Предисловие
Солнечная электростанция какой мощности должна быть установлена в моем доме?
Это первая проблема, с которой столкнется каждая семья, рассматривающая возможность установки солнечных батарей. Установка слишком большой установки — это пустая трата денег, а установка слишком маленькой — недостаточно. В интернете часто можно найти ответ: «5 кВт достаточно для типичной семьи», но в реальности все гораздо сложнее.
В обеих семьях по три человека, но г-н Чжан в Пекине платит 500 юаней в месяц за электроэнергию, а семья г-жи Ли — 1500 юаней в месяц. Потребляемая мощность их фотоэлектрических систем явно различается. Аналогично, система мощностью 5 кВт может генерировать 7000 кВт·ч электроэнергии в год в Тибете, но только 4500 кВт·ч в Сычуаньской котловине — почти вдвое больше.
Эта статья поможет решить данную проблему. Я начну с объяснения основных принципов расчета электроэнергии и шаг за шагом проведу вас через процесс определения точной потребности вашей системы электроснабжения в вашем доме. Содержание может показаться немного техническим, но после прочтения вы будете знать, как рассчитать затраты для вашего дома.
I. Единицы измерения мощности: В чем разница между кВт и кВт·ч?
Прежде чем обсуждать, как это рассчитать, давайте проясним несколько основных понятий. Многие путают кВт и кВт·ч, считая их похожими, но на самом деле это совершенно разные вещи.
кВт — это единица мощности, представляющая собой мгновенную способность потребления электроэнергии. Можно представить это как «какую силу». Например, кондиционер с маркировкой мощности 1,5 кВт означает, что он может потреблять 1,5 киловатт-часа электроэнергии в секунду во время работы.
кВт·ч — это единица измерения электроэнергии, которая представляет собой общее количество электроэнергии, потребленной за определенный период времени. Можно представить это как «количество выполненной работы». Например, если кондиционер работает один час, он потребляет 1,5 киловатт-часа (1,5 кВт × 1 час = 1,5 кВт·ч).
Обозначение мощности «450 Вт» на солнечной панели указывает на ее максимальную выходную мощность в стандартных условиях тестирования. Фактическая почасовая выработка электроэнергии зависит от интенсивности солнечного света. Обозначение мощности «5 кВт» на инверторе указывает на максимальную суммарную мощность электроприборов, которые он может питать; превышение этого значения приведет к срабатыванию автоматического выключателя.
Запомните это соотношение: Электричество = Мощность × Время. Прибор мощностью 3 кВт, используемый в течение 2 часов, потребляет 6 киловатт-часов (3 кВт × 2 ч = 6 кВт·ч). Система мощностью 5 кВт вырабатывает 5 киловатт-часов (5 кВт × 1 ч = 5 кВт·ч) электроэнергии за 1 час.
2. Рассчитайте ежемесячное потребление электроэнергии вашей семьей.
Теперь, когда мы разобрались с основными понятиями, давайте перейдем к самим расчетам. Первый шаг — выяснить, сколько электроэнергии потребляет ваше домохозяйство каждый месяц.
Самый точный способ — проверить свой счет за электроэнергию. В большинстве счетов теперь указывается «Потребление электроэнергии за последние 12 месяцев», что позволяет увидеть данные за каждый месяц. Найдите месяц с самым высоким счетом за электроэнергию; это ваш пиковый месяц. Используйте эту цифру для наиболее точного расчета.
Если у вас нет под рукой счета за электроэнергию, вы все равно можете оценить ее приблизительно. Среднее ежемесячное потребление электроэнергии в городской китайской семье составляет от 200 до 400 киловатт-часов, но эта цифра сильно варьируется. Семья из трех человек, которая редко пользуется кондиционером, может потреблять всего около 150 киловатт-часов в месяц; семья из четырех человек, которая часто пользуется кондиционером, может потреблять более 600 киловатт-часов в месяц.
Как можно получить более точные оценки? Вот вам справочная информация:
Потребление электроэнергии основными бытовыми приборами примерно следующее: холодильники потребляют от 1 до 2 киловатт-часов в день, что составляет от 400 до 600 киловатт-часов в год; освещение и розетки потребляют от 1 до 3 киловатт-часов в день; кондиционеры являются крупнейшими потребителями электроэнергии: кондиционер мощностью 1,5 лошадиных силы потребляет около 1,5 киловатт-часов в час, а летом — 12 киловатт-часов за 8 часов; электрические водонагреватели нагревают воду примерно за 2–3 киловатт-часа за одно использование, потребляя около 5 киловатт-часов в день при использовании два раза в день; стиральные машины, телевизоры и рисоварки вместе потребляют около 2–3 киловатт-часов в день.
