1. Sastav i princip solarnog fotonaponskog sustava
Solarni fotonaponski sustav sastoji se od sljedeća tri dijela: komponente solarne ćelije; Kontroleri punjenja i pražnjenja, pretvarači, ispitni instrumenti i računalni nadzor i ostala energetska elektronička oprema; i baterije ili drugu opremu za skladištenje energije i pomoćnu proizvodnju energije.
Solarni fotonaponski sustavi imaju sljedeće karakteristike:
- Nema rotirajućih dijelova, nema buke;
- Nema onečišćenja zraka i ispuštanja otpadnih voda;
- Nema procesa izgaranja, nije potrebno gorivo;
- Jednostavno održavanje i niski troškovi održavanja;
- Dobra radna pouzdanost i stabilnost;
- Kao ključna komponenta, solarne ćelije imaju dug životni vijek, a vijek trajanja solarnih ćelija od kristalnog silicija može doseći više od 25 godina;
Proizvodnja električne energije može se lako povećati prema potrebi.
Fotonaponski sustavi imaju široku primjenu. Osnovni oblici primjene fotonaponskih sustava mogu se podijeliti u dvije kategorije: neovisni sustavi za proizvodnju električne energije i sustavi za proizvodnju električne energije spojeni na mrežu. Glavna područja primjene su uglavnom u svemirskim letjelicama, komunikacijskim sustavima, mikrovalnim relejnim stanicama, TV diferencijalnim gramofonima, fotonaponskim pumpama za vodu i opskrbi električnom energijom u kućanstvima u područjima bez električne energije. S razvojem tehnologije i potrebama održivog razvoja svjetskog gospodarstva, razvijene zemlje počele su planski promicati urbanu fotonaponsku proizvodnju električne energije spojenu na mrežu, uglavnom gradeći krovne fotonaponske sustave za proizvodnju električne energije u kućanstvima i centralizirane velike MW razine. sustavi za proizvodnju električne energije spojeni na mrežu. U isto vrijeme, u Primjena solarnih fotonaponskih sustava snažno se promiče u transportu i urbanoj rasvjeti.
Fotonaponski sustavi imaju različita mjerila i oblike primjene. Na primjer, skala sustava obuhvaća širok raspon, u rasponu od 0.3 do 2W solarnih vrtnih svjetiljki do MW solarnih fotonaponskih elektrana, kao što je krovna oprema za proizvodnju električne energije u kućanstvima od 3,75kWp i projekt Dunhuang od 10MW. Njegovi obrasci za primjenu također su raznoliki i mogu se široko koristiti u mnogim područjima kao što su kućanstvo, prijevoz, komunikacije i svemirske primjene. Iako se fotonaponski sustavi razlikuju po veličini, njihov sastav i princip rada u osnovi su isti. Slika 4-1 je shematski dijagram tipičnog fotonaponskog sustava koji opskrbljuje DC opterećenja. Sadrži nekoliko glavnih komponenti fotonaponskog sustava:
Niz fotonaponskih modula: Sastoji se od elemenata solarnih ćelija (koji se nazivaju i moduli fotonaponskih ćelija) spojenih u seriju i paralelno prema zahtjevima sustava. Pretvara sunčevu energiju u električnu energiju pod sunčevom svjetlošću. To je ključna komponenta solarnog fotonaponskog sustava.
Baterija: Pohranjuje električnu energiju koju generiraju komponente solarnih ćelija. Kada je svjetlo nedovoljno ili noću, ili je potražnja za opterećenjem veća od snage koju generiraju komponente solarnih ćelija, pohranjena električna energija se oslobađa kako bi se zadovoljila potreba za energijom za opterećenje. To je akumulator solarnog fotonaponskog sustava. funkcionalni dijelovi. Trenutno se olovno-kiselinski akumulatori obično koriste u solarnim fotonaponskim sustavima. Za sustave s većim zahtjevima obično se koriste zapečaćene ventilom regulirane olovne baterije s dubokim pražnjenjem, olovne baterije s dubokim pražnjenjem koje apsorbiraju tekućinu itd.
Upravljač: Određuje i kontrolira uvjete punjenja i pražnjenja baterije i kontrolira izlaznu snagu komponenti solarne ćelije i baterije prema opterećenju u skladu sa zahtjevima za snagom opterećenja. To je ključni kontrolni dio cijelog sustava. S razvojem solarne fotonaponske industrije, funkcije kontrolera postaju sve moćnije, a postoji i trend integriranja tradicionalnog upravljačkog dijela, pretvarača i sustava nadzora. Na primjer, AES-ovi SPP i SMD serija kontrolera integriraju gornje tri funkcije.
Inverter: U solarnom fotonaponskom sustavu napajanja, ako postoji AC opterećenje, tada se mora koristiti inverterski uređaj za pretvaranje istosmjerne struje koju generiraju komponente solarne ćelije ili istosmjerne energije koju oslobađa baterija u izmjeničnu struju potrebnu za opterećenje.
Osnovni princip rada solarnog fotonaponskog sustava napajanja je punjenje baterije električnom energijom koju generiraju komponente solarnih ćelija pod sunčevim zračenjem ili izravno napajanje potrošača kada je zahtjev za opterećenjem ispunjen. Ako je sunčeva svjetlost nedovoljno ili noću, baterija napaja DC opterećenje pod kontrolom kontrolera. Za fotonaponske sustave koji sadrže izmjenična opterećenja, potrebno je dodati pretvarač za pretvaranje istosmjerne struje u izmjeničnu struju. Primjene fotonaponskih sustava dolaze u mnogo oblika, ali osnovni principi ostaju isti. Za ostale vrste fotonaponskih sustava samo se upravljački mehanizam i komponente sustava razlikuju prema stvarnim potrebama. U nastavku će biti detaljno opisani različiti tipovi fotonaponskih sustava.