سیستم های انرژی خورشیدی خارج از شبکه توضیح داده شده است

سیستم انرژی خورشیدی خارج از شبکه از پنل های خورشیدی برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی در زمان وجود نور استفاده می کند، برق را از طریق کنترل کننده شارژ/دشارژ خورشیدی به بار می رساند و باتری را همزمان شارژ می کند. در هوای ابری یا زمانی که نور وجود ندارد، بار DC توسط بانک باتری از طریق کنترل کننده شارژ/دشارژ خورشیدی تامین می شود، در حالی که باتری باید برق را مستقیماً به اینورتر مستقل برساند که برای تامین برق AC به برق AC معکوس می شود. بارگذاری از طریق اینورتر مستقل

سیستم های انرژی خورشیدی خارج از شبکه به طور گسترده در مناطق کوهستانی دور افتاده، مناطق بدون برق، جزایر، ایستگاه های پایه ارتباطی و سایر کاربردها استفاده می شود. این سیستم به طور کلی از انرژی خورشیدی تشکیل شده است

اصل تولید برق

هنگامی که نور خورشید به یک اتصال pn نیمه هادی می تابد، یک جفت حفره-الکترون جدید تشکیل می شود و تحت تأثیر میدان الکتریکی پیوند pn، حفره هایی از ناحیه n به ناحیه p و الکترون ها از p- جریان می یابند. منطقه به منطقه n، تشکیل یک جریان الکتریکی زمانی که مدار روشن است. این اصل کار سلول خورشیدی اثر فوتوالکتریک است.

 دو روش برای تولید برق از انرژی خورشیدی وجود دارد، یکی روش تبدیل نور-گرمایی-الکتریسیته و دیگری روش تبدیل مستقیم نور-الکتریسیته است.

(1) روش تبدیل فتو-حرارتی-الکتریکی با استفاده از انرژی حرارتی تولید شده توسط تابش خورشیدی، به طور کلی با تبدیل انرژی حرارتی جذب شده از کلکتورهای خورشیدی به بخار حاصل از جرم کار، الکتریسیته تولید می کند، که سپس یک توربین را برای تولید برق به حرکت در می آورد. فرآيند اول فرآيند تبديل حرارتي نوري است. فرآیند دوم فرآیند تبدیل حرارتی- الکتریکی است.

(2) تبدیل مستقیم نور - راه برق استفاده از اثر فوتوالکتریک است، انرژی تابش خورشیدی به طور مستقیم به برق، نور - تبدیل برق از دستگاه اصلی سلول خورشیدی است. سلول خورشیدی وسیله ای است که انرژی خورشیدی را به دلیل اثر فتوولتائیک مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این دیود نوری نیمه هادی است و هنگامی که نور خورشید به دیود نوری می تابد، فتودیود انرژی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و جریان الکتریکی تولید می کند. هنگامی که سلول های زیادی به صورت سری یا موازی به هم متصل می شوند، می توانند به یک آرایه سلول خورشیدی با توان خروجی نسبتاً زیاد تبدیل شوند.

عوامل تنظیم

عواملی که در طراحی یک سیستم انرژی خورشیدی باید در نظر گرفته شود.

1. سیستم انرژی خورشیدی در کجا استفاده می شود؟ تابش نور روز در محل چقدر است؟

2. قدرت بار سیستم چقدر است؟

3. ولتاژ خروجی سیستم DC یا AC چقدر است؟

4. سیستم به چند ساعت در روز نیاز دارد تا کار کند؟

5. اگر در هوای بارانی نور روز نباشد، سیستم به چند روز نیاز به برق رسانی مداوم دارد؟

6. بار، صرفاً مقاومتی، خازنی یا القایی چیست و جریان راه اندازی چقدر است؟

تنظیماتعوامل

ماژول های سلول خورشیدی

ماژول سلول خورشیدی بخش اصلی یک سیستم برق خارج از شبکه خورشیدی و ارزشمندترین جزء سیستم است که نقش آن انتقال تابش خورشید است.

