Fotovoltaïsch systeem

Fotovoltaïsche systemen worden over het algemeen onderverdeeld in onafhankelijke systemen, netgekoppelde systemen en hybride systemen. Afhankelijk van de toepassingsvorm, toepassingsschaal en het type belasting van het fotovoltaïsche systeem, kunnen ze worden onderverdeeld in zes typen.

systeemintroductie

Afhankelijk van het aanvraagformulier, de toepassingsschaal en het type belasting van het fotovoltaïsche systeem, moet het fotovoltaïsche voedingssysteem verder worden onderverdeeld. Fotovoltaïsche systemen kunnen ook worden onderverdeeld in de volgende zes typen: klein zonne-energiesysteem (Small DC); eenvoudig DC-systeem (Simple DC); groot zonne-energiesysteem (Large DC); AC- en DC-voedingssysteem (AC/DC); netgekoppeld systeem (Utility Grid Connect); hybride voedingssysteem (Hybrid); netgekoppeld hybride systeem. Het werkingsprincipe en de kenmerken van elk systeem worden hieronder beschreven.

stroomvoorzieningssysteem

De kenmerken van een klein zonne-energiesysteem zijn dat het systeem slechts een gelijkstroombelasting heeft en dat het vermogen relatief laag is. Het systeem is eenvoudig van structuur en eenvoudig te bedienen. Het wordt voornamelijk gebruikt voor algemene huishoudelijke systemen, diverse civiele gelijkstroomproducten en aanverwante entertainmentapparatuur. In het westen van mijn land wordt dit type fotovoltaïsch systeem bijvoorbeeld veel gebruikt. De belasting bestaat uit gelijkstroomlampen, die worden gebruikt om het probleem van huishoudelijke verlichting in gebieden zonder elektriciteit op te lossen.

DC-systeem

Kenmerkend voor dit systeem is dat de belasting in het systeem een ​​DC-belasting is en er geen speciale eisen zijn aan de gebruiksduur van de belasting. De belasting wordt voornamelijk overdag gebruikt, dus er is geen batterij in het systeem en geen controller nodig. Het systeem heeft een eenvoudige structuur en kan direct worden gebruikt. De fotovoltaïsche module levert stroom aan de belasting, waardoor het opslaan en afgeven van energie in de batterij en het energieverlies in de controller worden geëlimineerd en de energie-efficiëntie wordt verbeterd. Het wordt veel gebruikt in PV-waterpompsystemen, sommige tijdelijke apparatuur die overdag stroom levert en sommige toeristische voorzieningen. Figuur 1 toont een eenvoudig DC PV-pompsysteem. Dit systeem is veel gebruikt in ontwikkelingslanden waar geen zuiver kraanwater beschikbaar is en heeft goede sociale voordelen opgeleverd.

Grootschalig zonne-energiesysteem

Vergeleken met de twee bovengenoemde fotovoltaïsche systemen is het grootschalige fotovoltaïsche systeem op zonne-energie nog steeds geschikt voor het DC-voedingssysteem, maar dit type zonne-PV-systeem heeft doorgaans een groot vermogen. Om een ​​stabiele stroomvoorziening aan de belasting te garanderen, is de bijbehorende schaal van het systeem ook groot en moet het worden uitgerust met een grotere reeks fotovoltaïsche modules en een groter batterijpakket. De meest voorkomende toepassingen zijn onder meer communicatie, telemetrie, stroomvoorziening van bewakingsapparatuur, gecentraliseerde stroomvoorziening in landelijke gebieden, bakenvuurtorens, straatverlichting, enz. Deze vorm wordt gebruikt in sommige fotovoltaïsche energiecentrales op het platteland die zijn gebouwd in gebieden zonder elektriciteit in het westen van mijn land, en de communicatiebasisstations die zijn gebouwd door China Mobile en China Unicom in afgelegen gebieden zonder elektriciteitsnet gebruiken dit fotovoltaïsche systeem ook voor de stroomvoorziening. Zoals het communicatiebasisstationproject in Wanjiazhai, Shanxi.

