随着物联网的触角延伸到各个领域,在很多野外业务场景建设中,常常部署在无市电、无公网、长距离的地区,采用就地供电保障+无线通信覆盖成为了新的建设手段,这种业务场景下,就地光伏发电成为了常用的供电保障手段。
微源光伏储能系统通常有光伏组件、光伏逆变器、储能组件、储能逆变器、交直流逆变器等组成。如下图所示,光伏组件分组连接后经MPPT控制单元接入直流母线,储能电池经双向DC/DC变换器接入直流母线。储能电池系统作为主电源,在白天光照充足情况下,由光伏发电单元给负载供电,同时为储能系统充电,当储能系统电池达到预设上限值时,储能DC/DC双向变换器处于待机状态;在晚上等光照条件差的情况下,光伏发电单元出力不足或为零,此时储能系统放电满足负载功率需求,当储能电池长时间放电到预设下限值时,储能DC/DC双向变换器处于待机状态。在以上过程中,储能系统始终需维持直流母线电压稳定。

在考虑到微源光伏储能系统部署在野外,维运相对困难,常常将其组件化,整个储能及供电系统将采用恒温一体化机柜方式部署,储能系统里的电芯、储能电池模块、电池组件均是要进行实时监控,为了提高光伏组件的发电效率,除了施工安装是综合考虑光伏阵列的方位角和倾斜角、防风沙、防盐雾、防雷等需求,基于维运需要,会增加光伏阵列自动清扫装置提供光伏组件发电效率。光伏阵列自动清扫装置分为单排清洁技术和跨排清洁技术,均需要按项目需要定制,其自带光伏发电机储能系统,并可全天候24小时工作,由远程智能平台控制,无需人工到场。
在物联平台中,光伏储能系统作为一个子模块直接接入平台或基于边缘网关接入平台,光伏储能系统自身提供可视化的参数设置和运行状态显示界面,与逆变器、MPPT控制器、储能DC/DC双向变流器的控制器通信,获取实时运行状态数据,并下发运行控制参数。同时,实时获取电池管理系统(BMS)、温湿度监测模块、光伏阵列清扫装置的状态数据。光伏储能系统作为本地监控,具备预警、告警、故障的事件的存储能力,并将光储供电系统的运行数据和状态实时上传远程管控平台。
当前光伏组件技术相对成熟,价格透明,针对一个项目来说,其选配主要考虑光伏发电容量要求+容量相匹配MPPT控制器。通常来说,光伏发电容量=用电负荷*日用电时长*超配或冗余系数/(年最低日照时长*组件损耗系数*逆变器转换率),举例:用电负荷100W,日用电12小时,超配系数1.2,最低日照时长4小时,组件损耗系数0.85,逆变器转换率0.95,则光伏发电容量=0.1KW*12h*1.2/(4h*0.85*0.95)=0.45kWp。选择50W的光伏组件,选配一台0.5kW MPPT控制器,控制器直流输入由2个组串组成的光伏阵列,每个组串含5个光伏组件,即采用2并5串,其峰值满足共0.5KWp。
鉴于野外作业,考虑光伏板2.5元/W,光伏架按800元/kWp(仅举例),MPPT控制器按1200元/kWp(仅举例),光伏施工3元/W,则(2.5+3)元/W*500W+0.5kWp*(800元/kWp+1200元/kWp),约3750元。可见不是简单粗暴的100W*X元/W的进行估价,需要基于项目用电要求计算出发电容量来估算。如果需要业务需要有光伏阵列自动清扫装置,还需加上其价格。
光储系统的储能电池选型类型较多,针对不同的应用场景及客户要求、性价比等考虑,会有不同的选择。但通常的储能能量要求计算应该是近似的,蓄电池能量=负载平均功率*备电时长/(最差工况下蓄电池衰减系数*蓄电池放电深度).举例:负载平均功率100W,备电时长48小时,最差工况下蓄电池衰减系数0.85,蓄电池放电深度90%,则0.1kW*48h/(0.85*0.9),约6.27kWh.不同的电芯选择及电池模组特殊设计,加上散热、加热等温控处理以及远程监控需要,会造就差异很大的储能配置报价,仅举例,单价3500元/kWh,储能施工估价8000元+50元/kWh,约6.27kWh*3500元/kWh+8000元+50元/kWh*6.27kWh,约30258.5元。
同时针对物联系统本身用配电,鉴于能耗应用需要,也可以通过智能供电调度,对视频设备、传感设备、通信设备、大屏设备、空调等设备供电自动监控,以达到节能、有效地延长设备的寿命和方便管理维护的作用,各个设备的供电通过可控固态继电器、电源控制器等供电,平台通过业务要求设置联动策略实现各个设备供电自动化供断电控制。