المعرفة الأساسية حول توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية

1. تكوين ومبدأ نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية

ال نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية يتكون من الأجزاء الثلاثة التالية: مكونات الخلية الشمسية، ووحدات التحكم في الشحن والتفريغ، العاكسات، أجهزة الاختبار ومراقبة الكمبيوتر وغيرها من أدوات الطاقة المعدات الالكترونية و البطاريات أو غيرها من معدات تخزين الطاقة وتوليد الطاقة المساعدة.

أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لديها الخصائص التالية:

لا يوجد أجزاء دوارة، لا ضوضاء؛
لا تلوث الهواء، ولا مياه الصرف الصحي؛
لا توجد عملية احتراق، ولا حاجة للوقود؛
صيانة بسيطة وتكلفة صيانة منخفضة؛
موثوقية التشغيل والاستقرار الجيد؛

تتمتع الخلية الشمسية كمكون أساسي بعمر خدمة طويل، ويمكن أن يصل عمر الخلية الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري إلى أكثر من 25 عامًا؛

من السهل زيادة توليد الطاقة حسب الحاجة.

الأنظمة الكهروضوئية تُستخدم على نطاق واسع، ويمكن تقسيم الأشكال الأساسية لتطبيقات النظام الكهروضوئي إلى فئتين: مستقلة أنظمة توليد الطاقة ومتصلة بالشبكة أنظمة توليد الطاقة. مجالات التطبيق الرئيسية هي بشكل أساسي في الطائرات الفضائية، وأنظمة الاتصالات، ومحطات ترحيل الموجات الدقيقة، وأقراص التلفزيون الدوارة، ومضخات المياه الكهروضوئية، والأجهزة المنزلية. مزود الطاقة في المناطق التي لا يوجد بها كهرباء ونقص في الطاقة. مع احتياجات التطور التكنولوجي والتنمية المستدامة للاقتصاد العالمي، بدأت الدول المتقدمة في تعزيز توليد الطاقة الكهروضوئية الحضرية المتصلة بالشبكة بطريقة مخططة، بشكل أساسي بناء أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية على أسطح المنازل وأنظمة توليد الطاقة المركزية واسعة النطاق المتصلة بالشبكة على مستوى ميغاواط. أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وقد تم تعزيزها بقوة في مجال النقل والإضاءة الحضرية.

مقياس ونموذج التطبيق الأنظمة الكهروضوئية تختلف. على سبيل المثال، حجم النظام كبير جدًا، ويتراوح من مصابيح الحديقة الشمسية بقدرة 0.3-2 وات إلى مصابيح بمستوى ميغاواط. محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئيةمثل معدات توليد الطاقة من أسطح المنازل بقدرة 3.75 كيلو وات ومشروع دونغ هوانغ بقدرة 10 ميجا وات. كما أن أشكال تطبيقها متنوعة، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل التطبيقات المنزلية والنقل والاتصالات والفضاء. وعلى الرغم من أن أنظمة الطاقة الكهروضوئية تختلف في الحجم، فإن تركيبها ومبادئ عملها متشابهة بشكل أساسي. الشكل 4-1 هو رسم تخطيطي لنظام كهروضوئي نموذجي يزود بحمل تيار مستمر. ويحتوي على العديد من المكونات الرئيسية في النظام الكهروضوئي:

مجموعة مربعة من الخلايا الشمسية الكهروضوئية: تتكون من عناصر الخلايا الشمسية (وتسمى أيضًا وحدات الخلايا الكهروضوئية) على التوالي وبالتوازي وفقًا لمتطلبات النظام. تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية لإخراجها تحت إشعاع ضوء الشمس. إنها المكون الأساسي لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

تخزين بطارية:تخزن الطاقة الكهربائية المولدة بواسطة عنصر الخلية الشمسية، وتطلق الطاقة الكهربائية المخزنة لتلبية الطلب على الطاقة للحمل عندما يكون الضوء غير كافٍ أو في الليل، أو عندما يكون الطلب على الحمل أكبر من الطاقة المولدة بواسطة عنصر الخلية الشمسية. إنها بطارية التخزين للبطارية. نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية. أجزاء قادرة. في الوقت الحاضر، تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية بشكل شائع في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. بالنسبة للأنظمة ذات المتطلبات الأعلى، يتم تنظيم صمام التفريغ العميق بواسطة البطاريات المختومة. بطاريات الرصاص الحمضية، وعادة ما يتم استخدام بطاريات الرصاص الحمضية الماصة للسوائل ذات التفريغ العميق وما إلى ذلك.

المتحكم: ينظم ويتحكم في ظروف الشحن والتفريغ بطارية، ويتحكم في خرج الطاقة لعنصر الخلية الشمسية والبطارية للحمل وفقًا لطلب الطاقة للحمل. إنه جزء التحكم الأساسي للنظام بأكمله. مع تطور الطاقة الشمسية في صناعة الطاقة الكهروضوئية، أصبحت وظائف وحدة التحكم أكثر قوة، وهناك اتجاه لدمج جزء التحكم التقليدي، عاكس ونظام المراقبة. على سبيل المثال، تدمج وحدات التحكم في سلسلة SPP وSMD من AES الوظائف الثلاث المذكورة أعلاه.

