1. Composició i principi del sistema solar fotovoltaic
Un sistema solar fotovoltaic consta de les tres parts següents: components de cèl·lules solars; controladors de càrrega i descàrrega, inversors, instruments de prova i monitoratge informàtic i altres equips electrònics de potència; i bateries o altres equips d'emmagatzematge d'energia i generació d'energia auxiliar.
Els sistemes solars fotovoltaics tenen les següents característiques:
- Sense peces giratòries, sense soroll;
- Sense contaminació de l'aire i sense abocaments d'aigües residuals;
- Sense procés de combustió, no requereix combustible;
- Manteniment senzill i baixos costos de manteniment;
- Bona fiabilitat operativa i estabilitat;
- Com a component clau, les cèl·lules solars tenen una llarga vida útil i la vida de les cèl·lules solars de silici cristal·lí pot arribar als 25 anys;
La generació d'energia es pot ampliar fàcilment segons sigui necessari.
Els sistemes fotovoltaics són molt utilitzats. Les formes bàsiques d'aplicacions de sistemes fotovoltaics es poden dividir en dues categories: sistemes de generació d'energia independents i sistemes de generació d'energia connectats a la xarxa. Els principals camps d'aplicació són principalment en avions espacials, sistemes de comunicació, estacions de relé de microones, plats giratoris diferencials de TV, bombes d'aigua fotovoltaiques i subministrament d'energia domèstica en zones sense electricitat. Amb el desenvolupament de la tecnologia i les necessitats del desenvolupament sostenible de l'economia mundial, els països desenvolupats han començat a promoure la generació d'energia fotovoltaica urbana connectada a la xarxa d'una manera planificada, principalment la construcció de sistemes de generació d'energia fotovoltaica a les cobertes de les llars i a gran escala centralitzada a nivell de MW. sistemes de generació d'energia connectats a la xarxa. Paral·lelament, a l'aplicació de sistemes solars fotovoltaics s'ha potenciat amb força en el transport i la il·luminació urbana.
Els sistemes fotovoltaics tenen diferents escales i formes d'aplicació. Per exemple, l'escala del sistema abasta una àmplia gamma, que va des de llums solars de jardí de 0,3 a 2W fins a centrals d'energia solar fotovoltaica de nivell de MW, com ara equips de generació d'energia domèstica al terrat de 3,75 kWp i el projecte Dunhuang de 10 MW. Els seus formularis de sol·licitud també són diversos i es poden utilitzar àmpliament en molts camps com ara aplicacions domèstiques, transports, comunicacions i espais. Tot i que els sistemes fotovoltaics varien de mida, la seva composició i principis de funcionament són bàsicament els mateixos. La figura 4-1 és un diagrama esquemàtic d'un sistema fotovoltaic típic que subministra càrregues de corrent continu. Conté diversos components principals del sistema fotovoltaic:
Matriu de mòduls fotovoltaics: està compost per elements de cèl·lules solars (també anomenats mòduls de cèl·lules fotovoltaiques) connectats en sèrie i en paral·lel segons els requisits del sistema. Converteix l'energia solar en energia elèctrica de sortida sota la llum solar. És el component bàsic del sistema solar fotovoltaic.
Bateria: Emmagatzema l'energia elèctrica generada pels components de les cèl·lules solars. Quan la llum és insuficient o de nit, o la demanda de càrrega és superior a la potència generada pels components de la cèl·lula solar, l'energia elèctrica emmagatzemada s'allibera per satisfer la demanda d'energia de la càrrega. És la bateria d'emmagatzematge del sistema solar fotovoltaic. parts funcionals. Actualment, les bateries de plom-àcid s'utilitzen habitualment en sistemes solars fotovoltaics. Per a sistemes amb requisits més alts, s'utilitzen habitualment bateries de plom-àcid segellades regulades per vàlvules de descàrrega profunda, bateries de plom-àcid que absorbeixen líquids de descàrrega profunda, etc.
Controlador: estipula i controla les condicions de càrrega i descàrrega de la bateria, i controla la potència de sortida dels components de la cèl·lula solar i la bateria a la càrrega segons la demanda d'energia de la càrrega. És la part central de control de tot el sistema. Amb el desenvolupament de la indústria solar fotovoltaica, les funcions dels controladors són cada cop més potents i hi ha una tendència a integrar la part de control tradicional, l'inversor i el sistema de monitorització. Per exemple, els controladors de la sèrie SPP i SMD d'AES integren les tres funcions anteriors.
Inversor: al sistema d'alimentació solar fotovoltaica, si hi ha una càrrega de CA, s'ha d'utilitzar un dispositiu inversor per convertir la potència de CC generada pels components de la cèl·lula solar o la potència de CC alliberada per la bateria en la potència de CA requerida pel càrrega.
El principi bàsic de funcionament del sistema d'alimentació solar fotovoltaica és carregar la bateria amb l'energia elèctrica generada pels components de la cèl·lula solar sota la irradiació del sol, o subministrar directament energia a la càrrega quan es compleix la demanda de càrrega. Si el sol és insuficient o a la nit La bateria subministra energia a la càrrega de CC sota el control del controlador. Per als sistemes fotovoltaics que contenen càrregues de CA, cal afegir un inversor per convertir la potència de CC en potència de CA. Les aplicacions dels sistemes fotovoltaics tenen moltes formes, però els principis bàsics segueixen sent els mateixos. Per a altres tipus de sistemes fotovoltaics, només el mecanisme de control i els components del sistema difereixen segons les necessitats reals. A continuació es descriuen amb detall els diferents tipus de sistemes fotovoltaics.