيار المتردد: مزود بقاطع دائرة مرتبط بالشبكة، وقاطع دائرة تفريع الحمل ووحدة حماية من التسرب لحماية طرف الشبكة وطرف المعدات وطرف حمل المستخدم بشكل هرمي، مما يزيل مخاطر التحميل الزائد والتسرب والدائرة القصيرة.
• وحدة التبديل المتصلة بالشبكة: مفتاح تلقائي ذكي مدمج متصل بالشبكة/Off-Grid لتحديد حالة طاقة الشبكة والتبديل بين أوضاع التشغيل بسلاسة لضمان استمرارية إمداد الطاقة.

4.2 تكوين موارد الكابلات

يتم اختيار الكابلات بدقة وفقًا لأقصى تيار تشغيل لنظام 6kW، مع مراعاة أمان الحمل الحالي وانخفاض الجهد المتوافق ومقاومة الأحوال الجويةCE، مع تكوين دقيق حسب السيناريو:

• كابل التيار المستمر للطاقة الكهروضوئية: يتم اعتماد كابل كهروضوئي خاص مقاوم للهب PV1-F 1*4mm²، مقاوم لدرجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة وللتقادم، ومناسب للتمديد الخارجي المكشوف. يلبي الحد الأقصى لاحتياج الحمل الحالي للتيار المستمر لمدخل كهروضوئي 7kW ويتجنب تسخين الخط والانخفاض المفرط في الجهد.
• كابل توصيل البطارية: يتم اعتماد كابل طاقة عالي الجهد مقاوم للهب للتكيف مع حالة العمل عالية التيار لشحن وتفريغ البطارية، مع مقاومة للأكسدةCE ومقاومة داخلية منخفضةCE لتقليلCE فقدان الطاقة.
• كابل خرج التيار المتردد: يتم اعتماد كابل نحاسي قلبه بمعيار وطني BV 6mm²، ليتلاءم مع متطلبات حمل تيار خرج التيار المتردد بكامل الطاقة لـ 6kW ويلبي معايير السلامة للتمديد الداخلي المخفيCE.
• كابل التأريض: مزود بشكل موحد بكابل تأريض خاص ثنائي اللون أصفر-أخضر لتحقيق تأريض كامل النقاط لـWhالجهاز بالكامل والبطارية والدعامة وصندوق التوزيع.

5. مساحةCE وتهيئة موارد التركيبCE

5.1 متطلبات مساحة التركيبCE

• مساحة الوحدة الكهروضوئيةCE: منطقة سطح مستوية ومواجهة للجنوب بمساحة ≥27㎡ دون أي عوائق لضمان كفاءة تجميع الضوء.
• مساحة معدات تخزين الطاقةCE: منطقة داخلية باردة وجافة (مرآب، غرفة تخزين، شرفة معدات) مع حوض سبا أرضي/جداري عاديCE بمساحة محجوزة ≥1.2م×0.8م. لا يُسمح بوجود مواد قابلة للاشتعال والانفجار في منطقة التركيب مع تهوية جيدة.
• تبديد الحرارة SpaCE الحجز: يتم ترك فجوة لتبديد الحرارة ≥30 سم حول العاكس وحزمة البطارية لضمان تبديد الحرارة وتجنب انخفاض الكفاءة بسبب ارتفاع درجة الحرارة وacCEالشيخوخة المتسارعة.

5.2 متطلبات بيئة التركيب

• درجة الحرارة المحيطة: -10℃~50℃، مع تجنب التعرض المباشر لأشعة الشمس لفترات طويلة، والغمر في مياه الأمطار، وبيئة التكاثف الرطبة.
• قاعدة التركيب: قدرة تحمل الجدار ≥50 كجم/م²، أرضية مستوية وصلبة دون مخاطر هبوط أو ارتخاء.
• البيئة الكهرومغناطيسية: الابتعاد عن المعدات الكهرومغناطيسية عالية القدرة ومعدات التداخل عالي الترددCE لضمان إشارات نظام مستقرة.

