DIY(29):太阳能发电可行方案

王志勇 发表于 2020年12月25日 13:24

太阳能发电目前主要是为了给鱼缸供电,当然也能给几乎所有的家电供电。这是最折腾的一个DIY,选材、方案设计+改装+安装,不少于15天。太阳能电池板买了一年多,还没安装。最早的构思是太阳能18V直接接到家里,然后降压为12V用。为了预留给更多的电器用,现在是先在太阳能板处升压到220V。家离楼顶的传输电线约18米,可选用4平方纯铜线或6平方铝线。

如上图,因为这个逆变器的工作电压是10.5V~14V和19.5V~28V,当中有14.1V~19.4V是自动断开的。而太阳能板的电压是12V~23V,这时候必须用一个升压板,升压,恒定到24.0V,这样能使逆变器一直工作。

此方案的原理图如下图:

(可点击放大)

因为这里涉及到任意电压组装锂电池,所以无法使用太阳控制器。取而代之的是锂电池保护板+相应电压的充电器,例如3串用12.6V充电器,6V串用25.2V充电器,7串用29.4V充电器。

这些充电器在90V~220V的直流下,一般都能正常工作。

逆变器,测试了网上的好几款,最终选定如上的图1的这种,因为它自耗电小,大约4W。这种逆变器就是车载逆变器,输出其实是220V直流。

测试逆变器,也是一个漫长的折腾过程。这种车载逆变器,12V只能转110V直流,所以必须用24V款,输出为220V直流。

如下图,150W升压板特写,价格很便宜,7.7元包邮。用它主要是为了把太阳能板输出,升到24V。因为太阳能板低于19.5V时,逆变器是不工作的。

拆开逆变器,除了主板,其余全部拆除:

计划把升压板固定在逆变器里,思考了很久,最后使用万能的“PP板”来固定升压板。之前已经分享过了,PP板是制作支架、固定的利器

使用M3*8mm的螺丝螺母来固定升压板,M3螺丝螺母是DIY中必不可少的基本元素,如下图:

上图说明:上面的PP板,其实是2层,图片没有拍出来。就是一层PP板和升压板固定在一起,另一层PP板固定在外壳上。因为升压板有4颗M3螺丝,螺丝帽和外壳上的PP板接触,这样能起到彻底绝缘的作用,使4颗螺丝之间是断路的。

金属外壳上的电路板固定,我都是用上述的2层PP板的这种办法

24V升压板固定在逆变器里的样子:

经历的困难思考
后期最大的困难是想让逆变器防水、如何把逆变器安装在太阳能板上(或太阳能支架上)。太阳能支架,昨天刚做好,用万能角铁,后期接着补图。

防水本来是想用PP板做个塑料盒。

拆开逆变器后,发现逆变器本来就能防水,干脆把24V升压板也装在逆变器的外壳里。因为空间不够,就把逆变器里,除了主板以外,其它全部拆除。

然后,逆变器外壳上的孔,都用PP板剪成的小塑料片,把这些孔再用热熔胶都封住,彻底防水。

34条评论:
1   流金岁月 2020-12-25 15:46
老王你玩折腾的都是高级玩意,厉害!~

自由勇 2020-12-25 20:05
谢谢支持!:)太阳能发电是几年前的设想。当时直流线都预留好了,当时是设想太阳能板安装在阳台,但是一是会被楼上砸到,二是光照时间不够。今年才决定安装在楼顶上。

2   心灵博客 2020-12-25 18:27
说个题外话。
勇哥你发布博客前图片还特别处理过吗?我发现图片基本已经最优化了(文件大小和清晰度)。

自由勇 2020-12-25 20:04
是的,都是用Photoshop 7.0处理的。用佳能相机拍的,原图1600×1200分辨率,然后PS切成16:9横屏。这些图刚才用了20多分钟。

3   心灵博客 2020-12-25 20:25
ps处理完就直接传上来?ps输出参数是怎样的?php有没有对图片进行压缩等方面处理?

自由勇 2020-12-25 22:48
是的,是用PS处理完,用XFTP直接上传。XFTP的“远程文件夹”预先设定好,可以节省一点时间。

输出参数,以Photoshop为例,文件→存储为Web所用格式,JPG,高。

关于文件体积,图片质量,我当时做过大量的对比,JPG选择“高”即可。选择“最佳”,图像没有多少提升,但是体积大很多。

体积方面是我接触网页最先关注的,那时候是2001年,当时流行网页三剑客,这3个软件里我只用Fireworks 4.0,它的JPG输出体积小、质量好。

后来2002年逐渐改用Photoshop 6.0,同一年转到Photoshop 7.0,使用至今。

PHP自带的JPG输出组件,能改变尺寸(缩放),体积小、质量也是不错的。

4   心灵博客 2020-12-26 11:00
谢谢,了解了。
5   心灵博客 2020-12-26 11:15
18米,直流损耗蛮大的吧

自由勇 2020-12-26 11:39
空载损耗记得是2W多~4W,算是很小了。
我前些天买了一个48V转220V交流 500W逆变器,空载21W。

6   叶 2021-02-10 23:30
能说下自动切换电路是怎么接线的吗
7   哥斯拉 2021-04-03 12:24
王总,根据你的文章画了个图:
http://gojira.net/pic/2021/20210403tyn.png
我请人做的锂电池是36伏的,也有对应的充电器。
想问一下,必须用到两个逆变器吗?能否合成到一个?