انرژی به انرژی جریان مستقیم تبدیل می شود. بسته به توان و ولتاژ مورد نیاز کاربر، می‌توان ماژول‌های خورشیدی را برای استفاده فردی ساخت یا چندین ماژول خورشیدی را می‌توان به صورت سری (برای برآورده کردن نیازهای ولتاژ) و موازی (برای برآوردن نیازهای فعلی) وصل کرد تا یک آرایه منبع تغذیه را تشکیل دهد. توان الکتریکی بیشتری را فراهم می کند. ماژول های خورشیدی با نسبت مساحت به توان بالا، عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالا مشخص می شوند و توان خروجی معمولاً در طول عمر 20 ساله بیش از 20 درصد کاهش نمی یابد. با تغییر دما، جریان، ولتاژ و توان ماژول ها نیز تغییر می کند، بنابراین ماژول ها باید به صورت سری با در نظر گرفتن ضریب دمایی ولتاژ منفی طراحی شوند.

کنترل کننده شارژ و دشارژ خورشیدی

کنترل کننده شارژ و دشارژ خورشیدی که به عنوان "کنترل کننده فتوولتائیک" نیز شناخته می شود، برای تنظیم و کنترل انرژی الکتریکی تولید شده توسط ماژول های خورشیدی، به حداکثر رساندن شارژ باتری و محافظت از باتری در برابر شارژ بیش از حد و بیش از حد طراحی شده است. تخلیه در مکان هایی که اختلاف دما زیاد است، کنترل کننده PV باید عملکرد جبران دما را داشته باشد. با توجه به سطح ولتاژ DC سیستم و توان ماژول سلول خورشیدی برای پیکربندی کنترلر PV مناسب، کنترل کننده PV معمولی دارای سطوح ولتاژ مختلف DC12V، 24V، 48V، 110V، 220V است.

بسته های باتری

وظیفه اصلی آن ذخیره انرژی به منظور اطمینان از تغذیه بار در شب یا روزهای بارانی است. تعداد باتری ها به صورت سری و موازی را می توان با توجه به الزامات سطح ولتاژ DC سیستم پیکربندی کرد. هنگام اتصال باتری ها به صورت سری و موازی، باید از همان نوع مشخصات، همان سازنده، همان دسته و اصل نصب و استفاده همزمان پیروی شود.

اینورترهای خارج از شبکه

اینورتر خارج از شبکه یکی از اجزای اصلی یک سیستم انرژی خورشیدی خارج از شبکه است و وظیفه تبدیل برق DC به برق AC برای استفاده توسط بارهای AC را بر عهده دارد. به منظور بهبود عملکرد کلی سیستم تولید برق PV و اطمینان از عملکرد پایدار دراز مدت نیروگاه، شاخص های عملکرد اینورتر بسیار مهم است. انتخاب اینورتر بر اساس ویژگی های بار (به عنوان مثال مقاومتی، القایی یا خازنی) و اندازه توان بار است.

مزایای

در مقایسه با سیستم تولید برق حرارتی رایج، مزایای تولید برق فتوولتائیک خورشیدی عمدتاً در

1، بدون خطر تخلیه.

2، ایمن و قابل اعتماد، بدون سر و صدا، بدون انتشار آلودگی در خارج، تمیز (بدون خطرات عمومی).

3، با توزیع جغرافیایی منابع محدود نمی شود و می تواند از سقف های ساختمان استفاده کند.

4، عدم نیاز به مصرف سوخت و راه اندازی خطوط انتقال برای تولید برق در محل.

5، کیفیت بالای انرژی.

6. دوره ساخت و ساز کوتاه و زمان کوتاه صرف شده برای به دست آوردن انرژی.

معایب

1، متناوب و تصادفی در کاربرد زمینی، تولید برق مربوط به شرایط آب و هوایی است، در شب یا در روزهای بارانی نمی تواند یا به ندرت برق تولید می کند.

