От фотоэлектрических панелей до инверторов: подробное объяснение композиции полной системы производства солнечной энергии

На фоне глобальной пропаганды устойчивой энергии солнечная энергия, как чистый и возобновляемый источник энергии, постепенно вступает в нашу жизнь. Системы производства солнечной энергии привлекают все большее внимание к своей защите окружающей среды, экономии энергии и многим другим преимуществам. Итак, как составлена ​​полная система генерации солнечной энергии? Давайте начнем с самых основных компонентов - фотоэлектрических панелей.

Фотоэлектрические панели, также известные как солнечные панели, являются одним из основных компонентов систем генерации солнечной энергии. Они ведут себя как эффективный «захват», ответственный за превращение солнечного света в электрическую энергию. Его принцип работы основан на знаменитом «фотоэлектрическом эффекте». Когда солнечный свет сияет на фотоэлектрической панели, фотоны взаимодействуют с полупроводниковым материалом на фотоэлектрической панели, чтобы стимулировать пары электронных отверстий. Эти электроны и отверстия движутся в разных направлениях под действием электрического поля внутри полупроводникового материала, образуя электрический ток.

Фотоэлектрические панели обычно состоят из нескольких солнечных батарей. Большинство из этих клеточных единиц изготовлены из кремниевых материалов, из которых монокристаллические кремниевые клетки и поликристаллические кремниевые клетки являются наиболее распространенными. Монокристаллические кремниевые ячейки имеют высокую эффективность конверсии, как правило, достигая 20% - 25%, что означает, что он может преобразовать 20% - 25% солнечной энергии в электрическую энергию. Его производственный процесс является относительно сложным, а стоимость относительно высока, но он обладает стабильной производительностью производства электроэнергии и длительным сроком обслуживания до 25 - 30 лет. Эффективность преобразования поликристаллических кремниевых ячеек немного ниже, около 15% - 20%, но его стоимость производства относительно низкая, и у нее есть определенные преимущества по экономической эффективности в крупномасштабных приложениях, и его срок службы также может достигать 20 - 25 лет.

В дополнение к монокристаллическим кремниевым и поликристаллическим кремниям кремния существуют другие типы фотоэлектрических панелей, таких как аморфный кремний, кадмий теллурид и медный селенид индий галлия. Аморфные кремниевые фотоэлектрические панели имеют преимущества хорошей гибкости и могут быть превращены в тонкие пленки. Они часто используются в некоторых сценах с особыми требованиями для внешнего вида или пространства установки, но их эффективность преобразования относительно низкая, как правило, 6% - 12%. Кадмий -теллурид и медные фотоэлектрические панели индий -галлия имеют определенный потенциал в эффективности и стоимости конверсии и быстро развивались в последние годы, но их доля рынка по -прежнему ниже, чем у монокристаллических силиконовых и поликристаллических силиконовых фотоэлектрических панелей.

Мощность, генерируемая фотоэлектрическими панелями, представляет собой DC, в то время как большинство электрических приборов, которые мы используем в нашей повседневной жизни, требуют должным образом. В настоящее время инвертор играет ключевую роль. Это похоже на волшебный «преобразователь», ответственный за преобразование вывода DC фотоэлектрических панелей в AC, чтобы удовлетворить потребности в мощности различных пользователей, таких как семейства и предприятия.

Существует много типов инверторов, а общие - это централизованные инверторы, струнные инверторы и микро -инверторы. Централизованные инверторы имеют высокую мощность и, как правило, подходят для больших солнечных электростанций. Он собирает DC, сгенерированный несколькими фотоэлектрическими группами панелей, и преобразует их. Преимущество состоит в том, что стоимость относительно низкая, и ее легко управлять и поддерживать централизованно, но как только разлома может повлиять на работу всей системы выработки электроэнергии. Строковой инвертор преобразует DC в AC отдельно для различных групп фотоэлектрических панелей, а затем агрегирует эти переменные. Он обладает более высокой гибкостью. Даже если у определенной строки есть проблемы, она не повлияет на нормальную работу других строк. Кроме того, он может лучше воспользоваться своими преимуществами производительности в сценариях установки фотоэлектрических панелей с частичной экранией или различными ориентациями. В настоящее время он широко используется в распределенных фотоэлектрических проектах производства электроэнергии. Микро -инвертор установлен непосредственно на задней части каждой фотоэлектрической панели для преобразования выходного сигнала постоянного тока в каждой фотоэлектрической панели отдельно. Его самая большая особенность заключается в том, что он может реализовать независимый мониторинг и максимальное отслеживание точек мощности каждой фотоэлектрической панели. Даже если фотоэлектрическая панель заблокирована или не сбои, другие фотоэлектрические панели все еще могут работать нормально, что значительно повышает эффективность выработки электроэнергии и стабильность всей системы выработки электроэнергии. Однако, поскольку каждый микроинвертор соответствует только одной фотоэлектрической панели, его стоимость относительно высока.

