为什么离网太阳能设置仅12、24、48 VDC？

我希望为离网太阳能项目生产50kW。理想情况下，我想拥有一个带有大功率电池逆变器和充电控制器的高压直流电池系统。

我只找到了几对高VDC（384V）逆变器和充电控制器，它们来自中国制造商。我有点犹豫，要从他们那里购买。

所有大公司仅使用12、24和48 VDC。我知道这是最常见的，您不需要太多的电源，但是如果我想在48 VDC上产生50kW的功率，则超过1000A！如果我将其与48V逆变器并联运行，则需要10个或更多的逆变器。这是很多工作。

是否有电气原因将它们封端为48 VDC？

根据UL 60950-1中的规定，60VDC是安全特低电压（SELV）的截止点。除了较低的电压外，SELV电路还通过增强绝缘与电源隔离，绝缘具有特定的间距和材料要求。

一般而言，SELV电压是“触摸安全”的，这意味着它们在直接接触时不会造成电击危险。48V会以一定余量降至此SELV阈值以下。它也方便地是四个串联的“ 12V”铅酸电池（在完全浮充时真正达到约58.8V）。

高于SELV电平的电压被认为与线路电压属于同一类别，并且通常需要电工来安装。原因？电工熟悉防止可能致命的电压意外接触的规范和技术，包括使用适当的材料，熔断，故障保护，外壳和电缆布线。

此处更多内容：https：//www.edn.com/electronics-blogs/power-supply-notes/4414411/What-does-SELV-mean-for-power-supplies

现场组装的电池硬件在没有帮助的情况下不能超出SELV的范围

实际上，大多数离网系统的DC总线电压的主要限制是由于触摸安全限制（60VDC / 42.4VAC SELV限制）引起的，但这并不是由于安装者而定。相反，问题在于零件的可用性：由于可制造性和应用多样性问题，离网系统中使用的铅酸单电池和单体电池通常无法用于触摸安全终端。通过使用电池柜或电池室作为触摸安全边界，或通过使用工厂组装并列出的储能系统，可以在一定程度上克服这种情况，但这将我们引向下一个问题。

直流开关设备很难

当然，轻型LV AC电源开关设备（MCB和相关的安装/总线系统，以及易熔的开关/隔离开关，各种花园电源保险丝等）对于典型的使用电压当然很容易获得。然而，仅此齿轮的有限的子集的额定直流服务在所有的，如果是这样，其评级将被限制到大约48-60VDC。此外，用于太阳能服务的隔离开关和类似装置虽然额定用于高直流电压，但在总体方案中具有非常低的短路/中断额定值。这是因为太阳能电池板本身就是当前有限的资源：无论您的弦长到多长，无论您做什么，它的输出都不会超过其额定的Isc，而且太阳能电池板的Isc值约为安培，而不是千安培。

这意味着在市电电压等效的直流电压下，需要更多的重型开关设备进行直流服务，因为电池组具有千安培级的故障电流（在这方面很容易相当于市电电源），并且直流电弧无限期地存在自我冲击一旦与交流电弧发生碰撞，交流电弧将在零交叉点处自动熄灭。此外，对于单极断路器，甚至是重型设备（如直流额定的工业型MCCB和重型可熔断开关）也通常限于125VDC，对于多极设备中的全极开关，则限于250VDC。尽管那里有一些额定温度高达600VDC的易熔开关，但也有一些例外，它们不能在300VDC以上的电压下获得适用于市电OCPD服务的熔断器的额定值。

评级中断是另一个问题。要实现超过10kA的直流系统短路额定值，需要仔细选择组件，即使是最坚固的断路器和熔断器设计也只能达到100kA或更小的直流中断额定值。

TLDR：工业使用工业齿轮，而房屋则没有 50kw的需求。真。

这一点不能足够强调：

DC是一个讨厌的客户。

在花了年轻的时间和职业从事柔顺，无害的5-24伏直流电或行为良好的100-240伏交流电压后，由于其零交叉频率很高，很容易自满。

在相同范围内的DC意味着平均醉酒。您可能在很老的房子里，感觉开关在打开或关闭时都有确定的SNAP。这些回溯到房屋电源为DC时的回溯，并且它们会在相当宽的范围内扣紧触点，以确保熄灭电弧。在此之上，您需要设计用于将电弧拉入灭弧室以将其吹灭的磁性或气动“喷出装置”。，

因为如果发生直流电弧，它将几乎烧毁任何东西。（请在此电车火视频中注意，电弧是如何花一段时间才能启动，然后将电车撕裂的。继续观察，它会重新点亮几次。）

查看接触器和继电器的直流额定值。您会看到直流电压额定值与交流电压额定值截然不同。

结果，各种法规对高电压DC的处理不同于对低压的处理，允许的最大值通常在30至50伏范围内。

快速关机

2017年快速关机规则是太阳能电池板安装人员（在屋顶上工作）特别感兴趣的两个阈值。现在，您必须在两组太阳能电池板之间留下“过道”，以便消防员进入屋顶。这意味着仍有几组面板相邻。

对于屋顶装置，消防员必须有一个可以做两件事的开关。a）将一组面板中的电压降低到80伏直流或更低。b）将组之间的电压降低到30伏以下。

如果系统电压小于30伏，则无需特殊规定。

这直接反映了更高电压的危害。

对于非屋顶安装，这不是问题。思考的食物。

高电池堆可靠性较差

电池是每节1.2到3伏的一系列电池。这样，高压堆具有许多单元。单元越多，单元故障限制或降低整个堆栈的风险就越大。电动汽车在很大程度上已经用异国风情的电池征服了，但是使用普通的旧铅酸电池将不会带来相同的运气。