العاكس: في الطاقة الشمسية الكهروضوئية نظام امداد الطاقةفي حالة وجود حمل تيار متردد، يتم استخدام جهاز عاكس لتحويل طاقة التيار المستمر التي يولدها عنصر الخلية الشمسية أو طاقة التيار المستمر التي تطلقها البطارية إلى طاقة التيار المتردد المطلوبة بواسطة الحمل.

المبدأ الأساسي لعمل الخلايا الشمسية الكهروضوئية نظام امداد الطاقة تتمثل الطريقة في شحن البطارية بالطاقة الكهربائية التي يولدها عنصر الخلية الشمسية من خلال التحكم في وحدة التحكم تحت إشعاع ضوء الشمس، أو توفير الطاقة مباشرة للحمل عند تلبية طلب الحمل. بعد ذلك، تزود البطارية الطاقة للحمل المستمر تحت سيطرة وحدة التحكم. بالنسبة لنظام الطاقة الكهروضوئية الذي يحتوي على حمل تيار متردد، يلزم إضافة عاكس لتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد. يأخذ تطبيق الأنظمة الكهروضوئية أشكالاً عديدة، لكن المبادئ الأساسية متشابهة. بالنسبة للأنواع الأخرى من الأنظمة الكهروضوئية، تختلف آلية التحكم ومكونات النظام فقط وفقًا للاحتياجات الفعلية، وسيتم وصف أنواع مختلفة من الأنظمة الكهروضوئية بالتفصيل أدناه.

2. تصنيف وتعريف الأنظمة الكهروضوئية

بشكل عام، تنقسم أنظمة الطاقة الكهروضوئية إلى أنظمة مستقلة وأنظمة متصلة بالشبكة وأنظمة هجينة. وفقًا لنموذج التطبيق ومقياس التطبيق ونوع الحمل للنظام الكهروضوئي، يتم تصنيف أنظمة الطاقة الكهروضوئية وفقًا لنوع التطبيق. نظام امداد الطاقة يمكن تقسيمها إلى الأنواع الستة التالية: نظام إمداد الطاقة الشمسية الصغير (تيار مستمر صغير)؛ نظام تيار مستمر بسيط (نظام تيار مستمر بسيط) DC)؛ نظام إمداد الطاقة الشمسية الكبير (تيار مستمر كبير)؛ نظام إمداد الطاقة بالتيار المتردد والتيار المستمر (تيار متردد/تيار مستمر)؛ نظام متصل بالشبكة (توصيل شبكة المرافق)؛ هجين نظام امداد الطاقة (هجين)؛ نظام هجين متصل بالشبكة.

توليد الطاقة الكهروضوئية هي تقنية مكونات إلكترونية تستخدم التأثير الكهروضوئي لواجهة أشباه الموصلات لتحويل طاقة الضوء مباشرة إلى طاقة كهربائية. المكون الرئيسي لهذه التقنية هو الخلية الشمسية. بعد توصيل الخلايا الشمسية على التوالي، يمكن تعبئتها وحمايتها لتشكيل عنصر خلية شمسية بمساحة كبيرة، ثم دمجها مع مكونات مثل وحدة التحكم في الطاقة لتشكيل جهاز توليد الطاقة الكهروضوئية. ميزة الخلايا الكهروضوئية توليد الطاقة تتمثل الميزة الرئيسية للنظام الكهروضوئي في أنه أقل تقييدًا بالمناطق الجغرافية، لأن الشمس تشرق على الأرض؛ كما يتمتع النظام الكهروضوئي بمزايا السلامة والموثوقية، وعدم الضوضاء، وانخفاض التلوث، وعدم الحاجة إلى استهلاك الوقود وإقامة خطوط النقل، ويمكنه توليد الكهرباء والطاقة محليًا، وفترة البناء قصيرة.

الطاقة الكهروضوئية قوة يعتمد توليد الطاقة على مبدأ التأثير الكهروضوئي، باستخدام الطاقة الشمسية الخلايا لتحويل طاقة ضوء الشمس مباشرة إلى الطاقة الكهربائيةبغض النظر عما إذا كان يتم استخدامه بشكل مستقل أو متصلاً بالشبكة، فإن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية يتكون بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: الألواح الشمسية (المكونات)، ووحدات التحكم و العاكساتتتكون بشكل أساسي من مكونات إلكترونية ولا تتضمن أجزاء ميكانيكية. لذلك، فإن معدات توليد الطاقة الكهروضوئية دقيقة للغاية وموثوقة ومستقرة وطويلة العمر وسهلة التركيب والصيانة. من الناحية النظرية، توليد الطاقة الكهروضوئية يمكن استخدام التكنولوجيا في أي مناسبة تتطلب الطاقة، بدءًا من المركبات الفضائية، وصولاً إلى الطاقة المنزلية، ومحطات الطاقة الكبيرة إلى ميغاواط، والصغيرة إلى الألعاب، والطاقة الكهروضوئية موجودة في كل مكان. المكونات الأساسية لتوليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية هي الخلايا الشمسية (الصفائح)، بما في ذلك السليكون أحادي البلورة والسليكون متعدد البلورات والسليكون غير المتبلور وخلايا الأغشية الرقيقة. في الوقت الحاضر، تُستخدم البطاريات أحادية البلورة ومتعددة البلورات بشكل أكبر، وتُستخدم البطاريات غير المتبلورة في بعض الأنظمة الصغيرة ومصادر الطاقة المساعدة للآلات الحاسبة.