В процессе преобразования электрической энергии инвертор также имеет некоторые другие важные функции. Например, функция максимальной отслеживания точек питания (MPPT) может контролировать выходную мощность фотоэлектрической панели в режиме реального времени и автоматически регулировать рабочие параметры так, чтобы фотоэлектрическая панель всегда работала вблизи максимальной точки питания, тем самым повышая эффективность выработки электроэнергии. Кроме того, инвертор также имеет функции защиты безопасности, такие как защита от перенапряжения, защита от перегрузки и защита утечек, чтобы обеспечить стабильную работу системы производства электроэнергии и безопасность персонала и оборудования.

Для того, чтобы фотоэлектрические панели могли бы лучше получать солнечный свет, необходима стабильная опорная структура, которая является системой кронштейнов. Система кронштейнов похожа на «твердую поддержку» для фотоэлектрических панелей. Это не только несет вес самих фотоэлектрических панелей, но и противостоит различным природным факторам окружающей среды, такими как ветер, дождь, снег и т. Д.

Системы кронштейнов можно разделить на два типа: фиксированное и отслеживание. Фиксированные кронштейны просты в установке и низкая стоимость. Они фиксируют фотоэлектрические панели на земле, крыше или другие здания под определенным углом и ориентацией. Угол установки этого кронштейна обычно оптимизируется в соответствии с условиями локальной широты и солнечного излучения, чтобы убедиться, что фотоэлектрические панели могут получать достаточный солнечный свет в течение большей части года. Отслеживание кронштейнов более умно. Они могут автоматически регулировать угол фотоэлектрических панелей в соответствии с изменениями в положении солнца, так что фотоэлектрические панели всегда остаются перпендикулярными или почти перпендикулярными солнечному свету, тем самым максимизируя эффективность фотоэлектрических панелей, получающих солнечный свет. Отслеживание кронштейнов, как правило, делятся на два типа: отслеживание с одной осью и отслеживание двойной оси. Отслеживающие кронштейны с одной осью могут вращаться вдоль одной оси (обычно горизонтальная ось в направлении восточного запада или наклонная ось в направлении север-юг), в то время как двойные осевые кронштейны могут вращаться одновременно в двух осях с более высокой точностью отслеживания, но относительно более высокими затратами.

При выборе системы кронштейнов необходимо учитывать много факторов. Например, топография сайта установки, доступная область, местные климатические условия и бюджет. Для небольших распределенных фотоэлектрических проектов производства электроэнергии, таких как фотоэлектрические системы на крыше домохозяйства, фиксированные кронштейны обычно выбираются из -за ограниченной области установки и чувствительности к стоимости. На крупных почтовых фотоэлектрических электростанциях, если разрешают условия площадки и более высокая эффективность выработки электроэнергии, отслеживание кронштейнов может быть лучшим выбором.

В системах генерации солнечной энергии аккумуляторы играют роль «склада хранения» электрической энергии. Когда есть достаточное количество солнечного света, электричество, вырабатываемое фотоэлектрическими панелями, может немедленно использовать пользователи, а избыточное электричество можно хранить в аккумуляторе. В случае недостаточного солнечного света ночью или в облачные дни аккумулятор выпускает хранимую электричество, чтобы предоставить пользователям непрерывный и стабильный источник питания.

