מערכת פוטו-וולטאית

מערכות פוטו-וולטאיות מחולקות בדרך כלל למערכות עצמאיות, מערכות מחוברות לרשת ומערכות היברידיות. על פי טופס הבקשה, קנה המידה של היישום וסוג העומס של המערכת הפוטו-וולטאית הסולארית, ניתן לחלק אותה לשישה סוגים.

הקדמת מערכת

על פי טופס הבקשה, סולם היישום וסוג העומס של המערכת הפוטו-וולטאית הסולארית, יש לחלק את מערכת אספקת החשמל הפוטו-וולטאית לפרטים נוספים. ניתן גם לחלק מערכות פוטו-וולטאיות לששת הסוגים הבאים: מערכת אספקת חשמל סולארית קטנה (Small DC); מערכת DC פשוטה (Simple DC); מערכת אספקת חשמל סולארית גדולה (Large DC); מערכת אספקת חשמל AC ו-DC (AC/DC); מערכת מחוברת לרשת (Utility Grid Connect); מערכת אספקת חשמל היברידית (Hybrid); מערכת היברידית המחוברת לרשת. עיקרון העבודה והמאפיינים של כל מערכת מתוארים להלן.

מערכת אספקת חשמל

המאפיינים של מערכת אספקת החשמל הסולרית הקטנה הם שיש רק עומס DC במערכת והספק העומס קטן יחסית, המערכת כולה בעלת מבנה פשוט וקלה לתפעול. השימושים העיקריים שלו הם מערכות ביתיות כלליות, מוצרי DC אזרחיים שונים וציוד בידור נלווה. לדוגמה, באזור המערבי של המדינה שלי, סוג זה של מערכת פוטו-וולטאית נעשה שימוש נרחב, והעומס הוא מנורת DC, המשמשת לפתרון בעיית התאורה הביתית באזורים ללא חשמל.

מערכת DC

המאפיין של מערכת זו הוא שהעומס במערכת הוא עומס DC ואין דרישה מיוחדת לזמן השימוש בעומס. העומס משמש בעיקר במהלך היום, כך שאין שימוש בסוללה במערכת, ואין צורך בבקר. למערכת מבנה פשוט וניתן להשתמש בה ישירות. המודול הפוטו-וולטאי מספק כוח לעומס, מבטל את תהליך האחסון והשחרור של האנרגיה בסוללה, כמו גם את איבוד האנרגיה בבקר, ומשפר את יעילות ניצול האנרגיה. הוא נמצא בשימוש נפוץ במערכות משאבת מים PV, חלק מהכוח של ציוד זמני במהלך היום וכמה מתקני תיירות. איור 1 מציג מערכת משאבת PV פשוטה DC. מערכת זו הייתה בשימוש נרחב במדינות מתפתחות בהן אין מי ברז טהורים לשתייה, והניבה יתרונות חברתיים טובים.

מערכת אנרגיה סולארית בקנה מידה גדול

בהשוואה לשתי המערכות הפוטו-וולטאיות לעיל, המערכת הפוטו-וולטאית בקנה מידה גדול המונעת על ידי שמש עדיין מתאימה למערכת החשמל DC, אך סוג זה של מערכת פוטו-וולטאית סולארית יש בדרך כלל כוח עומס גדול. על מנת להבטיח אספקת חשמל יציבה לעומס, המתאים לו קנה המידה של המערכת הוא גם גדול, והיא צריכה להיות מצוידת במערך גדול יותר של מודולים פוטו-וולטאיים ומארז סוללות גדול יותר. טפסי הבקשה הנפוצים שלו כוללים תקשורת, טלמטריה, אספקת חשמל של ציוד ניטור, אספקת חשמל מרכזית באזורים כפריים, מגדלורים משואה, פנסי רחוב וכו'. טופס זה משמש בחלק מתחנות כוח פוטו-וולטאיות כפריות שנבנו באזורים מסוימים ללא חשמל במערב העיר שלי. מדינה, ותחנות הבסיס לתקשורת שנבנו על ידי China Mobile ו-China Unicom באזורים מרוחקים ללא רשתות חשמל משתמשות גם במערכת פוטו-וולטאית זו לאספקת חשמל. כמו פרויקט תחנת בסיס התקשורת ב-Wanjiazhai, Shanxi.

