1. A napelemes fotovoltaikus rendszer összetétele és elve
A napelemes fotovoltaikus rendszer a következő három részből áll: napelem alkatrészek; töltés- és kisütésvezérlők, inverterek, vizsgálóműszerek és számítógépes felügyeleti és egyéb teljesítményelektronikai berendezések; valamint akkumulátorok vagy egyéb energiatároló és segédenergia-termelő berendezések.
A napelemes fotovoltaikus rendszerek a következő jellemzőkkel rendelkeznek:
- Nincsenek forgó alkatrészek, nincs zaj;
- Nincs légszennyezés és szennyvízkibocsátás;
- Nincs égési folyamat, nincs szükség üzemanyagra;
- Egyszerű karbantartás és alacsony karbantartási költségek;
- Jó működési megbízhatóság és stabilitás;
- Kulcsfontosságú elemként a napelemek élettartama hosszú, a kristályos szilícium napelemek élettartama pedig elérheti a 25 évet is;
Az energiatermelés szükség szerint egyszerűen növelhető.
A fotovoltaikus rendszereket széles körben használják. A fotovoltaikus rendszeralkalmazások alapvető formái két kategóriába sorolhatók: független energiatermelő rendszerek és hálózatra kapcsolt energiatermelő rendszerek. A fő alkalmazási területek elsősorban az űrrepülőgépek, a kommunikációs rendszerek, a mikrohullámú közvetítőállomások, a TV-differenciál lemezjátszók, a fotovoltaikus vízszivattyúk és a háztartási áramellátás területén találhatók áram nélkül. A technológia fejlődésével és a világgazdaság fenntartható fejlődésének szükségleteivel a fejlett országok megkezdték a városi fotovoltaikus hálózatra kapcsolt áramtermelés tervszerű előmozdítását, elsősorban háztartási tetőtéri fotovoltaikus energiatermelő rendszerek kiépítésével és MW szintű központosított nagyüzemi. hálózatra kapcsolt energiatermelő rendszerek. Ugyanakkor a napelemes fotovoltaikus rendszerek alkalmazását erőteljesen támogatták a közlekedésben és a városi világításban.
A fotovoltaikus rendszerek különböző léptékű és alkalmazási formákkal rendelkeznek. Például a rendszerskálák széles skálát ölelnek fel, a 0,3 és 2 W napelemes kerti lámpáktól a MW szintű napelemes fotovoltaikus erőművekig, mint például a 3,75 kWp teljesítményű háztartási tetőtéri áramfejlesztő berendezések és a Dunhuang 10 MW projekt. Pályázati formái is sokrétűek, és számos területen széles körben alkalmazhatók, például háztartási, közlekedési, kommunikációs és űripari alkalmazásokban. Bár a fotovoltaikus rendszerek mérete eltérő, összetételük és működési elvük alapvetően azonos. A 4-1. ábra egy tipikus, egyenáramú terhelést biztosító fotovoltaikus rendszer sematikus diagramja. A fotovoltaikus rendszerben több fő összetevőt tartalmaz:
Fotovoltaikus modul tömb: Napelem elemekből (más néven fotovoltaikus cellamodulokból) áll, amelyek a rendszerkövetelményeknek megfelelően sorba és párhuzamosan kapcsolódnak. A napenergiát napfény hatására elektromos energiává alakítja. Ez a napelemes fotovoltaikus rendszer központi eleme.
Akkumulátor: A napelem alkatrészek által termelt elektromos energiát tárolja. Ha a fény elégtelen vagy éjszaka, vagy a terhelési igény nagyobb, mint a napelem alkatrészek által termelt teljesítmény, a tárolt elektromos energia felszabadul a terhelés energiaigényének kielégítésére. Ez a napelemes fotovoltaikus rendszer akkumulátora. funkcionális részek. Jelenleg az ólom-savas akkumulátorokat gyakran használják a napelemes fotovoltaikus rendszerekben. Magasabb követelményeket támasztó rendszerekhez általában mélykisülési szeleppel szabályozott zárt ólom-savas akkumulátorokat, mélykisüléses folyadékelnyelő ólom-savas akkumulátorokat stb.
Vezérlő: Meghatározza és szabályozza az akkumulátor töltési és kisütési feltételeit, valamint a terhelés teljesítményigényének megfelelően szabályozza a napelem alkatrészek és az akkumulátor teljesítményét a terheléshez. Ez az egész rendszer központi vezérlési része. A napelemes fotovoltaikus ipar fejlődésével a vezérlők funkciói egyre erősebbek, és tendencia a hagyományos vezérlőelem, inverter és felügyeleti rendszer integrálása. Például az AES SPP és SMD sorozatú vezérlői integrálják a fenti három funkciót.
Inverter: A napelemes fotovoltaikus áramellátó rendszerben váltóáramú terhelés esetén inverteres eszközzel kell a napelem komponensek által termelt egyenáramot vagy az akkumulátor által felszabaduló egyenáramot a napelemek által igényelt váltakozó áramúvá alakítani. Betöltés.
A napelemes fotovoltaikus áramellátó rendszer működési elve az, hogy az akkumulátort a napelem komponensei által a napsugárzás hatására termelt elektromos energiával töltik fel, vagy a terhelési igény kielégítésekor közvetlenül táplálják a terhelést. Ha a napsütés nem elegendő vagy éjszaka Az akkumulátor a vezérlő vezérlése mellett látja el az egyenáramú terhelést. A váltakozó áramú terhelést tartalmazó fotovoltaikus rendszerekhez invertert kell hozzáadni az egyenáram váltóárammá alakításához. A fotovoltaikus rendszeralkalmazások sokféle formában léteznek, de az alapelvek ugyanazok maradnak. Más típusú fotovoltaikus rendszerek esetében csak a vezérlőmechanizmus és a rendszerelemek különböznek a tényleges igényektől függően. Az alábbiakban részletesen ismertetjük a különböző típusú fotovoltaikus rendszereket.