TIANON Case Study: 8.4 kWp Solar, 20 kWh LiFePO4 & 6.5 kW Hybrid Inverter with Surge-Safe Design

Tổng quan dự án

Một ngôi nhà gia đình với cấu hình tải kiểu trang trại cần một hệ thống điện có khả năng hoạt động độc lập đáng tin cậy. Hộ gia đình sử dụng nhiều loại thiết bị khác nhau — từ tủ đông 250 W đến máy bơm tăng áp 1.100 W — và nhiều thiết bị trong số này là tải động cơ cảm ứng có dòng khởi động cao. Thách thức thiết kế thực sự không phải là cộng tổng công suất định mức của các thiết bị, mà là kỹ thuật xung quanh ba con số công suất khác nhau: công suất chạy liên tục, nhu cầu đồng thời tối đa và dòng khởi động.

TIANON đã thiết kế một hệ thống năng lượng mặt trời lai kết nối lưới, kết hợp sản xuất điện mặt trời, lưu trữ pin và dự phòng tự động, được định cỡ để giảm hóa đơn tiền điện hàng tháng đồng thời giữ cho ngôi nhà hoạt động trong các trường hợp mất điện lưới.

Phân tích tiêu thụ năng lượng

Bước đầu tiên là chuyển đổi mọi tải thành năng lượng hàng ngày (công suất định mức * giờ sử dụng mỗi ngày). Bảng này là nền tảng cho tất cả các quyết định định cỡ sau này.

Bốn con số công suất riêng biệt phải được phân tách ở đây, và việc gộp chúng lại là lỗi định cỡ phổ biến nhất:

• Công suất định mức (nhãn mác) — tổng công suất kết nối: 5.678 W. Chỉ đơn giản cộng các con số này là sai.
• Công suất hoạt động / chạy — nhu cầu đồng thời thực tế: khoảng 4,0 kW sau hệ số đa dạng ~0,7, vì không phải tất cả các thiết bị đều chạy cùng lúc.
• Công suất khởi động / đột biến — dòng khởi động tức thời của tải động cơ. Động cơ cảm ứng đấu trực tiếp có thể hút dòng gấp 3–7 lần dòng định mức trong một phần giây.
• Tải đồng thời tối đa — tải liên tục mà bộ biến tần phải duy trì: ≈4,0 kW.

Các tải động cơ — máy bơm tăng áp (1.100 W), máy bơm nước (750 W), máy giặt (800 W), tủ đông (250 W) và tủ lạnh (150 W) — được xử lý riêng biệt về hành vi đột biến. Riêng máy bơm tăng áp có thể yêu cầu khoảng 4.400 W khi khởi động (≈4 lần công suất định mức). Do đó, thiết kế cho tình huống đột biến đồng thời xấu nhất cho thấy phạm vi khởi động khoảng 8–10 kW — cao hơn nhiều so với tổng công suất chạy đơn giản.

Thiết kế hệ thống & Lựa chọn thiết bị

Mảng PV. Mảng tối thiểu = 18,04 kWh/ngày ÷ (3,5 giờ nắng đỉnh * 0,8 hệ số suy giảm hệ thống) ≈ 6,44 kWp. TIANON khuyến nghị 8,4 kWp (14 * 600 W mô-đun đơn tinh thể N-type TOPCon) để bù đắp tổn thất chuyển đổi, sạc pin và suy giảm dài hạn với biên độ an toàn.

Pin. Với khoảng một nửa năng lượng hàng ngày tiêu thụ vào ban đêm và mục tiêu tự chủ một ngày, cần khoảng 18 kWh dung lượng lưu trữ sử dụng được. Ở độ sâu xả 80%, điều này tương đương với ≈22,5 kWh. TIANON chỉ định 20,48 kWh LiFePO4 (4 * 5,12 kWh bộ gắn tường) — một hóa chất an toàn, chu kỳ cao, ổn định nhiệt với BMS tích hợp.