В сумме все эти данные показывают, что типичная семья из трех человек потребляет около 10-15 киловатт-часов электроэнергии в день, что является нормой для потребления от 300 до 450 киловатт-часов в месяц. Если у вас большой дом, подвал, водонагреватель, центральное кондиционирование и т. д., ваше потребление электроэнергии будет значительно выше.
3. Рассчитайте, сколько электроэнергии требуется вашему домохозяйству каждый день.
Теперь, когда нам известно общее месячное потребление электроэнергии, следующим шагом будет его перевод в суточное потребление, поскольку выработка солнечной энергии рассчитывается ежедневно.
Разделите ваше ежемесячное потребление электроэнергии на 30, чтобы получить среднесуточное потребление электроэнергии. Например, если ваше домохозяйство потребляет 400 кВт·ч в месяц, то ваше среднесуточное потребление электроэнергии составит около 13,3 кВт·ч.
Однако здесь есть важная проблема: время выработки солнечной энергии не обязательно совпадает со временем потребления электроэнергии. Солнечные панели вырабатывают электроэнергию днем, но не работают ночью. Между тем, пиковое потребление электроэнергии в большинстве домохозяйств приходится именно на вечер — когда люди возвращаются домой с работы, готовят еду, включают кондиционер и смотрят телевизор, постепенно выключая его только после 22:00.
Это связано с концепцией «коэффициента самопотребления». Чем выше коэффициент самопотребления, тем больше электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, потребляется вашим домохозяйством, и тем меньше электроэнергии продается в сеть. Однако с экономической точки зрения самопотребление более выгодно, чем продажа электроэнергии, поскольку цены на электроэнергию для жилых домов обычно выше, чем цены на продажу электроэнергии.
Допустим, ваше домохозяйство потребляет в среднем 13 кВт·ч электроэнергии в день, при этом 70% используется ночью (с 18:00 до 9:00, всего 15 часов) и 30% — днем. Если вы не установите систему хранения энергии, вы можете использовать 4 кВт·ч электроэнергии в течение дня, и вам потребуется покупать или продавать электроэнергию из сети, чтобы компенсировать оставшиеся 9 кВт·ч.
Ситуация меняется, если установить накопители энергии. Электроэнергия, вырабатываемая солнечными батареями в течение дня, накапливается в батареях и затем используется ночью. Это увеличивает коэффициент самопотребления до более чем 80%.
Как рассчитывается суточная выработка электроэнергии? Как правило, каждый киловатт фотоэлектрических панелей в большинстве регионов Китая может генерировать в среднем от 4 до 5 кВт·ч электроэнергии в день. В солнечных регионах, таких как Тибет и Синьцзян, этот показатель может достигать 6-7 кВт·ч, в то время как в дождливых регионах, таких как Сычуаньская котловина и Гуйчжоу, он может составлять всего около 3 кВт·ч.
IV. Определите схему конфигурации системы.
Как определить мощность системы на критическом этапе, исходя из потребления электроэнергии?
Начнём с основного правила: для большинства домохозяйств наиболее распространённый диапазон мощности электросети составляет от 5 до 10 кВт. Мощность ниже 3 кВт обычно подходит только для квартир с очень низким потреблением электроэнергии или в качестве вспомогательного источника питания; мощность выше 10 кВт нерентабельна, если только ваш дом не очень большой или ваше потребление электроэнергии исключительно высокое.
Для каких типов домохозяйств подходит система мощностью 5 кВт? Для домохозяйств со средним ежемесячным потреблением электроэнергии около 300 кВт·ч, или около 10 кВт·ч в день. Фотоэлектрическая панель мощностью 5 кВт может генерировать примерно от 5500 до 6000 кВт·ч электроэнергии в год в большинстве регионов, в среднем от 450 до 500 кВт·ч в месяц. Как правило, этого количества электроэнергии достаточно для удовлетворения потребностей большинства обычных домохозяйств.
Система мощностью 8 кВт подходит для домохозяйств с ежемесячным потреблением электроэнергии от 400 до 500 кВт·ч. В большинстве регионов система мощностью 8 кВт вырабатывает примерно от 8000 до 9500 кВт·ч в год, чего достаточно для покрытия всего потребления электроэнергии типичного домохозяйства, а излишки можно продавать обратно в сеть. Такая конфигурация подходит для домохозяйств, состоящих из трех поколений, или семей с центральным кондиционированием воздуха.