6. موارد الحماية الأمنيةCE التكوين

6.1 الحماية الأمنية الكهربائية

تم بناء نظام حماية كهربائية ثلاثي المستويات لتغطية الحماية الأمنية للمعدات والخطوط والأحمال بشكل كامل:

• الحماية الأولية: الحماية الأصلية للمعدات. تم تجهيز العاكس والبطارية بحماية مدمجة ضد الجهد الزائد والتيار الزائد والدائرة القصيرة والتحكم في درجة الحرارة، مع الإيقاف التلقائي والقفل الذاتي في حالة الأعطال.
• الحماية الثانوية: حماية طرف توزيع الطاقة. صندوق التوزيع مزود بقواطع الدائرة وواقيات التسرب ووحدات الحماية من الصواعق لتحقيق القطع السريع لأعطال الدائرة.
• الحماية الثالثية: حماية التأريض. نظام Whole مؤرض بشكل موثوق بمقاومة تأريض CE ≤4Ω للقضاء على مخاطر الكهرباء الساكنة والتسرب الكهربائي والحث الصاعق.

6.2 البيئة والحماية من الحرائق

• تصل المعدات إلى درجة الحماية من الغبار والرطوبة IP65، مما يتلاءم مع البيئات السكنية المتربة والرطبة قليلاً. الوحدات الكهروضوئية الخارجية مقاومة للرياح والماء والتآكل.
• منطقة التركيب مجهزة بطفايات حريق مسحوق جاف، مع عدم تخزين مواد قابلة للاشتعال والانفجار ومساحة محجوزة لعمليات مكافحة الحرائق CE.
• النظام مزود بوظائف إنذار صوتي وضوئي للأعطال وإنذار دفع عن بُعد لتغذية الحالة غير الطبيعية في الوقت الفعلي.

7. المراقبة والصيانة التشغيليةCE المواردCE التكوين

7.1 تكوين المراقبة الذكية

يحتوي النظام على وحدة مراقبة ذكية مدمجة، تدعم الاتصال بشبكة WiFi/الشبكة السلكية، ومتوافقة مع تطبيق الهاتف المحمول ومنصة إدارة السحابة الحاسوبية. يمكنها مراقبة البيانات الأساسية في الوقت الفعلي مثل توليد الطاقة الكهروضوئية، وحالة شحن البطارية SOC، وقدرة الشحن والتفريغ، واستهلاك طاقة الحمل، وحالة الشبكة، كما تدعم تخزين البيانات والاستعلام التاريخي وسجلات الإنذار غير الطبيعي.

7.2 التشغيل والصيانةCE تكوين المواردCE

• التشغيل والصيانة اليوميةCE: تصميم معدات معياري بدون مستهلكات معقدة. تشمل الصيانة اليوميةCE فقط تنظيف الوحدات الكهروضوئية، والتحقق من حالة إحكام تثبيت الخطوط، وعرض معلمات تشغيل المعدات، بتشغيل بسيط.
• صيانة الأعطالCE: دعم التشخيص عن بُعد للأعطال، وإعادة تعيين المعلمات وترقية البرنامج، مما يتجنب الفك والتركيب المتكرر في الموقع ويقلل من تكلفة وصعوبة الصيانة.
• حجز قطع الغيار: مزود بموصلات مقاومة للماء خاصة، وقواطع دائرة احتياطية، وموصلات كابلات وغيرها من الأجزاء المعرضة للتلف لتلبية متطلبات الاستبدال والصيانة لاحقًا.

8. ملخص تكوين النظام

جميع تكوينات مواردCE لنظام تخزين الطاقة السكني هذا بقدرة 6kW كيلوواط متطابقة بدقة حول المعلمات الأساسية المتمثلة في قدرة خرج مقدرة 6kW كيلوواط، وسعة تخزين طاقة قياسية 15kWh كيلوواط ساعة، وأقصى دخل كهروضوئي 7kW كيلوواط. وهو يحقق التخصيص الأمثل للمواردCE بجميع الأبعاد بما يغطي المعدات الأساسية، والمرافق الكهربائية الداعمة، ومساحة التركيبCE، والحماية الأمنية، والتشغيل والصيانة الذكيةnCE. لا يعاني نظام Whole من عدم تطابق في الطاقة والسعة، ولا من هدر في الموارد CE الاحتياطية، ولا من فجوة في إعدادات السلامة. وهو يتكيف تمامًا مع استهلاك الطاقة اليومي المنزلي، والنسخ الاحتياطي للطاقة في حالات الطوارئ، وسيناريوهات تخزين الطاقة للاستخدام الذاتي للطاقة الكهروضوئية CE، ويحتفظ بقدرات التوسع المعياري لتلبية متطلبات توسيع الأحمال المستقبلية وترقية الوظائف، بما يتوافق مع المتطلبات الأساسية للتشغيل الآمن والمتوافق والمستقر على المدى الطويلtion من نظام تخزين الطاقة السكنيEMS.