سیستم تولید برق فتوولتائیک دستگاهی است که مستقیماً انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. با توجه به رابطه بین سیستم فتوولتائیک و شبکه، می توان آن را به یک سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه و یک سیستم متصل به شبکه تقسیم کرد. سیستمی که مستقیماً سلول فتوولتائیک را بدون دستگاه ذخیره انرژی در وسط به بار متصل می کند، سیستم فتوولتائیک جفت مستقیم نامیده می شود. این نوع سیستم در روزهای بارانی و در شب نمی تواند انرژی تامین کند و معمولاً یک باتری در این بین اضافه می شود. از آنجایی که سیستم فتوولتائیک نسبتاً تحت تأثیر عوامل خارجی قرار می گیرد، معمولاً لازم است یک کنترل کننده اضافه شود تا بتوان توان خروجی نامی را به دست آورد و عملکردهایی مانند سیستم های کنترل و حفاظت را اضافه کرد.
سیستم تولید برق فتوولتائیک اساساً شامل چهار بخش است: پانل های فتوولتائیک، اینورترها، دستگاه های ذخیره انرژی و کنترلرها. دستگاه های ذخیره انرژی عموما از باتری ها استفاده می کنند و بیشتر آنها از باتری های سرب اسیدی در کاربردهای عملی استفاده می کنند.
معرفی عملکردهای اصلی هر قسمت:
سلول های خورشیدی انرژی خورشیدی را جذب می کنند و انرژی نور را به جریان برق مستقیم تبدیل می کنند.
کنترل کننده عمق شارژ و دشارژ باتری را کنترل می کند و سیگنال کنترل اینورتر را با تغییر بار تنظیم می کند.
باتری ذخیرهسازی{0}}انرژی الکتریکی تولید شده توسط پنلهای خورشیدی را ذخیره میکند و در صورت لزوم، برق DC را برای بار تامین میکند.
اینورتر ورودی برق DC را به خروجی برق AC تبدیل می کند.
در مقایسه با نیروگاه های سنتی مقیاس بزرگ با انتقال ولتاژ بالا و مسافت طولانی، مزایای اصلی تولید برق مستقل عبارتند از: سرمایه گذاری کمتر، ساخت سریع، منبع تغذیه قابل اعتماد و هزینه های عملیاتی کم. یک مزیت مهم یک نیروگاه مستقل این است که نزدیک به کاربران است و نیازی به سیستم انتقال برق با ولتاژ بالا ندارد که می تواند سرمایه گذاری در زیرساخت ها را تا حد زیادی کاهش دهد. علاوه بر این، مکان نصب ژنراتورهای کوچک به راحتی پیدا می شود و مدت زمان نصب بسیار کوتاه است که برای بهبود سرمایه گذاری نیز مفید است. از آنجایی که تلفات انتقال بسیار کمتر از سیستم قدرت سنتی است، هزینه عملیاتی تولید برق مستقل نسبتاً پایین است.
از نظر قابلیت اطمینان منبع تغذیه، مزایای تولید برق مستقل نیز مشهود است. تاسيسات انتقال و توزيع ولتاژ بالا در سيستمهاي برق سنتي عامل مهمي بر قابليت اطمينان منبع تغذيه مي باشد. خطوط و دکل های فشار قوی در اثر بلایای طبیعی مانند طوفان، یخ و برف به شدت آسیب می بینند و ضرر آن می تواند به صدها میلیارد دلار برسد و برخی از کاربران منبع تغذیه طولانی مدت دارند. منقطع. حتی در تابستان که بلایای طبیعی وجود ندارد، قطعی برق ناشی از خرابی خطوط انتقال رخ خواهد داد.
تولید برق فتوولتائیک خورشیدی به هیچ سوختی نیاز ندارد، هیچ آلودگی برای محیط زیست ندارد و یک انرژی پاک تجدیدپذیر ایده آل است. تولید برق فتوولتائیک به مساحت وسیعی از زمین نیاز ندارد و می توان آن را روی پشت بام یا دیوار بیرونی یک ساختمان بلند نصب کرد. این ساده ترین راه برای دستیابی به تولید برق مستقل است. در تجهیزات تولید برق فتوولتائیک نه هیچ وسیله مکانیکی دوار و نه دستگاه واکنش شیمیایی وجود دارد و مدیریت آن سادهتر از سایر روشهای تولید برق است.