Система мощностью 10 кВт подходит для домохозяйств с ежемесячным потреблением электроэнергии более 500 кВт·ч, а также для тех, кто проживает в виллах или домах, построенных собственными силами. Система мощностью 10 кВт генерирует более 10 000 кВт·ч в год, что практически покрывает годовое потребление электроэнергии почти любого домохозяйства. Однако первоначальные затраты на установку значительно выше, а срок окупаемости дольше.
Еще одно важное понятие — коэффициент мощности. Коэффициент мощности — это отношение общей мощности фотоэлектрических панелей к мощности инвертора. Например, если установить фотоэлектрические панели мощностью 8 кВт и инвертор мощностью 6 кВт, коэффициент мощности составит 1,33. Разумный коэффициент мощности может повысить общую эффективность системы, поскольку инвертор наиболее эффективен при мощности от 90% до 100%. В отрасли обычно рекомендуют коэффициент мощности от 1,1 до 1,3.
V. Учитывайте будущие потребности и особые обстоятельства.
После расчета базовой конфигурации необходимо учесть ряд дополнительных факторов.
Во-первых, учтите ожидаемое увеличение потребления электроэнергии. Сейчас в вашей семье три человека, но задумывались ли вы о появлении второго ребенка? Приедут ли к вам погостить пожилые родственники? Планируете ли вы в будущем приобрести новый электромобиль и нуждаться в зарядной станции? Все эти факторы приведут к увеличению потребления электроэнергии. Как правило, рекомендуется оставлять запас в 15-30% при расчете потребляемой мощности. Например, если вы рассчитали, что вам нужно 6 кВт, то безопаснее выбрать систему мощностью 7-8 кВт.
Во-вторых, важны местные климатические условия. В таких местах, как Хайнань и Гуандун, где круглый год много солнечного света, эффективность фотоэлектрической генерации высока, и установленную мощность можно соответствующим образом снизить. В таких регионах, как Сычуаньская котловина и Гуйчжоу, больше облачных и дождливых дней, что требует увеличения установленной мощности для компенсации. В таких местах, как Тибет, Синьцзян и Цинхай, имеется отличное количество солнечного света, поэтому установленную мощность можно соответствующим образом снизить.
Далее следует вопрос установки. Площадь крыши определяет максимальное количество солнечных панелей, которые можно установить. Стандартная солнечная панель мощностью 550 Вт занимает примерно 2,2 квадратных метра, поэтому для системы мощностью 10 кВт потребуется от 18 до 20 панелей. С учетом кронштейнов и монтажных каналов потребуется около 50-60 квадратных метров полезной площади крыши. Если площадь вашей крыши ограничена, вам может потребоваться выбрать высокоэффективные модули для увеличения выработки электроэнергии на единицу площади.
Также необходимо решить, какую систему выбрать: подключенную к сети или автономную. Для обычных городских домохозяйств со стабильной местной электросетью, главной целью которых является экономия на счетах за электроэнергию, достаточно системы, подключенной к сети. Для отдаленных районов, частых отключений электроэнергии или тех, кто хочет полностью отключиться от сети, необходима автономная или гибридная система, а также аккумуляторные батареи достаточно большой емкости.
Заключение
После всех этих расчетов у вас должно появиться общее представление о том, какой мощности солнечная энергетическая система вам нужна для вашего дома.
Вкратце: во-первых, проверьте свой счет за электроэнергию, чтобы понять, сколько электроэнергии вы потребляете в месяц; во-вторых, рассчитайте среднее суточное потребление электроэнергии и распределение потребления электроэнергии в разное время суток; в-третьих, определите мощность системы, исходя из местных условий солнечного света и ваших собственных потребностей; и в-четвертых, оставьте запас для будущего роста.
Если после всех расчетов вы все еще не уверены, вот простое эмпирическое правило: 5 кВт достаточно для среднестатистической городской семьи; от 8 до 10 кВт подойдет для виллы или большой квартиры; а 10 кВт — это минимум для семьи из трех поколений или семьи с центральным кондиционированием воздуха.
Установка солнечных панелей — это масштабное мероприятие, требующее тщательного планирования. Не поддавайтесь искушению выбрать дешевые варианты, которые не соответствуют вашим потребностям, и не стремитесь к высокой мощности, тратя деньги впустую. Прочитайте эту статью несколько раз или просто отправьте ее знающему человеку, чтобы он помог вам рассчитать затраты.
В конце концов, установка правильного варианта экономит деньги и экологична, в то время как установка неправильного варианта либо заставит вас пожалеть о недостатке, либо о переплате.
Пожалуйста, свяжитесь с Саймоном как можно скорее, чтобы обсудить ваш проект:
• WeChat: TY530643572
• Телефон: +86 137 1166 004