2، چگالی انرژی کم است، در شرایط استاندارد، شدت تابش خورشیدی دریافت شده بر روی زمین 1000W/M^2 است. هنگامی که در اندازه بزرگ استفاده می شود، باید یک منطقه بزرگ را اشغال کند.

3، قیمت هنوز نسبتا گران است، 3 تا 15 برابر تولید برق معمولی است و سرمایه گذاری اولیه بالا است.

برنامه های کاربردی سیستم

I. منبع تغذیه خورشیدی برای کاربران: (1) منبع تغذیه کوچک از 10-100W، مورد استفاده در مناطق دورافتاده بدون برق مانند فلات‌ها، جزایر، مناطق پاستوری، پست‌های نگهبانی مرزی و سایر منابع تغذیه نظامی و غیرنظامی، مانند روشنایی، تلویزیون، ضبط و غیره؛ (2) 3-5سیستم تولید برق متصل به شبکه روی پشت بام خانواده KW; (3) پمپ آب فتوولتائیک: برای حل آب عمیق آب آشامیدنی و آبیاری در مناطق بدون برق. دوم، زمینه حمل‌ونقل مانند چراغ‌های چراغ راهنمایی، سیگنال‌های ترافیکی/راه‌آهن، چراغ‌های هشدار ترافیک/علامت، چراغ‌های خیابان یو شیانگ، چراغ‌های موانع در ارتفاع بالا، غرفه‌های تلفن بی‌سیم بزرگراه/راه‌آهن، منبع تغذیه شیفت جاده‌ای بدون مراقبت و غیره. زمینه ارتباط/ارتباطات: ایستگاه رله مایکروویو بدون مراقبت خورشیدی، ایستگاه تعمیر و نگهداری کابل نوری، سیستم منبع تغذیه پخش/ارتباط/پیجینگ. سیستم فتوولتائیک تلفن حامل روستایی، دستگاه ارتباطی کوچک، منبع تغذیه GPS سرباز، و غیره. چهار، نفت، دریایی، میدان هواشناسی: خطوط لوله نفت و دروازه های مخزن حفاظت کاتدی سیستم انرژی خورشیدی، عمر سکوی حفاری نفت و منبع تغذیه اضطراری، تجهیزات تشخیص دریایی، تجهیزات رصد هواشناسی / هیدرولوژیکی و غیره V. منبع تغذیه لامپ ها و فانوس های خانگی: مانند لامپ های باغی، چراغ های خیابانی، لامپ های قابل حمل، لامپ های کمپینگ، لامپ های پیاده روی، لامپ های ماهیگیری، چراغ های سیاه، لامپ های برش لاستیکی، لامپ های کم مصرف و غیره ششم، نیروگاه فتوولتائیک: 10 کیلووات-50مگاوات نیروگاه فتوولتائیک مستقل، نیروگاه مکمل مناظر (هیزم)، انواع ایستگاه‌های شارژ پارکینگ بزرگ و غیره. هفت، معماری خورشیدی ترکیبی از تولید انرژی خورشیدی با مصالح ساختمانی است. ساختن آینده ساختمان های بزرگ برای رسیدن به خودکفایی قدرت، یک جهت توسعه بزرگ در آینده است. هشت، مناطق دیگر عبارتند از: (1) و پشتیبانی از خودرو: اتومبیل های خورشیدی / وسایل نقلیه الکتریکی، تجهیزات شارژ باتری، تهویه مطبوع خودرو، فن های تهویه، جعبه های نوشیدنی سرد، و غیره. (2) سیستم تولید انرژی احیا کننده هیدروژن خورشیدی به علاوه سلول های سوختی. (3) منبع تغذیه تجهیزات نمک زدایی آب دریا؛ (4) ماهواره، فضاپیما، نیروگاه خورشیدی فضایی و غیره.