AC- en DC-voedingssysteem

Anders dan de drie bovengenoemde fotovoltaïsche zonne-energiesystemen, kan dit systeem tegelijkertijd stroom leveren aan zowel gelijkstroom- als wisselstroomverbruikers. De systeemstructuur is uitgebreid met meer omvormers dan de drie bovengenoemde systemen. Deze omvormers worden gebruikt om gelijkstroom om te zetten in wisselstroom om te voldoen aan de eisen van de wisselstroomverbruiker. Het stroomverbruik van een dergelijk systeem is doorgaans ook relatief groot, waardoor de omvang van het systeem ook relatief groot is. Het wordt gebruikt in sommige communicatiebasisstations met zowel wisselstroom- als gelijkstroomverbruikers en in andere fotovoltaïsche energiecentrales met zowel wisselstroom- als gelijkstroomverbruikers.

Netgekoppeld systeem

Het belangrijkste kenmerk van dit fotovoltaïsche zonnesysteem is dat de gelijkstroom die door de zonnepanelen wordt opgewekt, via de netgekoppelde omvormer wordt omgezet in wisselstroom die voldoet aan de eisen van het elektriciteitsnet en vervolgens rechtstreeks wordt aangesloten op het elektriciteitsnet. Buiten de belasting wordt het overtollige vermogen teruggeleverd aan het net. Op regenachtige dagen of 's nachts, wanneer de zonnepanelen geen elektriciteit opwekken of de opgewekte elektriciteit niet aan de vraag kan voldoen, wordt deze door het net gevoed. Omdat de elektrische energie rechtstreeks in het elektriciteitsnet wordt ingevoerd, vervalt de configuratie van de batterij en wordt het proces van het opslaan en vrijgeven van de batterij bespaard. Er is echter een speciale netgekoppelde omvormer nodig om ervoor te zorgen dat het uitgangsvermogen voldoet aan de eisen van het net voor spanning, frequentie en andere indicatoren. Vanwege het probleem met de efficiëntie van de omvormer zal er nog steeds sprake zijn van energieverlies. Dergelijke systemen kunnen vaak netstroom en een reeks zonnepanelen parallel gebruiken als stroombron voor lokale wisselstroombelastingen. Het tekort aan stroom in het hele systeem wordt hierdoor verminderd. Bovendien kan een netgekoppeld fotovoltaïsch systeem een ​​rol spelen bij de piekregeling van het openbare elektriciteitsnet. Gezien de kenmerken van het netgekoppelde systeem heeft Soying Electric enkele jaren geleden met succes een netgekoppelde zonne-omvormer ontwikkeld, die speciaal is ontworpen voor het recyclen van elektrische energie met verschillende opbrengsten en verliezen. Er is grote vooruitgang geboekt en een aantal technische problemen met het netgekoppelde systeem zijn overwonnen.

Gemengd leveringssysteem

Naast de zonnepanelen die in dit fotovoltaïsche systeem worden gebruikt, wordt ook een oliegenerator gebruikt als noodstroombron. Het doel van een hybride energievoorziening is om de voordelen van verschillende energieopwekkingstechnologieën optimaal te benutten en de bijbehorende tekortkomingen te vermijden. De voordelen van de bovengenoemde onafhankelijke fotovoltaïsche systemen zijn bijvoorbeeld minder onderhoud, en het nadeel is dat de energieopbrengst weersafhankelijk en onstabiel is.

Een hybride energievoorzieningssysteem dat gebruikmaakt van een combinatie van dieselgeneratoren en fotovoltaïsche panelen, kan weersonafhankelijke energie leveren, vergeleken met een stand-alone systeem dat op één energiebron werkt.