Bộ biến tần lai. Một bộ biến tần lai 6,5 kW kết nối lưới đáp ứng tải liên tục ≈4,0 kW với biên độ an toàn lớn và khả năng đột biến đỉnh khoảng 13 kW để khởi động máy bơm. Nó điều phối PV, pin, lưới và dự phòng trong một thiết bị.Hệ thống cân bằng (phía DC/AC).

DC: hộp nối chuỗi, bộ ngắt DC, SPD DC loại 2 (1.000 V), cầu chì chuỗi 15 A, đầu nối MC4 và thanh ray lắp đặt. AC: bộ ngắt AC, SPD AC, bộ ngắt kết nối lưới, RCD và bảng phân phối chính. Cộng với hệ thống nối đất đầy đủ, quản lý cáp và bảo vệ chống sét.Sản xuất điện mặt trời & Dự phòng bằng pin

Sản lượng hàng ngày: 8,4 kWp * 3,5 giờ * 0,8 ≈

• 23,5 kWh/ngàySản lượng hàng tháng: ≈
• 706 kWhSản lượng hàng năm: ≈
• 8.470 kWhTrong thời gian ban ngày, PV cung cấp năng lượng trực tiếp cho tải và sạc pin; bất kỳ lượng dư thừa nào sẽ được xuất ra lưới. Vào ban đêm, ngân hàng pin LiFePO4 cung cấp năng lượng cho ngôi nhà. Khi mất điện lưới, bộ biến tần lai chuyển sang chế độ dự phòng với thời gian chuyển đổi liền mạch, dưới 20 ms — giữ cho tủ đông, tủ lạnh và bộ định tuyến hoạt động tự động.

Ước tính chi phí & Tiết kiệm

Các số liệu sau đây là

ước tính kỹ thuật dựa trên giá thị trường điển hình hiện tại; báo giá cuối cùng phụ thuộc vào chi phí nhân công địa phương, vận chuyển và điều kiện công trường.Mục

162 USD (cộng với tín dụng xuất khẩu cho sản lượng dư thừa).Tỷ suất hoàn vốn / Thời gian hoàn vốn

Thời gian hoàn vốn ước tính = chi phí hệ thống ÷ tiết kiệm hàng tháng = 13.200 USD ÷ 162 USD ≈ 82 tháng ≈

6,8 năm. Sau khi hoàn vốn, hệ thống tiếp tục tạo ra điện gần như miễn phí trong hơn 20 năm, với ngân hàng pin LiFePO4 được đánh giá cho hơn 6.000 chu kỳ. Giá điện tăng và sự bất ổn của lưới điện sẽ rút ngắn thời gian này trong thực tế.Tại sao chọn TIANON

Trường hợp này cho thấy tại sao một hệ thống lưu trữ không thể được định cỡ bằng cách chỉ đơn giản cộng tất cả các xếp hạng nhãn mác lại với nhau. TIANON thiết kế dựa trên hành vi tải thực tế — phân tách công suất chạy, tải đồng thời tối đa và dòng khởi động động cơ — để các thiết bị có dòng khởi động cao như máy bơm tăng áp, máy bơm nước, tủ đông, tủ lạnh và máy giặt khởi động đáng tin cậy mà không bị ngắt bộ biến tần ngoài ý muốn. Bằng cách tích hợp PV mặt trời, lưu trữ LiFePO4, bộ biến tần lai và kết nối lưới, TIANON mang lại hóa đơn thấp hơn, mức tự tiêu thụ điện mặt trời cao và khả năng dự phòng mất điện đáng tin cậy trong một gói kỹ thuật. Đối với khách hàng ưa thích gói tích hợp sẵn, TIANON cũng cung cấp

hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình tất cả trong một chìa khóa trao tay, kết hợp bộ biến tần và pin trong một tủ duy nhất.Tóm tắt dự án

Tiêu thụ năng lượng hàng ngày