1. Zloženie a princíp solárneho fotovoltaického systému
Solárny fotovoltaický systém pozostáva z nasledujúcich troch častí: komponenty solárnych článkov; regulátory nabíjania a vybíjania, invertory, testovacie prístroje a počítačové monitorovanie a iné výkonové elektronické zariadenia; a batérie alebo iné zariadenia na skladovanie energie a pomocné zariadenia na výrobu energie.
Solárne fotovoltaické systémy majú tieto vlastnosti:
- Žiadne rotujúce časti, žiadny hluk;
- Žiadne znečistenie ovzdušia a žiadne vypúšťanie odpadových vôd;
- Žiadny proces spaľovania, nie je potrebné žiadne palivo;
- Jednoduchá údržba a nízke náklady na údržbu;
- Dobrá prevádzková spoľahlivosť a stabilita;
- Ako kľúčový komponent majú solárne články dlhú životnosť a životnosť solárnych článkov z kryštalického kremíka môže dosiahnuť viac ako 25 rokov;
Výroba energie sa dá podľa potreby jednoducho zvýšiť.
Fotovoltické systémy sú široko používané. Základné formy aplikácií fotovoltických systémov možno rozdeliť do dvoch kategórií: nezávislé systémy na výrobu elektriny a systémy na výrobu elektriny pripojené do siete. Hlavné aplikačné oblasti sú najmä v kozmických lietadlách, komunikačných systémoch, mikrovlnných reléových staniciach, TV diferenciálnych gramofónoch, fotovoltaických vodných čerpadlách a napájaní domácností v oblastiach bez elektriny. S rozvojom technológií a potrebami trvalo udržateľného rozvoja svetovej ekonomiky začali rozvinuté krajiny plánovane podporovať mestskú fotovoltaickú výrobu elektrickej energie prepojenú do siete, najmä budovaním strešných fotovoltaických systémov na výrobu elektrickej energie v domácnostiach a centralizovaných veľkoplošných centralizovaných systémov na úrovni MW. systémy na výrobu energie pripojené k sieti. Zároveň sa v roku Využitie solárnych fotovoltaických systémov intenzívne presadzovalo v doprave a mestskom osvetlení.
Fotovoltické systémy majú rôzne rozsahy a formy použitia. Rozsah systému napríklad zahŕňa široký rozsah od 0,3 do 2 W solárnych záhradných svietidiel až po solárne fotovoltaické elektrárne na úrovni MW, ako sú zariadenia na výrobu elektrickej energie na streche domácností s výkonom 3,75 kWp a projekt Dunhuang 10 MW. Jeho aplikačné formy sú tiež rozmanité a môžu byť široko používané v mnohých oblastiach, ako sú domácnosť, doprava, komunikácia a vesmírne aplikácie. Hoci sa fotovoltické systémy líšia veľkosťou, ich zloženie a princíp fungovania sú v podstate rovnaké. Obrázok 4-1 je schematický diagram typického fotovoltaického systému napájajúceho jednosmerné záťaže. Obsahuje niekoľko hlavných komponentov vo fotovoltaickom systéme:
Pole fotovoltaických modulov: Pozostáva z prvkov solárnych článkov (nazývaných aj moduly fotovoltaických článkov) zapojených sériovo a paralelne podľa systémových požiadaviek. Premieňa slnečnú energiu na elektrickú energiu pod slnečným žiarením. Je základnou súčasťou solárneho fotovoltaického systému.
Batéria: Ukladá elektrickú energiu generovanú komponentmi solárnych článkov. Keď je osvetlenie nedostatočné alebo v noci, alebo je potreba záťaže väčšia ako energia generovaná komponentmi solárnych článkov, uvoľňuje sa uložená elektrická energia, aby sa pokryla potreba energie záťaže. Je to akumulátor solárneho fotovoltaického systému. funkčné časti. V súčasnosti sa v solárnych fotovoltaických systémoch bežne používajú olovené batérie. Pre systémy s vyššími požiadavkami sa zvyčajne používajú zatavené olovené batérie s hlbokým vybíjaním ventilom, olovené batérie s hlbokým vybíjaním absorbujúce kvapalinu atď.
Ovládač: Stanovuje a riadi podmienky nabíjania a vybíjania batérie a riadi výstupný výkon komponentov solárnych článkov a batérie do záťaže podľa spotreby energie záťaže. Je hlavnou riadiacou časťou celého systému. S rozvojom solárneho fotovoltaického priemyslu sú funkcie regulátorov čoraz výkonnejšie a je trendom integrovať tradičnú riadiacu časť, invertor a monitorovací systém. Napríklad ovládače série SPP a SMD od AES integrujú vyššie uvedené tri funkcie.
Invertor: V solárnom fotovoltaickom napájacom systéme, ak existuje striedavá záťaž, potom sa musí použiť invertorové zariadenie na premenu jednosmerného prúdu generovaného komponentmi solárnych článkov alebo jednosmerného prúdu uvoľneného batériou na striedavý výkon požadovaný naložiť.
Základným pracovným princípom solárneho fotovoltaického napájacieho systému je nabíjanie batérie elektrickou energiou generovanou komponentmi solárnych článkov pri žiarení Slnka alebo priame dodávanie energie do záťaže, keď je splnená požiadavka na záťaž. Ak je slnečné žiarenie nedostatočné alebo v noci Batéria napája jednosmernú záťaž pod kontrolou regulátora. Pre fotovoltaické systémy obsahujúce striedavé zaťaženie je potrebné pridať invertor na premenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd. Aplikácie fotovoltického systému majú mnoho podôb, ale základné princípy zostávajú rovnaké. Pri iných typoch fotovoltaických systémov sa líši len ovládací mechanizmus a komponenty systému podľa skutočných potrieb. Rôzne typy fotovoltaických systémov budú podrobne popísané nižšie.