搭建小型太阳能供电系统供家庭网络设备及NAS使用

近几年光伏组件的价格降了很多,让我有了组建一个小型太阳能供电系统供家里24小时开机的网络设备及NAS使用的想法,恰巧手里有之前组给电动车用的磷酸铁锂电池闲置,组建系统也能利用上。

经过一段时间的折腾,陆续完善,总算搭建好。现在稳定运行100多天,家里的网络设备和NAS基本已脱离市电运行,只有在连接三四天以上阴雨天太阳能发电不足才会切换回市电供电,一旦太阳能发电满足供电需求,又会自动切换回太阳能供电,这个过程完全自动不需要人工干预。

介绍下系统的主要部件

  • 光伏板 200W*1 100W*3 共500W
  • 太阳能MPPT控制器 *1
  • 60V30AH磷酸铁锂电池*1
  • 1200W纯正弦波逆变器*1
  • DCDC隔离降压模块 36-75V转12V25A
  • ACDC电源12V12.5A 150W
  • DC双路自动切换模块

本文先介绍主要部件,选购这些部件还有很多坑要避免留待以后写。

光伏组件

我第一次购买是2块100W的二手拆机板,闲鱼购买,到手测试短路电流基本达标,没啥问题,后面又于淘宝陆续购买了一块200W和一块100W的,这两块是全新的,测试短路电流也达标,光伏组件购买总价为885元。

不同功率的光伏板也是可以串连的,但前提是要电流相近,要不整个系统的最大电流会受限于电流最小的那块。我购买的组件电流都在5a左右,串连起来使用实测并无问题。整套系统测得的最高功率为480W左右,是在一个雨后的睛天测得的。

MPPT控制器

淘宝上那些几十块钱的MPPT控制器其实都是PWM控制器,并无最大功率点追踪功能。如果想省心,建议还是买四五百块的,我购买的是聚友的Y2.0-45C,使用下来还行,其连网查看功能做的比较简陋,如果再给我一次选择的机会,我会购买其不带连网的版本省点钱。

此MPPT控制器购买费用594元。

电池

之前给家里的电动车组装的60V30AH的电池,因电池仓估算错误放不进去,又不想切割车架,此电池闲置。

使用的电芯为国轩30AH,组装时测试是足容的。将其用于太阳能是组装好一年多之后的事了,长时间闲置并没有使它出现问题。从开始使用它用于太阳能到现在也有半年了,也没有感觉到容量衰减,当然这个时间还短,我将继续观察。

因为当时是计划用于电动车上,这电池在组装时有点不计成本:

其中电芯为44元/个,60V需要20串买了20个,运费48元,共计928元

保护板为极空13~24串0.6A均衡电池60A持续电流的主动均衡板,328元

别的一些电池盒啥的之类的辅材也花了有100左右。

费用共计1354。

为了组这个电池还买了些工具,这些工具因为后来也能用到,就不计入电池成本了。

如果你电池就一个目的用于太阳能储能,不需要购买像我这样的智能保护板,买个100多的就可以了。

逆变器

腾达通1200W纯正弦波逆变器,测试是足功率的,各项保护也齐全,价格为520元。

感受这个逆变器的空载功率高了点,10W左右,凑合用吧。

DCDC隔离降压模块

最开始我是没想过要用这东西的,后面发现这类模块比较便宜,也都是大厂出品,安全性应该有所保证。

我使用的型号为华为GDE25S12B,36-75V输入,12V25A输出。30元

AC~DC电源适配器

这个是用于在太阳能供电不足时切换回市电用的,台达的二手剪线电源,卖家给换了16AWG的DC线,12V12.5A 150W功率,空载功率0.6W还不错,45元。

DC双路自动切换模块

用于太阳能供电不足切换回市电由台达电源适配器供给的12V 60元。

这个使用MOS管而非用继电器,切换非常迅速,切换电压可调,默认切换电压为10.5V,我调到了11.5V,用示波器查看了切换波形,切换时间小于1ms,后级设备完全无感。

光伏系统回本周期

上面所有配件总计费用3488元,查询本地区年换算峰值日照1200小时,年发电量约为600度。

我的电表计费方式为阶梯电价,每个月都需要用到第二阶电,夏季用电高峰甚至要用到第三阶电,全部按第二阶电价0.73元/度算,每年光伏发电节省的电费为438元,回本需要8年。考虑到锂电池的衰减,基本不可能回本。

结语

我装这个光伏系统并不是奔着省钱去的,要不计算这个投资回报率估计要吐血。

折腾这个,一为兴趣,二也为家里的这些24小时开机的设备不间断考虑,这套太阳能系统运行起来后遇到过两次停电,一次停电时间超过12小时,一次两个小时,家里的设备都靠这系统实现的不间断运行。

在停电期间,我还靠逆变器保障了家里的基本用电需求,还算蛮有成就感的。

这套系统设计之初,我是想通过逆变器来实现供电的,双路AC220自动切换;后面发现这样二次转换(DC60V~AC220V~DC12V)效率贼低,我都已经按整体效率70%去计算功率并配置太阳能板,到头发现电居然还不够用,估计整体效率只有60%左右。

后面改成了DC60V~DC12V直接供电,效率飙升到90%多,太阳能发电量甚至还有富余。下一篇博文再来说这个。

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