1. Composizione e principio del sistema solare fotovoltaico
Un sistema solare fotovoltaico è costituito dalle seguenti tre parti: componenti della cella solare; regolatori di carica e scarica, inverter, strumenti di prova e monitoraggio computerizzato e altre apparecchiature elettroniche di potenza; e batterie o altre apparecchiature per l'accumulo di energia e la generazione di energia ausiliaria.
Gli impianti solari fotovoltaici hanno le seguenti caratteristiche:
- Nessuna parte rotante, nessun rumore;
- Nessun inquinamento atmosferico e nessuno scarico di acque reflue;
- Nessun processo di combustione, nessun carburante richiesto;
- Manutenzione semplice e bassi costi di manutenzione;
- Buona affidabilità e stabilità operativa;
- Essendo un componente chiave, le celle solari hanno una lunga durata e la durata delle celle solari in silicio cristallino può raggiungere più di 25 anni;
La produzione di energia può essere facilmente ampliata in base alle necessità.
Molto utilizzati sono gli impianti fotovoltaici. Le forme base di applicazione dei sistemi fotovoltaici possono essere suddivise in due categorie: sistemi di generazione di energia indipendenti e sistemi di generazione di energia connessi alla rete. I principali campi di applicazione riguardano soprattutto gli aerei spaziali, i sistemi di comunicazione, le stazioni relè a microonde, i giradischi differenziali TV, le pompe dell'acqua fotovoltaiche e l'alimentazione domestica in aree prive di elettricità. Con lo sviluppo della tecnologia e le esigenze di sviluppo sostenibile dell’economia mondiale, i paesi sviluppati hanno iniziato a promuovere la produzione di energia fotovoltaica urbana connessa alla rete in modo pianificato, principalmente costruendo sistemi di generazione di energia fotovoltaica sui tetti domestici e centralizzati su larga scala a livello di MW. sistemi di generazione di energia connessi alla rete. Allo stesso tempo, nel L'applicazione dei sistemi solari fotovoltaici è stata fortemente promossa nei trasporti e nell'illuminazione urbana.
I sistemi fotovoltaici hanno scale e forme di applicazione diverse. Ad esempio, la scala del sistema abbraccia un'ampia gamma, che va dalle luci solari da giardino da 0, da 3 a 2 W alle centrali solari fotovoltaiche a livello di MW, come le apparecchiature di generazione di energia sui tetti domestici da 3,75 kWp e il progetto Dunhuang da 10 MW. Anche i suoi moduli di domanda sono diversi e possono essere ampiamente utilizzati in molti campi come applicazioni domestiche, trasporti, comunicazioni e spaziali. Anche se gli impianti fotovoltaici variano in dimensioni, la loro composizione e i principi di funzionamento sono sostanzialmente gli stessi. La Figura 4-1 è un diagramma schematico di un tipico sistema fotovoltaico che fornisce carichi CC. Contiene diversi componenti principali del sistema fotovoltaico:
Matrice di moduli fotovoltaici: è composta da elementi di celle solari (chiamati anche moduli di celle fotovoltaiche) collegati in serie e parallelo in base ai requisiti del sistema. Converte l'energia solare in energia elettrica prodotta sotto la luce del sole. È il componente principale dell'impianto solare fotovoltaico.
Batteria: immagazzina l'energia elettrica generata dai componenti della cella solare. Quando la luce è insufficiente o di notte, oppure la richiesta di carico è maggiore della potenza generata dai componenti della cella solare, l'energia elettrica immagazzinata viene rilasciata per soddisfare la richiesta energetica del carico. È la batteria di accumulo dell'impianto solare fotovoltaico. parti funzionali. Attualmente, le batterie al piombo sono comunemente utilizzate nei sistemi solari fotovoltaici. Per i sistemi con requisiti più elevati, vengono solitamente utilizzate batterie al piombo sigillate con valvola di scarica profonda, batterie al piombo acido a scarica profonda che assorbono liquidi, ecc.
Controller: stabilisce e controlla le condizioni di carica e scarica della batteria e controlla la potenza in uscita dei componenti della cella solare e della batteria al carico in base alla richiesta di energia del carico. È la parte di controllo principale dell'intero sistema. Con lo sviluppo dell'industria solare fotovoltaica, le funzioni dei controller stanno diventando sempre più potenti e c'è la tendenza a integrare la parte di controllo tradizionale, l'inverter e il sistema di monitoraggio. Ad esempio, i controller delle serie SPP e SMD di AES integrano le tre funzioni precedenti.
Invertitore: Nel sistema di alimentazione solare fotovoltaica, se è presente un carico CA, è necessario utilizzare un dispositivo inverter per convertire la potenza CC generata dai componenti della cella solare o la potenza CC rilasciata dalla batteria nella potenza CA richiesta dal carico.
Il principio di funzionamento di base del sistema di alimentazione solare fotovoltaico è caricare la batteria con l'energia elettrica generata dai componenti della cella solare sotto l'irradiazione del sole o fornire direttamente energia al carico quando la richiesta di carico è soddisfatta. Se la luce solare è insufficiente o di notte La batteria fornisce alimentazione al carico CC sotto il controllo del controller. Per i sistemi fotovoltaici contenenti carichi CA, è necessario aggiungere un inverter per convertire la potenza CC in potenza CA. Le applicazioni dei sistemi fotovoltaici si presentano in molte forme, ma i principi di base rimangono gli stessi. Per gli altri tipi di impianti fotovoltaici si differenziano solo il meccanismo di controllo e i componenti del sistema in base alle effettive esigenze. Di seguito verranno descritte in dettaglio le diverse tipologie di impianti fotovoltaici.