מבוא לסיווג מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות

באופן כללי, אנו מחלקים מערכות פוטו-וולטאיות למערכות עצמאיות, מערכות מחוברות לרשת ומערכות היברידיות.אם לפי טופס הבקשה של המערכת הפוטו-וולטאית, קנה המידה של היישום וסוג העומס, ניתן לחלק את מערכת אספקת החשמל הפוטו-וולטאית ביתר פירוט.ניתן גם לחלק מערכות פוטו-וולטאיות לששת הסוגים הבאים: מערכת חשמל סולארית קטנה (SmallDC);מערכת DC פשוטה (SimpleDC);מערכת אנרגיה סולארית גדולה (LargeDC);מערכת אספקת חשמל AC ו-DC (AC/DC);מערכת מחוברת לרשת (UtilityGridConnect);מערכת אספקת חשמל היברידית (היברידית);מערכת היברידית המחוברת לרשת.עיקרון העבודה והמאפיינים של כל מערכת מוסברים להלן.

1. מערכת חשמל סולארית קטנה (SmallDC)

המאפיין של מערכת זו הוא שיש רק עומס DC במערכת והספק העומס קטן יחסית.למערכת כולה מבנה פשוט ותפעול קל.השימושים העיקריים שלו הם מערכות ביתיות כלליות, מוצרי DC אזרחיים שונים וציוד בידור נלווה.לדוגמה, סוג זה של מערכת פוטו-וולטאית נמצא בשימוש נרחב באזור המערבי של ארצי, והעומס הוא מנורת DC כדי לפתור את בעיית התאורה הביתית באזורים ללא חשמל.

2. מערכת DC פשוטה (SimpleDC)

המאפיין של המערכת הוא שהעומס במערכת הוא עומס DC ואין דרישה מיוחדת לזמן השימוש בעומס.העומס משמש בעיקר במהלך היום, כך שאין סוללה או בקר במערכת.למערכת מבנה פשוט וניתן להשתמש בה ישירות.רכיבים פוטו-וולטאיים מספקים כוח לעומס, ומבטלים את הצורך באחסון ושחרור אנרגיה בסוללה, כמו גם איבוד אנרגיה בבקר, ומשפרים את יעילות ניצול האנרגיה.

3 מערכת אנרגיה סולארית בקנה מידה גדול (LargeDC)

בהשוואה לשתי מערכות פוטו-וולטאיות לעיל, מערכת פוטו-וולטאית זו עדיין מתאימה למערכות אספקת חשמל DC, אך סוג זה של מערכת פוטו-וולטאית סולארית יש בדרך כלל הספק עומס גדול.על מנת להבטיח שניתן לספק את העומס בצורה מהימנה עם אספקת חשמל יציבה, המערכת המתאימה לו. קנה המידה הוא גם גדול, דורש מערך מודולים פוטו-וולטאיים גדול יותר ומארז סוללות סולאריות גדול יותר.טפסי הבקשה הנפוצים שלו כוללים תקשורת, טלמטריה, אספקת חשמל של ציוד ניטור, אספקת חשמל מרכזית באזורים כפריים, משואות משואות, פנסי רחוב וכו'. 4 AC, מערכת אספקת חשמל DC (AC/DC)

בשונה משלוש מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות לעיל, מערכת פוטו-וולטאית זו יכולה לספק חשמל לעומסי DC ו-AC בו-זמנית.מבחינת מבנה המערכת, יש לו יותר ממירים משלוש המערכות לעיל כדי להמיר מתח DC למתח AC.הדרישה לעומס AC.בדרך כלל, צריכת הספק של מערכת מסוג זה גדולה יחסית, כך שקנה ​​המידה של המערכת גם גדול יחסית.הוא משמש בתחנות בסיס תקשורת מסוימות עם עומסי AC ו-DC ותחנות כוח פוטו-וולטאיות אחרות עם עומסי AC ו-DC.

מערכת 5 מחוברת לרשת (UtilityGridConnect)

התכונה הגדולה ביותר של מערכת פוטו-וולטאית מסוג זה היא שכוח ה-DC שנוצר על ידי המערך הפוטו-וולטאי מומר להספק AC העונה על הדרישות של רשת החשמל על ידי המהפך המחובר לרשת, ולאחר מכן מחובר ישירות לרשת החשמל.במערכת המחוברת לרשת, ההספק המופק על ידי מערך ה-PV לא מסופק רק ל-AC מחוץ לעומס, הכוח העודף מוחזר לרשת.בימים גשומים או בלילה, כאשר המערך הפוטו-וולטאי אינו מייצר חשמל או שהחשמל המופק אינו יכול לעמוד בדרישת העומס, הוא יופעל באמצעות הרשת.