מערכת אספקת חשמל AC ו-DC

בשונה משלוש המערכות הפוטו-וולטאיות הנ"ל, מערכת פוטו-וולטאית זו יכולה לספק חשמל לעומסי DC ו-AC בו-זמנית, ויש לה יותר ממירים משלוש המערכות הנ"ל מבחינת מבנה המערכת, המשמשת להמרת מתח DC ל-AC. כוח כדי לענות על הצרכים של דרישות עומס AC. בדרך כלל, גם צריכת הספק של מערכת כזו גדולה יחסית, כך שגם קנה המידה של המערכת גדול יחסית. הוא משמש בתחנות בסיס תקשורת מסוימות עם עומסי AC ו-DC ותחנות כוח פוטו-וולטאיות אחרות עם עומסי AC ו-DC.

מערכת מחוברת לרשת

המאפיין הגדול ביותר של מערכת פוטו-וולטאית סולארית זו הוא שהזרם הישיר שנוצר על ידי המערך הפוטו-וולטאי מומר לזרם חילופין העונה על הדרישות של רשת החשמל דרך המהפך המחובר לרשת ולאחר מכן מחובר ישירות לרשת החשמל. מחוץ לעומס, הכוח העודף מוחזר לרשת. בימים גשומים או בלילה, כאשר המערך הפוטו-וולטאי אינו מייצר חשמל או שהחשמל המופק אינו יכול לעמוד בדרישת העומס, הוא מופעל באמצעות הרשת. מכיוון שהאנרגיה החשמלית מוזנת ישירות לרשת החשמל, התצורה של הסוללה נשמטת, ונשמר תהליך אחסון ושחרור הסוללה. עם זאת, נדרש מהפך ייעודי המחובר לרשת במערכת כדי להבטיח שהספק המוצא עומד בדרישות הספק הרשת עבור מתח, תדר ואינדיקטורים נוספים. בגלל בעיית יעילות המהפך, עדיין יהיה איבוד אנרגיה מסוים. מערכות כאלה מסוגלות לעתים קרובות להשתמש בכוח חשמל ובמערך של מודולי PV סולאריים במקביל כמקורות כוח לעומסי AC מקומיים. שיעור המחסור בכוח העומס של המערכת כולה מופחת. יתרה מכך, מערכת ה-PV המחוברת לרשת יכולה למלא תפקיד בוויסות שיא עבור רשת החשמל הציבורית. על פי מאפייני המערכת המחוברת לרשת, סויה אלקטריק פיתחה בהצלחה לפני מספר שנים מהפך המחובר לרשת סולארית, אשר תוכנן במיוחד למיחזור אנרגיה חשמלית עם רווחים והפסדים שונים. התקדמות רבה נעשתה, ושורה של קשיים טכניים התגברו במערכת המחוברת לרשת.

מערכת אספקה ​​מעורבת

בנוסף למערך המודולים הפוטו-וולטאיים הסולאריים המשמשים במערכת פוטו-וולטאית סולארית זו, גנרטור שמן משמש גם כמקור כוח גיבוי. מטרת השימוש במערכת אספקת חשמל היברידית היא לנצל באופן מקיף את היתרונות של טכנולוגיות ייצור חשמל שונות ולמנוע את החסרונות שלהן. לדוגמא, היתרונות של המערכות הפוטו-וולטאיות העצמאיות הנ"ל הם פחות תחזוקה, והחיסרון הוא שתפוקת האנרגיה תלויה במזג האוויר ולא יציבה.

מערכת אספקת חשמל היברידית המשתמשת בשילוב של גנרטורים דיזל ומערכים פוטו-וולטאיים יכולה לספק אנרגיה בלתי תלויה במזג האוויר בהשוואה למערכת עצמאית בעלת אנרגיה בודדת.