Netgekoppeld gemengd leveringssysteem

Met de ontwikkeling van de opto-elektronica-industrie voor zonne-energie is een hybride voedingssysteem ontstaan ​​dat op het net is aangesloten en volledig gebruikmaakt van zonnepanelen, netstroom en noodstroomgeneratoren. Dit type systeem integreert doorgaans de controller en de omvormer en gebruikt een computerchip om de werking van het gehele systeem volledig te regelen. Verschillende energiebronnen worden integraal gebruikt om de optimale werking te bereiken. Het systeem kan ook gebruikmaken van batterijen om de gegarandeerde stroomvoorziening van het systeem verder te verbeteren, zoals het SMD-omvormersysteem van AES. Het systeem kan gekwalificeerde stroom leveren aan lokale verbruikers en kan functioneren als een online UPS (Uninterruptible Power Supply). Stroom kan ook worden geleverd aan of afgenomen van het net. De werkingsmodus van het systeem is meestal parallel aan de commerciële stroomvoorziening en de zonne-energie. Als de door de zonnepanelen gegenereerde stroom voor de lokale verbruiker voldoende is, zal deze direct gebruikmaken van de door de zonnepanelen gegenereerde stroom om in de behoeften van de verbruiker te voorzien. Als het door de fotovoltaïsche modules gegenereerde vermogen de vraag van de directe belasting overtreft, kan het overtollige vermogen ook worden teruggeleverd aan het net. Als het door de fotovoltaïsche modules gegenereerde vermogen onvoldoende is, wordt de netstroom automatisch ingeschakeld en wordt de netstroom gebruikt om te voldoen aan de vraag van de lokale belasting. Wanneer het stroomverbruik van de belasting minder is dan 60% van de nominale netcapaciteit van de SMD-omvormer, laadt het net automatisch de accu op om ervoor te zorgen dat de accu gedurende lange tijd in een zwevende toestand verkeert. Als het net uitvalt, d.w.z. bij een stroomstoring of als de netkwaliteit niet aan de norm voldoet, koppelt het systeem automatisch de netstroom los en schakelt over naar de onafhankelijke werkmodus. De door de belasting benodigde wisselstroom wordt dan geleverd door de accu en de omvormer. Zodra het net weer normaal is, d.w.z. de spanning en frequentie terugkeren naar de bovengenoemde normale toestand, koppelt het systeem de accu los, schakelt over naar de netgekoppelde modus en levert het stroom via het net. In sommige netgekoppelde hybride voedingssystemen kunnen systeembewaking, -besturing en data-acquisitiefuncties ook in de besturingschip worden geïntegreerd. De kerncomponenten van een dergelijk systeem zijn de controller en de omvormer.

Off-grid fotovoltaïsch systeem

Het off-grid fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem is een nieuw type energiebron dat elektriciteit opwekt uit fotovoltaïsche modules, het laden en ontladen van de accu via de controller regelt en elektrische energie levert aan de DC- of AC-belasting via de omvormer. Het wordt veel gebruikt op plateaus, eilanden, afgelegen berggebieden en bij veldwerkzaamheden met zware omstandigheden. Het kan ook worden gebruikt als stroomvoorziening voor communicatiebasisstations, reclamelichtbakken, straatverlichting, enz. Fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen maken gebruik van onuitputtelijke natuurlijke energie, wat effectief vraagconflicten in gebieden met stroomtekorten kan verlichten en de problemen van leven en communicatie in afgelegen gebieden kan oplossen. Het verbetert de wereldwijde ecologische omgeving en bevordert duurzame menselijke ontwikkeling.

Systeemfuncties

Fotovoltaïsche panelen zijn componenten die stroom opwekken. De fotovoltaïsche controller past de opgewekte elektrische energie aan en regelt deze. Enerzijds wordt de aangepaste energie naar de DC- of AC-belasting gestuurd, en anderzijds wordt de overtollige energie naar de batterij gestuurd voor opslag. Wanneer de opgewekte elektriciteit niet aan de behoeften van de belasting kan voldoen, stuurt de controller het vermogen van de batterij naar de belasting. Nadat de batterij volledig is opgeladen, moet de controller ervoor zorgen dat de batterij niet wordt overladen. Wanneer de in de batterij opgeslagen elektrische energie ontlaadt, moet de controller ervoor zorgen dat de batterij niet te ver wordt ontladen om de batterij te beschermen. Wanneer de prestaties van de controller niet goed zijn, zal dit de levensduur van de batterij aanzienlijk beïnvloeden en uiteindelijk de betrouwbaarheid van het systeem beïnvloeden. De taak van de batterij is om energie op te slaan, zodat de belasting 's nachts of op regenachtige dagen van stroom kan worden voorzien. De omvormer is verantwoordelijk voor het omzetten van DC-stroom naar AC-stroom voor gebruik door AC-belastingen.