تولید برق فتوولتائیک تبدیل مستقیم انرژی تابش خورشید به انرژی الکتریکی از طریق اثر فتوولتائیک است. انرژی خورشیدی ناپایدار است. شدت تابش خورشید در یک مکان در همه زمانهای یک روز متفاوت است. شدت تابش خورشید در طلوع و غروب خورشید بسیار کمتر از قبل از ظهر است. شدت تابش خورشید در فصول مختلف در یک مکان متفاوت است. برای مناطق با عرض جغرافیایی متوسط و بالا، شدت تابش خورشید در تابستان به طور قابل توجهی قوی تر از زمستان است. انرژی خورشیدی نیز متناوب است و انرژی تابشی مستقیم خورشید با تغییر روز و شب به طور قابل توجهی تغییر می کند. تابش خورشید نیز تحت تأثیر عواملی مانند آب و هوا، فصل، روز و شب است. برای پایدار کردن توان خروجی تولید برق فتوولتائیک، مجهز بودن به دستگاه های ذخیره انرژی ضروری است. علاوه بر این، خروجی سلول های خورشیدی و دستگاه های ذخیره انرژی جریان مستقیم است. برای به دست آوردن جریان متناوب، سیستم تولید برق فتوولتائیک باید مجهز به کنترلر و اینورتر باشد. مزایای تولید برق فتوولتائیک مستقل به شرح زیر خلاصه می شود:
1. تجدید پذیر، منابع نامحدود، می تواند به طور مستقیم انرژی الکتریکی درجه بالا، با ویژگی های توسعه پایدار ایده آل تولید کند.
2. بدون آلودگی، انتشار مطلقاً صفر - بدون انتشار هیچ ماده و صدا، نور، الکتریسیته، مغناطیس و سر و صدای مکانیکی.
3. سیار و انعطاف پذیر، سیستم تولید برق را می توان در صورت نیاز در ماژول ها ادغام کرد که می تواند بزرگ یا کوچک باشد و به راحتی گسترش یابد.
4. جهانی بودن منابع اساساً محدود به منطقه نیست، اما بین مناطق غنی و کم فراوان تفاوت وجود دارد.
5. تطبیق پذیری و ذخیره سازی، انرژی الکتریکی را می توان به راحتی از طریق خطوط انتقال منتقل، استفاده و ذخیره کرد.
6. منابع، تولید برق و مصرف برق در یک منطقه هستند که می تواند تا حد زیادی در هزینه سرمایه گذاری تجهیزات انتقال نیرو و تبدیل از راه دور صرفه جویی کند. دوره ساخت سیستم تولید برق خورشیدی کوتاه است، زیرا ماژولار است، می توان از آن به اندازه چند میلی وات ماشین حساب انرژی خورشیدی استفاده کرد. نیروگاه های خورشیدی تا ده ها مگاوات؛ سیستم های برق توزیع شده می توانند ایمنی و قابلیت اطمینان کل سیستم انرژی را بهبود بخشند، به ویژه در مناطق دورافتاده و مناطق کوهستانی در چین، جایی که ساکنان آن بسیار پراکنده زندگی می کنند و نیاز به اتصال طولانی به شبکه دارند. تامین برق ساکنین
علاوه بر این، تولید برق فتوولتائیک خورشیدی ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد:
1. بدون خطر فرسودگی.
2. کاملا تمیز (بدون آلودگی، خارج از باتری ذخیره سازی).
3. محدود به توزیع جغرافیایی منابع نیست.
4. می تواند برق را در نزدیکی محلی که از برق استفاده می شود تولید کند.
5. کیفیت انرژی بالا.
6. کاربران به راحتی از نظر احساسی پذیرفته می شوند
7. برای به دست آوردن انرژی زمان کوتاهی نیاز است.
8. سیستم منبع تغذیه با اطمینان کار می کند.