Обычные типы батарей включают батареи свинцовой кислоты, гидридные батареи никеля-металла и литий-ионные батареи. Ведущие батареи являются одной из наиболее широко используемых батарей для хранения энергии. У них есть преимущества низкой стоимости, зрелой технологии и легкого обслуживания. Тем не менее, их плотность энергии относительно низкая, их объем и вес велики, а срок службы цикла заряда и разряда обычно около {4}}. Производительность гидридных аккумуляторов никель-металлов лучше, чем у свинцовых аккумуляторов. Они имеют более высокую плотность энергии, более длительный срок службы заряда и цикла сброса (до 1, 000 раз) и являются экологически чистыми, но их стоимость также относительно высока. Литий-ионные батареи имеют значительные преимущества, такие как высокая плотность энергии, небольшой объем, легкий вес, высокий заряд и эффективность разряда и длительный срок службы цикла (обычно до 1, 500-3, 000 раз), но в настоящее время их стоимость относительно высока. В некоторых сценариях применения, чувствительных к стоимости, их продвижение подлежит определенным ограничениям.

При разработке и настройке аккумуляторных компаний необходимо всесторонне рассмотреть такие факторы, как фактическая потребность в мощности системы генерации солнечной энергии, пропускная способность производства фотоэлектрических панелей и местные условия освещения. Например, необходимо определить соответствующую емкость батареи, чтобы гарантировать, что базовый спрос на электроэнергию может быть удовлетворен в случае непрерывных облачных дней. В то же время также необходимо обратить внимание на управление зарядом и разрядки батареи, принять разумную стратегию заряда и разрядки, продлить срок службы батареи и снизить стоимость хранения энергии.

Контроллер является «умной домохозяйкой» системы генерации солнечной энергии. Он отвечает за мониторинг и управление всей системой выработки электроэнергии для обеспечения безопасной и стабильной работы системы. Контроллер в основном имеет следующие важные функции:

Первый - это функция управления зарядом и разгрузки. Он может отслеживать напряжение, ток и другие параметры группы батареи в режиме реального времени и автоматически управлять процессом зарядки фотоэлектрической панели до батареи в соответствии с состоянием зарядки батареи и условиями работы системы выработки электроэнергии, чтобы предотвратить перегруженную батарею или перезарядку. Когда аккумулятор полностью заряжен, контроллер автоматически отрезает цепь зарядки, чтобы избежать повреждения батареи, вызванного перегрузкой; И когда питание аккумулятора слишком низкая, контроллер будет контролировать, чтобы прекратить сброс, чтобы защитить срок службы батареи.

Второе - это максимальная функция управления отслеживанием точки мощности. Контроллер может регулировать рабочее состояние фотоэлектрической панели в режиме реального времени, работая в сочетании с инвертором, так что она всегда работает вблизи максимальной точки питания, тем самым повышая эффективность выработки электроэнергии фотоэлектрической панели.

Кроме того, контроллер также имеет функции диагностики и защиты системы. Он может отслеживать каждый компонент в системе производства электроэнергии в режиме реального времени. После обнаружения неисправности, такой как короткий замыкание на фотоэлектрической панели, перегрев инвертора, утечка батареи и т. Д., Контроллер немедленно принимает соответствующие меры защиты, такие как отключение схемы неисправности и выпуск сигнала тревоги, для обеспечения безопасной работы всей системы выработки электроэнергии и облегчения технического обслуживания в сфере нарушений и восстановления разбившихся в роли.

Контроллеры, используемые в системах генерации солнечной энергии разных типов и размеров, также различны. В небольших системах генерации солнечной энергии обычно используется относительно простой интегрированный контроллер. Он интегрирует основные функции, такие как управление зарядом и разгрузкой и максимальное управление отслеживанием точек мощности. Он небольшой по размеру и низкой стоимости и подходит для небольших сценариев приложений, таких как домашние фотоэлектрические системы на крыше. На крупных солнечных электростанциях требуется более мощный и интеллектуальный централизованный контроллер. Он может равномерно контролировать и управлять многими фотоэлектрическими панелями, инверторами, аккумуляторами и другим оборудованием на всей электростанции для достижения более эффективного и точного управления системой.

Полная система генерации солнечной энергии состоит из нескольких компонентов, таких как фотоэлектрические панели, инверторы, системы кронштейнов, аккумуляторы и контроллеры, работающие вместе. Каждый компонент играет незаменимую роль. Они работают вместе, чтобы преобразовать солнечную энергию в электричество, которую мы можем использовать, способствуя реализации устойчивой энергетической разработки. Благодаря постоянному развитию технологий и постепенному сокращению затрат, перспективы применения систем производства солнечной энергии будут шире и, как ожидается, займут более важную позицию в будущем энергетическом поле.