מערכת אספקה ​​מעורבת מחוברת לרשת

עם התפתחות תעשיית האלקטרוניקה האופטו-סולרית, נוצרה מערכת אספקת חשמל היברידית המחוברת לרשת שיכולה לנצל באופן מקיף מערכי מודולים פוטו-וולטאיים סולאריים, כוח חשמל וגנרטורים של שמן גיבוי. מערכת מסוג זה משלבת בדרך כלל את הבקר והמהפך, תוך שימוש בשבב מחשב כדי לשלוט באופן מלא על פעולת המערכת כולה, שימוש מקיף במקורות אנרגיה שונים להשגת מצב העבודה הטוב ביותר, ויכולה גם להשתמש בסוללות כדי לשפר עוד יותר את עוצמת העומס של המערכת שיעור ערבות אספקה, כגון מערכת מהפך SMD של AES. המערכת יכולה לספק כוח מוסמך לעומסים מקומיים ויכולה לעבוד כ-UPS מקוון (אל פסק כוח). ניתן גם לספק חשמל לרשת או לקבל ממנה. אופן העבודה של המערכת הוא בדרך כלל עבודה במקביל להספק המסחרי ולכוח הסולארי. עבור העומס המקומי, אם ההספק המופק על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים מספיק לשימוש בעומס, הוא ישתמש ישירות בכוח שנוצר על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים כדי לספק את צורכי העומס. אם ההספק המופק על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים עולה על הדרישה של העומס המיידי, ניתן להחזיר את הכוח העודף גם לרשת; אם הכוח שנוצר על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים אינו מספיק, הספק החשמלי יופעל אוטומטית, וכוח החשמל ישמש לספק את הביקוש של העומס המקומי. כאשר צריכת החשמל של העומס היא פחות מ-60% מקיבולת הרשת המדורגת של מהפך SMD, הרשת תטען אוטומטית את הסוללה כדי להבטיח שהסוללה במצב צף למשך זמן רב; במקרה של הפסקת חשמל, כלומר הפסקת חשמל או רשת החשמל. על ידי הסוללה והמהפך. ברגע שהרשת תחזור למצב רגיל, כלומר המתח והתדר יחזרו למצב הרגיל הנ"ל, המערכת תנתק את המצבר, תעבור למצב מחובר לרשת ותספק חשמל מהרשת. בחלק ממערכות אספקת החשמל ההיברידיות המחוברות לרשת, ניתן לשלב פונקציות ניטור מערכת, בקרה ורכישת נתונים בשבב הבקרה. מרכיבי הליבה של מערכת כזו הם הבקר והמהפך.

מערכת פוטו-וולטאית מחוץ לרשת

מערכת ייצור החשמל הפוטו-וולטאית מחוץ לרשת היא סוג חדש של מקור חשמל המייצר חשמל ממודולים פוטו-וולטאיים, מנהלת את הטעינה והפריקה של הסוללה דרך הבקר, ומספקת אנרגיה חשמלית לעומס DC או לעומס AC דרך המהפך . הוא נמצא בשימוש נרחב ברמות, איים, אזורים הרריים מרוחקים ופעולות שטח עם סביבות קשות. זה יכול לשמש גם כספק כוח לתחנות בסיס תקשורת, תיבות תאורה פרסומות, תאורת רחוב וכו'. מערכת ייצור חשמל פוטו-וולטאית מנצלת אנרגיה טבעית בלתי נדלית, שיכולה למעשה להקל על קונפליקט הביקוש באזורים עם מחסור בחשמל ולפתור את הבעיות של חיים ותקשורת באזורים מרוחקים. שפר את הסביבה האקולוגית הגלובלית וקדם פיתוח אנושי בר קיימא.

פונקציות המערכת

פאנלים פוטו-וולטאיים הם רכיבים יוצרי חשמל. הבקר הפוטו-וולטאי מתאים ושולט באנרגיה החשמלית הנוצרת. מצד אחד, האנרגיה המותאמת נשלחת לעומס ה-DC או לעומס ה-AC, ומצד שני, האנרגיה העודפת נשלחת אל ערכת הסוללות לאחסון. כאשר החשמל המופק אינו יכול לענות על צורכי העומס כאשר הבקר שולח את כוח הסוללה לעומס. לאחר שהסוללה טעונה במלואה, הבקר צריך לשלוט בסוללה שלא תיטען יתר על המידה. כאשר האנרגיה החשמלית המאוחסנת בסוללה מתרוקנת, הבקר צריך לשלוט בסוללה שלא תתרוקן יתר על המידה כדי להגן על הסוללה. כאשר ביצועי הבקר אינם טובים, זה ישפיע מאוד על חיי השירות של הסוללה ובסופו של דבר ישפיע על אמינות המערכת. המשימה של הסוללה היא לאגור אנרגיה כך שניתן יהיה להפעיל את העומס בלילה או בימים גשומים. המהפך אחראי להמרת מתח DC למתח AC לשימוש בעומסי AC.