6 מערכת אספקת חשמל היברידית (היברידית)

בנוסף לשימוש במערכי מודולים פוטו-וולטאיים סולאריים, סוג זה של מערכת פוטו-וולטאית סולארית משתמשת גם בגנרטורים של דיזל כמקור כוח גיבוי.מטרת השימוש במערכת אספקת חשמל היברידית היא לנצל באופן מקיף את היתרונות של טכנולוגיות ייצור חשמל שונות ולמנוע את החסרונות שלהן.לדוגמה, היתרונות של המערכות הפוטו-וולטאיות העצמאיות הנ"ל הן פחות תחזוקה, אך החיסרון הוא שתפוקת האנרגיה תלויה במזג האוויר ואינה יציבה.בהשוואה למערכת בודדת עצמאית באנרגיה, מערכת אספקת חשמל היברידית המשתמשת בגנרטורים דיזל ומערכים פוטו-וולטאיים יכולה לספק אנרגיה שאינה תלויה במזג האוויר.היתרונות שלו הם:

1. השימוש במערכת אספקת חשמל היברידית יכול גם להשיג ניצול טוב יותר של אנרגיה מתחדשת.

2. בעל יכולת ביצוע גבוהה של המערכת.

3. בהשוואה למערכת גנרטור דיזל חד פעמית, יש לה פחות תחזוקה וצורכת פחות דלק.

4. יעילות דלק גבוהה יותר.

5. גמישות טובה יותר להתאמת עומסים.

למערכת ההיברידית יש חסרונות משלה:

1. הבקרה יותר מסובכת.

2. הפרויקט הראשוני גדול יחסית.

3. זה דורש יותר תחזוקה מאשר מערכת עצמאית.

4. זיהום ורעש.

7. מערכת אספקת חשמל היברידית המחוברת לרשת (היברידית)

עם התפתחות תעשיית האלקטרוניקה האופטו-סולרית, נוצרה מערכת אספקת חשמל היברידית המחוברת לרשת שיכולה לנצל באופן מקיף מערכי מודולים פוטו-וולטאיים סולאריים, מכונות רשת ומכונות שמן מילואים.מערכת מסוג זה משולבת בדרך כלל עם הבקר והמהפך, תוך שימוש בשבב מחשב כדי לשלוט באופן מלא על פעולת המערכת כולה, שימוש מקיף במקורות אנרגיה שונים כדי להשיג את מצב העבודה הטוב ביותר, ויכול גם להשתמש בסוללה כדי לשפר עוד יותר את קצב ערבות אספקת הכוח של העומס של המערכת, כגון מערכת מהפך SMD של AES.המערכת יכולה לספק כוח מוסמך לעומסים מקומיים ויכולה לעבוד כ-UPS מקוון (אל פסק).הוא יכול גם לספק חשמל לרשת או להשיג חשמל מהרשת.

אופן העבודה של המערכת הוא בדרך כלל עבודה במקביל לרשת החשמל ולאנרגיה סולארית.עבור עומסים מקומיים, אם האנרגיה החשמלית שנוצרת על ידי המודול הפוטו-וולטאי מספיקה לעומס, היא תשתמש ישירות באנרגיה החשמלית שנוצרת על ידי המודול הפוטו-וולטאי כדי לספק את הביקוש של העומס.אם ההספק המופק על ידי המודול הפוטו-וולטאי עולה על הדרישה של העומס המיידי, ניתן להחזיר את הכוח העודף לרשת;אם הכוח שנוצר על ידי המודול הפוטו-וולטאי אינו מספיק, כוח השירות יופעל אוטומטית, וכוח השירות ישמש לספק את הביקוש של העומס המקומי.כאשר צריכת החשמל של העומס היא פחות מ-60% מקיבולת הרשת המדורגת של מהפך SMD, הרשת תטען אוטומטית את הסוללה כדי להבטיח שהסוללה במצב צף למשך זמן רב;אם הרשת נכשלת, החשמל נכשל או החשמל אם האיכות אינה מותאמת, המערכת תנתק אוטומטית את החשמל ותעבור למצב עבודה עצמאי.הסוללה והמהפך מספקים את כוח ה-AC הנדרש לעומס.

ברגע שמתח החשמל יחזור לקדמותו, כלומר המתח והתדר יוחזרו למצב הרגיל הנ"ל, המערכת תנתק את הסוללה ותעבור למצב מחובר לרשת, מופעל באמצעות רשת.בחלק ממערכות אספקת החשמל ההיברידיות המחוברות לרשת, ניתן לשלב בשבב הבקרה גם פונקציות ניטור מערכת, בקרה ורכישת נתונים.מרכיבי הליבה של מערכת זו הם הבקר והמהפך.