مقدمة في تصنيف الأنظمة الكهروضوئية الشمسية

بشكل عام ، نقسم الأنظمة الكهروضوئية إلى أنظمة مستقلة وأنظمة متصلة بالشبكة وأنظمة هجينة.إذا كان من الممكن تقسيم نظام إمداد الطاقة الكهروضوئية بمزيد من التفاصيل وفقًا لاستمارة طلب نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، ومقياس التطبيق ونوع الحمل.يمكن أيضًا تقسيم الأنظمة الكهروضوئية إلى الأنواع الستة التالية: نظام الطاقة الشمسية الصغيرة (SmallDC) ؛نظام DC البسيط (SimpleDC) ؛نظام طاقة شمسية كبير (LargeDC) ؛نظام إمداد الطاقة AC و DC (AC / DC) ؛نظام متصل بالشبكة (UtilityGridConnect) ؛نظام إمداد الطاقة الهجين (هجين) ؛نظام هجين متصل بالشبكة.يتم شرح مبدأ العمل وخصائص كل نظام أدناه.

1. نظام الطاقة الشمسية الصغيرة (SmallDC)

ما يميز هذا النظام هو أنه لا يوجد سوى حمل التيار المباشر في النظام وقوة التحميل صغيرة نسبيًا.النظام بأكمله له هيكل بسيط وتشغيل سهل.استخداماته الرئيسية هي الأنظمة المنزلية العامة ، ومنتجات DC المدنية المختلفة ومعدات الترفيه ذات الصلة.على سبيل المثال ، يستخدم هذا النوع من الأنظمة الكهروضوئية على نطاق واسع في المنطقة الغربية من بلدي ، والحمل عبارة عن مصباح يعمل بالتيار المستمر لحل مشكلة الإضاءة المنزلية في المناطق الخالية من الكهرباء.

2. نظام DC البسيط (SimpleDC)

تتمثل خاصية النظام في أن الحمل في النظام هو حمل DC ولا توجد متطلبات خاصة لوقت استخدام الحمل.يتم استخدام الحمل بشكل أساسي خلال النهار ، لذلك لا توجد بطارية أو وحدة تحكم في النظام.النظام له هيكل بسيط ويمكن استخدامه مباشرة.توفر المكونات الكهروضوئية الطاقة للحمل ، مما يلغي الحاجة إلى تخزين الطاقة وإطلاقها في البطارية ، فضلاً عن فقدان الطاقة في وحدة التحكم ، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة.

3 نظام الطاقة الشمسية على نطاق واسع (كبير DC)

بالمقارنة مع النظامين الكهروضوئيين أعلاه ، لا يزال هذا النظام الكهروضوئي مناسبًا لأنظمة إمداد الطاقة بالتيار المستمر ، ولكن هذا النوع من الأنظمة الكهروضوئية الشمسية عادةً ما يكون لديه طاقة تحميل كبيرة.من أجل ضمان إمكانية توفير الحمل بشكل موثوق به من خلال مصدر طاقة ثابت ، فإن النظام المقابل له المقياس كبير أيضًا ، ويتطلب مجموعة كبيرة من الوحدات الكهروضوئية وحزمة بطارية شمسية أكبر.تشمل نماذج التطبيق الشائعة الاتصالات ، والقياس عن بعد ، وإمدادات طاقة معدات المراقبة ، وإمدادات الطاقة المركزية في المناطق الريفية ، ومنارات الإشارات ، وأضواء الشوارع ، وما إلى ذلك.

يختلف عن الأنظمة الكهروضوئية الثلاثة المذكورة أعلاه ، يمكن لهذا النظام الكهروضوئي توفير الطاقة لكل من أحمال التيار المستمر والتيار المتردد في نفس الوقت.فيما يتعلق بهيكل النظام ، فإنه يحتوي على محولات أكثر من الأنظمة الثلاثة المذكورة أعلاه لتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد.الطلب على حمل التيار المتردد.بشكل عام ، يكون استهلاك طاقة التحميل لهذا النوع من النظام كبيرًا نسبيًا ، وبالتالي فإن حجم النظام كبير نسبيًا أيضًا.يتم استخدامه في بعض محطات الاتصالات الأساسية مع كل من أحمال التيار المتردد والتيار المستمر ومحطات الطاقة الكهروضوئية الأخرى بأحمال التيار المتردد والتيار المستمر.

5 نظام متصل بالشبكة (UtilityGridConnect)

أكبر ميزة لهذا النوع من الأنظمة الكهروضوئية الشمسية هي أن طاقة التيار المستمر المتولدة من المصفوفة الكهروضوئية يتم تحويلها إلى طاقة التيار المتردد التي تلبي متطلبات شبكة الطاقة الرئيسية بواسطة العاكس المتصل بالشبكة ، ثم يتم توصيلها مباشرة بالشبكة الرئيسية.في النظام المتصل بالشبكة ، لا يتم توفير الطاقة المولدة من الصفيف الكهروضوئي فقط إلى التيار المتردد خارج الحمل ، يتم تغذية الطاقة الزائدة مرة أخرى إلى الشبكة.في الأيام الممطرة أو في الليل ، عندما لا تولد المصفوفة الكهروضوئية الكهرباء أو لا تستطيع الكهرباء المولدة تلبية طلب الحمل ، فسيتم تشغيلها بواسطة الشبكة.