电池电压不必与太阳能电压匹配

太阳能电池板上的高电压（注意它本身受电流限制）和电池组上的低电压（实际上没有电流限制，并且会很容易爆炸）没有问题。太阳能控制器需要进行降压转换，但无论如何都需要这样做。

您真的需要50千瓦吗？

是的，如果您要进行商业性操作（例如运行服务器场或开灯），则可以-您可以将项目细分为更小的块，以适合可用的逆变器硬件。请记住，多个逆变器无法并行输出，因为它们无法同步。如果他们落入淘汰对方，那无异于一场完全短路之间。如果期望逆变器彼此自动同步或与电网自动同步，请重置该期望。

如果这是商业活动，例如在偏远的矿井中运行通风机和水泵，则您需要投入工业级设备，并为此付出令人pay舌的价格。您正在考虑购买便宜的奶酪的事实似乎将其归结为房主问题。

宿舍没有做到这

“ eco”运动中的最大谬误之一是单位替换，因此您可以使过程保持完全相同。去除硝酸盐肥料并插入蝙蝠鸟粪，去除农达并用品牌X代替，但仍以完全相同的方式进行耕种。用X零件代替Y零件来建造建筑物，并获得LEED认证（因为零件是LEED认证），而完全忽略保护地球，被动式太阳能设计以及该领域其他真正的赢家。 这种做法是错误的。在悲剧中很常见，但头脑错误。

老实说，我们从反对者那里得到了更多：查看他们的200A主面板断路器，乘以240，然后声明他们需要48KW的太阳能系统，反对者立即提出一些数字，证明48kw的太阳能系统是完全不切实际的。 没有大便夏洛克。在这种情况下，反对者恶意地转向了单元替换，以暗杀甚至脱离实际生活的离网生活理念。

当然，现在实际上可以想象得到一个50kw的太阳能系统，但是它仍然与反对者“提出”它时一样荒谬。

没有保护措施的随机房屋平均消耗1000瓦。根据电力公司的说法，电力公司根据所服务房屋的数量对发电厂进行评级。那是一个相当大的系统（100KWH的电池可以经受100小时的暴风雨），因此您需要考虑负载以及如何将其最小化，尤其是24x7的吸血鬼负载。

整个房子中最大的吸血鬼负载是逆变器。即使没有负载，仅通过“旋转”它就能消耗其额定值的1％。因此，以50kw的功率计算，这就是500瓦-还记得一般未优化的房屋需要多少功率吗？所以你已经在那里了 - 那太浪费了！？因此，保持逆变器尺寸合理很重要。

您可以通过仔细考虑负载来做到这一点，而无需一位庞大的客户来控制逆变器的尺寸。

精心的负载设计

这是您不要做的事情：保留旧冰箱，避免购买600美元的新冰箱，这将导致您需要额外提供3000美元的PV容量来为效率不高的冰箱供电。

因此，例如，电动踢脚线热量就出来了。电烤箱，不可以；用气。建筑热量应该是被动式太阳能设计，然后是主动式太阳能热系统。热水，太阳能储罐。

有一个公平的例外：热抽是完全合理的，因为太阳能电池板的20ish％的效率X热泵的300-1000％的效率>什么你可能从太阳能光热得到。

结果是，您期望从离网房屋获得的唯一真正大的电力负荷就是空调。 逆变器的尺寸将相应调整。

这样，48V的电池就足够了。

按需热水

我一直在脑子里想着短时间内准确地需要50kw的负载，得出的结论是“按需热水”。我爱他们，但是，是的。不就是不。

这违反了两个原则：用PV进行加热，以及为不关心AC的负载运行逆变器。

至少，您会直接将其从DC中释放出来，也许每个通道使用简单的升压转换器，仅当加热器在该通道上要求加热时才旋转。但是，由于您还是要在一个大型加热器上执行3-4个通道，因此您只需要做3个较小的加热器-位于龙头处，因此您可以将漫长而非常昂贵的热水到达龙头的等待时间归零（现在填充的管道的热水被废弃）。

正确的方法是将太阳能与大型储罐配合使用，并可能增加热泵。储水箱会尽可能地变热（如果可能，应达到90摄氏度），然后将其进行热交换以制成生活热水，或用作热泵（水箱式）热水器的散热器。当泵送“下坡”时，热泵效率更高，因此即使不直接使用大型太阳能热水罐，也可以节省大量PV能量。

最佳直流电压还取决于您要安装的电池类型。铅酸价格更便宜，但经过大约1000次充放电循环后会磨损，而对于高压系统，则需要将其中的大量串联连接。锂离子电池采用高压配置（约500 V DC），可大大减少接线损耗，因为电流会成比例地降低，并且使用寿命更长。

去年，我安装了一个10kW的“ blueplanet混合动力10.0 TL3”逆变器，在光伏侧具有200至900 V的直流电压范围，并配有500 V的直流锂离子电池。电池的确来自中国（Byd-HV），逆变器是德国制造的。缺点是，由于认证延迟，用于启用孤岛模式的固件仅在2019年9月下旬发布...除此之外，自一年以来在网格交互模式下一直可以正常工作，并且可以使用10mm2太阳能电缆（用于我的10 KW安装）。

您肯定可以获得更大的离网交流逆变器。例如，SMA Sunny Island达到100kW。

https://www.sma-america.com/products/battery-inverters/sunny-island-4548-us-6048-us.html

是的，如果您有其他选择，我也会对中国制造的变频器感到犹豫。幸运的是，在这种情况下，我认为您可以。