随着物聯網的觸角延伸到各個領域,在很多野外業務場景建設中,常常部署在無市電、無公網、長距離的地區,采用就地供電保障+無線通信覆寫成為了新的建設手段,這種業務場景下,就地光伏發電成為了常用的供電保障手段。
微源光伏儲能系統通常有光伏元件、光伏逆變器、儲能元件、儲能逆變器、交直流逆變器等組成。如下圖所示,光伏元件分組連接配接後經MPPT控制單元接入直流母線,儲能電池經雙向DC/DC變換器接入直流母線。儲能電池系統作為主電源,在白天光照充足情況下,由光伏發電單元給負載供電,同時為儲能系統充電,當儲能系統電池達到預設上限值時,儲能DC/DC雙向變換器處于待機狀态;在晚上等光照條件差的情況下,光伏發電單元出力不足或為零,此時儲能系統放電滿足負載功率需求,當儲能電池長時間放電到預設下限值時,儲能DC/DC雙向變換器處于待機狀态。在以上過程中,儲能系統始終需維持直流母線電壓穩定。

在考慮到微源光伏儲能系統部署在野外,維運相對困難,常常将其元件化,整個儲能及供電系統将采用恒溫一體化機櫃方式部署,儲能系統裡的電芯、儲能電池子產品、電池元件均是要進行實時監控,為了提高光伏元件的發電效率,除了施工安裝是綜合考慮光伏陣列的方位角和傾斜角、防風沙、防鹽霧、防雷等需求,基于維運需要,會增加光伏陣列自動清掃裝置提供光伏元件發電效率。光伏陣列自動清掃裝置分為單排清潔技術和跨排清潔技術,均需要按項目需要定制,其自帶光伏發電機儲能系統,并可全天候24小時工作,由遠端智能平台控制,無需人工到場。
在物聯平台中,光伏儲能系統作為一個子子產品直接接入平台或基于邊緣網關接入平台,光伏儲能系統自身提供可視化的參數設定和運作狀态顯示界面,與逆變器、MPPT控制器、儲能DC/DC雙向變流器的控制器通信,擷取實時運作狀态資料,并下發運作控制參數。同時,實時擷取電池管理系統(BMS)、溫濕度監測子產品、光伏陣列清掃裝置的狀态資料。光伏儲能系統作為本地監控,具備預警、告警、故障的事件的存儲能力,并将光儲供電系統的運作資料和狀态實時上傳遠端管控平台。
目前光伏元件技術相對成熟,價格透明,針對一個項目來說,其選配主要考慮光伏發電容量要求+容量相比對MPPT控制器。通常來說,光伏發電容量=用電負荷*日用電時長*超配或備援系數/(年最低日照時長*元件損耗系數*逆變器轉換率),舉例:用電負荷100W,日用電12小時,超配系數1.2,最低日照時長4小時,元件損耗系數0.85,逆變器轉換率0.95,則光伏發電容量=0.1KW*12h*1.2/(4h*0.85*0.95)=0.45kWp。選擇50W的光伏元件,選配一台0.5kW MPPT控制器,控制器直流輸入由2個組串組成的光伏陣列,每個組串含5個光伏元件,即采用2并5串,其峰值滿足共0.5KWp。
鑒于野外作業,考慮光伏闆2.5元/W,光伏架按800元/kWp(僅舉例),MPPT控制器按1200元/kWp(僅舉例),光伏施工3元/W,則(2.5+3)元/W*500W+0.5kWp*(800元/kWp+1200元/kWp),約3750元。可見不是簡單粗暴的100W*X元/W的進行估價,需要基于項目用電要求計算出發電容量來估算。如果需要業務需要有光伏陣列自動清掃裝置,還需加上其價格。
光儲系統的儲能電池選型類型較多,針對不同的應用場景及客戶要求、成本效益等考慮,會有不同的選擇。但通常的儲能能量要求計算應該是近似的,蓄電池能量=負載平均功率*備電時長/(最差工況下蓄電池衰減系數*蓄電池放電深度).舉例:負載平均功率100W,備電時長48小時,最差工況下蓄電池衰減系數0.85,蓄電池放電深度90%,則0.1kW*48h/(0.85*0.9),約6.27kWh.不同的電芯選擇及電池模組特殊設計,加上散熱、加熱等溫控處理以及遠端監控需要,會造就差異很大的儲能配置報價,僅舉例,單價3500元/kWh,儲能施工估價8000元+50元/kWh,約6.27kWh*3500元/kWh+8000元+50元/kWh*6.27kWh,約30258.5元。
同時針對物聯系統本身用配電,鑒于能耗應用需要,也可以通過智能供電排程,對視訊裝置、傳感裝置、通信裝置、大屏裝置、空調等裝置供電自動監控,以達到節能、有效地延長裝置的壽命和友善管理維護的作用,各個裝置的供電通過可控固态繼電器、電源控制器等供電,平台通過業務要求設定關聯政策實作各個裝置供電自動化供斷電控制。