从太阳能电池板出来,“经过24v升压板到逆变器再到锂电池充电器” 替换为 “97v升压板直接到锂电池充电器” 这样能耗效率会不会高一点?
稳定性和耐用性会怎么样?

自由勇 2021-04-03 13:01
这个电路图,上面一排没问题。下面一排,逆变器的输出,插线板不能和市电并联,只要这一点没问题,其它都是可以的。

如果要做家用存电,用6串锂电池,24V的方案最理想。36V的损失很大。

自由勇 2021-04-03 13:04
锂电池充电器,我用220V直流电,接58.8V充电器,理论上本来是可以正常充电的,实际不充电。看来这个58.8V充电器,只能用交流逆变器,但是又怕修正弦波损坏充电器。

但是,很多12.6V、25.2V、37.8V等充电器,接220V直流电,理论上应该能正常充电。

小功率交流逆变器推荐买这个来测试:(最后的一个12V100W这一款)
https://item.taobao.com/item.htm?id=622249650103

这是找了很多很多很多很多很多天才找到的。拍的是100W,实际发的是150W,这个的损耗约4W。这是修正弦波,只能用在一些不怕坏的电器上,大部分电器不建议用。

自由勇 2021-04-03 13:19
按理说,压差越大,效率越低。但是实际使用中,12V转220V、24V转220V、12V转97V的实际损耗都差不多。

8   哥斯拉 2021-04-03 12:50
图片修改了一下,增加了一条红线路,这样就不仅仅是只从锂电池取电使用了,能也直接利用太阳能出来的电了。
不知道这样会不会有什么问题,请指教。

自由勇 2021-04-03 13:12
理论上应该是可以的,图中的逆变器1、逆变器2,需要正极、负极一致,2个直流220V并联。而且这2个逆变器的输出电压,一致性不能相差太远。比如我有一个空载输出311V,另一个286V,它们接上几瓦的负载后,电压为220V、211V,差别倒是不太大。

如果要玩锂电存电,点焊机、内阻测试仪都是必备的。因为使用时间长了,会出现锂电池的内阻不一致,需要定期重组。

自由勇 2021-04-03 13:16
电脑、显示器都是够用的。电热设备,不能使用。

9   哥斯拉 2021-04-03 12:54
还有,电水壶写着有1500w,这方案应该会扛不住吧?
锂电池36v的,大概能存0.4度电。

自由勇 2021-04-03 12:58
扛不住的,100W太阳能板在春、夏、秋季晴天正午的最大发电功率在80W~100W左右,早上10点的发电功率在85%左右,需要20块太阳能板才能达到1500W。或者10块太阳能板,接1500w水壶,实际功率是800W左右,也能用。

太阳能板家用,1块,或者2块并联就够用。10块以上,工程较大。

10   哥斯拉 2021-04-03 13:32
是的,现在36伏的这个电压非常的尴尬,用什么都不方便,网上看到那些配件就是12伏和24伏的最多又便宜,可是没办法改了,全部封起来了,里面的控制板这些用的都是36v的。当初看别的车友diy电池的文章是电压越高能效越好,本来想做48伏的,可朋友那里只有36v的控制板了就做了36v的。

插线板不能和市电并联,整个电路和市电不做任何连接,完全独立开的。

两个逆变器就打算买你介绍的那一款,同一款逆变器出来的,电压应该相差不大的吧。

电热水壶的话,太阳能板和锂电池并联之后一起给它供电也搞不定吗?