6 نظام إمداد الطاقة الهجين (هجين)

بالإضافة إلى استخدام مصفوفات الوحدات الكهروضوئية الشمسية ، يستخدم هذا النوع من الأنظمة الكهروضوئية الشمسية أيضًا مولدات الديزل كمصدر طاقة احتياطي.الغرض من استخدام نظام إمداد الطاقة الهجين هو الاستفادة بشكل شامل من مزايا تقنيات توليد الطاقة المختلفة وتجنب أوجه القصور الخاصة بها.على سبيل المثال ، فإن مزايا الأنظمة الكهروضوئية المستقلة المذكورة أعلاه هي صيانة أقل ، ولكن العيب هو أن إنتاج الطاقة يعتمد على الطقس وغير مستقر.بالمقارنة مع نظام مستقل للطاقة واحد ، يمكن أن يوفر نظام إمداد الطاقة الهجين الذي يستخدم مولدات الديزل والمصفوفات الكهروضوئية طاقة لا تعتمد على الطقس.مزاياه هي:

1. إن استخدام نظام إمداد الطاقة الهجين يمكن أن يحقق استخدام أفضل للطاقة المتجددة.

2. لديه قابلية عالية للنظام العملي.

3. بالمقارنة مع نظام مولدات الديزل ذات الاستخدام الفردي ، فهي تتميز بصيانة أقل وتستخدم وقودًا أقل.

4. كفاءة عالية في استهلاك الوقود.

5. مرونة أفضل لمطابقة الحمل.

النظام الهجين له عيوبه الخاصة:

1. السيطرة أكثر تعقيدا.

2. المشروع الأولي كبير نسبيًا.

3. يتطلب صيانة أكثر من نظام مستقل.

4. التلوث والضوضاء.

7. نظام إمداد الطاقة الهجين المتصل بالشبكة (الهجين)

مع تطور صناعة الإلكترونيات الضوئية الشمسية ، كان هناك نظام إمداد طاقة هجين متصل بالشبكة يمكنه الاستفادة بشكل شامل من مصفوفات وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، وأنابيب النفط وآلات النفط الاحتياطية.عادة ما يتم دمج هذا النوع من النظام مع وحدة التحكم والعاكس ، باستخدام شريحة كمبيوتر للتحكم الكامل في تشغيل النظام بأكمله ، واستخدام مصادر الطاقة المختلفة بشكل شامل لتحقيق أفضل حالة عمل ، ويمكن أيضًا استخدام البطارية لتحسين معدل ضمان إمداد طاقة الحمل للنظام ، مثل نظام عاكس SMD الخاص بـ AES.يمكن أن يوفر النظام طاقة مؤهلة للأحمال المحلية ويمكن أن يعمل بمثابة UPS عبر الإنترنت (مصدر طاقة غير متقطع).يمكنه أيضًا توفير الطاقة للشبكة أو الحصول على الطاقة من الشبكة.

عادة ما يعمل وضع عمل النظام بالتوازي مع التيار الكهربائي والطاقة الشمسية.بالنسبة للأحمال المحلية ، إذا كانت الطاقة الكهربائية المولدة من الوحدة الكهروضوئية كافية للحمل ، فسوف تستخدم مباشرة الطاقة الكهربائية الناتجة عن الوحدة الكهروضوئية لتلبية الطلب على الحمل.إذا تجاوزت الطاقة المولدة من الوحدة الكهروضوئية طلب الحمل الفوري ، يمكن إعادة الطاقة الزائدة إلى الشبكة ؛إذا كانت الطاقة المولدة من الوحدة الكهروضوئية غير كافية ، فسيتم تنشيط طاقة المرافق تلقائيًا ، وسيتم استخدام طاقة المرافق لتلبية الطلب على الحمل المحلي.عندما يكون استهلاك الطاقة للحمل أقل من 60٪ من السعة المقدرة لعاكس SMD ، فإن التيار الكهربائي سوف يشحن البطارية تلقائيًا لضمان أن البطارية في حالة عائمة لفترة طويلة ؛في حالة فشل التيار الكهربائي ، أو انقطاع التيار الكهربائي ، أو في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، إذا كانت الجودة غير مؤهلة ، فسيقوم النظام تلقائيًا بفصل الطاقة الرئيسية والانتقال إلى وضع العمل المستقل.توفر البطارية والعاكس طاقة التيار المتردد التي يتطلبها الحمل.

بمجرد عودة طاقة التيار الكهربائي إلى وضعها الطبيعي ، أي استعادة الجهد والتردد إلى الحالة الطبيعية المذكورة أعلاه ، سيقوم النظام بفصل البطارية والتغيير إلى وضع متصل بالشبكة ، يتم تشغيله بواسطة التيار الكهربائي.في بعض أنظمة الإمداد بالطاقة الهجينة المتصلة بالشبكة ، يمكن أيضًا دمج وظائف مراقبة النظام والتحكم والحصول على البيانات في شريحة التحكم.المكونات الأساسية لهذا النظام هي جهاز التحكم والعاكس.