现在关键就看我这个锂电池充电器能不能用220伏直流充电了,看了一下,充电器上写着输入是AC 220伏50赫兹,输出是42伏2安。

自由勇 2021-04-03 14:20
电热设备不建议接电池使用,一是成本比较大,二是用于电热设备的话电池寿命衰减很快。

建议发电后,直连电器。

如果是用于烧水,建议5块太阳能板100W单晶并联,成本170元×5,能达到400W~500W的功率。此时接一个1000W~1500W的水壶直接烧水,能达到400W~500W的功率,水也能烧开。

5块太阳板一天大约能发电4度,白天电闲置时,可以插在电热水器上,晚上能洗澡。(不过,洗澡用太阳能热水器好用。)

如果想把水快点烧开,太阳能板数增加。

这个36V不太适合用在太阳能存电的设备上。DIY中应该以12.6V(3串)、25.2V(6串)为主。

这只是DIY折腾之路的开端,我这几天才开始组装第一组12.6V锂电池,现在正在做4并3串、3并3串波士顿锂电池。4并3串可存0.24度电(安全放电0.18度电),相当于笔记本电脑4倍的电量。

4并3串打算用在电脑主机上,3并3串用在显示器上,能连续开机10小时左右,这台电脑打算外带,这些电池也能用在其它设备上。

因为时间的关系,我的12V锂电池一直没来及得组装,现在终于开始动工了。

这个直流逆变器最完美匹配的是24V的电池(6串)。

11   哥斯拉 2021-04-03 14:49
好的,那我就暂时考虑放弃用热水壶的打算了。
就当书房的电脑和台灯用电吧,这个电池也1000了,先暂时这样先用着吧,不想多花钱了。

自由勇 2021-04-03 17:30
0.4度电的话,合20节波士顿锂电池,淘宝最低价10元~11节拆机全新,内阻21mΩ以内。闲鱼上最低有5元/节的,内阻在20mΩ~26mΩ。不算保护板,自己DIY的话,电池成本在100元~220元。

首次DIY需要买点焊机200多元,内阻测试仪最低160多元。

锂电池自己组装太耗时间,手工至少需要1~2天,加上设计、构思一般至少需要一星期。

12   哥斯拉 2021-04-03 15:13
对了,看你的文章之前,我是准备用mppt的太阳能控模块,看你文章里面写很容易坏,真的那么不经用吗?

自由勇 2021-04-03 17:34
太阳能控制器我记得是看到淘宝评论上有说坏的。所以太阳能控制器我没用过。

所以改用升压板的方案,实践中很好用。关键是升220V或97V后,可以直接连接锂电池充电器,太阳能控制器用了之后还是要接升压板转220V。

所以本文用到的10V-32V升12V-35V,调到24V,就当作是太阳能控制器用,而且便宜得多。

13   哥斯拉 2021-04-03 20:03
用太阳能控制器的话一般就不用升压板了,也不用充电器,是直接给电池充电的。

波士顿电池我没用过。
之前买过比较便宜的18650电池,测试过容量很小,所以组装这个电池就用的是质量好的贵一些的电池。

我这个一会儿升压、一会儿降压,再接逆变器,感觉损耗很多,太后悔没做24伏的了。

自由勇 2021-04-04 09:27
接着7楼的图片回复,昨天又想到一个问题,第2横排,最后的一个36V锂电池,接出来的逆变器最好不要和太阳能板出来的逆变器并联,因为实际有可能会产生严重的回路干扰,也可能不会,因为42V的AC-DC充电器本身是个隔离电源,能断开回路干扰。(每个逆变器的输出正极串一个肖特基二极管应该能解决这个问题。)

2个220V直流逆变器如果实在需要并联(在任何情形下),最好给每个逆变器的输出正极,串联一个耐压400V以上的肖特基二极管(10个肖特基二极管并联为一个,可以减少损耗),这样能防止倒灌,并联后公共输出再并联一个400V 22uF的电解电容以增强稳定性,因为经过二极管之后会出现不稳定。

自由勇 2021-04-04 09:32
充电器我之所以没有选择太阳能控制器,是因为锂电池对电压非常敏感,所以需要给锂电池配上对应的电压的充电器,也有助于限流。太阳能控制器的型号很少,电压、电流参数也很少,但是锂电池充电器的型号、电压、电流都很丰富。

自由勇 2021-04-04 09:39
如果实在需要外出用电热水壶烧水,应该控制放电倍率在0.5C以内,所以存电的千瓦时数应该是功率的2倍,有助于保护锂电池寿命。
比如1500W的电热水壶,应该用存3度电以上的锂电池。
500W的电热水壶,应该用存1度电以上的锂电池。

14   哥斯拉 2021-04-04 12:04
好的,感谢提醒。我试试看看有没有回路干扰。正好二极管有一大把。
回路干扰就是导致显示器总是闪动的那个现象吗?

自由勇 2021-04-04 13:01
IN4007这类二极管能勉强凑合用,损耗大些。肖特基二极管好用。
回路干扰是一些很奇怪的故障。
显示器波纹,如果显示器和主机共用12V,显示器会出现严重的波纹。

15   秦大叔 2021-04-05 19:56
你这个方案准备的太阳能板是多大功率的?

自由勇 2021-04-06 09:14
起先是100W功率的太阳能板,现在是245W左右。

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