Conhecimento essencial sobre geração de energia solar fotovoltaica

1. A composição e o princípio de sistema solar fotovoltaico

O sistema solar fotovoltaico consiste nas seguintes três partes: componentes da célula solar; controladores de carga e descarga, inversores, instrumentos de teste e monitoramento de computador e outros equipamentos de energia equipamento eletrônico e baterias ou outros equipamentos de armazenamento de energia e geração de energia auxiliar.

Sistemas solares fotovoltaicos têm as seguintes características:

Sem peças giratórias, sem ruído;
Sem poluição do ar, sem desperdício de água;
Não há processo de combustão, não há necessidade de combustível;
Manutenção simples e baixo custo de manutenção;
Boa confiabilidade e estabilidade operacional;

A célula solar como componente-chave tem uma longa vida útil, e a vida útil da célula solar de silício cristalino pode chegar a mais de 25 anos;

É fácil aumentar a geração de energia conforme necessário.

Sistemas fotovoltaicos são amplamente utilizados, e as formas básicas de aplicações de sistemas fotovoltaicos podem ser divididas em duas categorias: independentes sistemas de geração de energia e conectado à rede sistemas de geração de energia. As principais áreas de aplicação são principalmente em aeronaves aeroespaciais, sistemas de comunicação, estações de retransmissão de micro-ondas, toca-discos de TV, bombas de água fotovoltaicas e residências. fonte de energia em áreas sem escassez de eletricidade e energia. Com as necessidades do desenvolvimento tecnológico e do desenvolvimento sustentável da economia mundial, os países desenvolvidos começaram a promover a geração de energia fotovoltaica urbana conectada à rede de forma planejada, construindo principalmente sistemas de geração de energia fotovoltaica em telhados residenciais e sistemas de geração de energia centralizados em larga escala conectados à rede em nível de MW. A aplicação de sistemas solares fotovoltaicos tem sido vigorosamente promovida em transporte e iluminação urbana.

A escala e a forma de aplicação de sistemas fotovoltaicos são diferentes. Por exemplo, a escala do sistema é muito grande, variando de luzes solares de jardim de 0,3-2 W a nível de MW centrais solares fotovoltaicas, como equipamento de geração de energia para telhados residenciais de 3,75 kWp e projeto Dunhuang de 10 MW. Suas formas de aplicação também são variadas e podem ser amplamente utilizadas em muitos campos, como aplicações residenciais, de transporte, de comunicação e espaciais. Embora os sistemas fotovoltaicos variem em tamanho, sua composição e princípios de funcionamento são basicamente os mesmos. A Figura 4-1 é um diagrama esquemático de um sistema fotovoltaico típico que fornece uma carga CC. Ele contém vários componentes principais no sistema fotovoltaico:

Matriz quadrada de módulo fotovoltaico: É composto de elementos de células solares (também chamados de módulos de células fotovoltaicas) em série e paralelo de acordo com os requisitos do sistema. Ele converte energia solar em energia elétrica para saída sob irradiação solar. É o componente central do sistema solar fotovoltaico.

Armazenar bateria: armazena a energia elétrica gerada pelo elemento da célula solar e libera a energia elétrica armazenada para atender à demanda de energia da carga quando a luz é insuficiente ou à noite, ou quando a demanda de carga é maior que a potência gerada pelo elemento da célula solar. É a bateria de armazenamento do sistema solar fotovoltaico. peças capazes. Atualmente, baterias de chumbo-ácido são comumente usadas em sistemas solares fotovoltaicos. Para sistemas com requisitos mais altos, válvulas seladas reguladas por descarga profunda baterias de chumbo-ácido, baterias de chumbo-ácido de absorção de líquido de descarga profunda, etc. são geralmente utilizadas.

Controlador: Regula e controla as condições de carga e descarga do bateria, e controla a saída de energia do elemento da célula solar e da bateria para a carga de acordo com a demanda de energia da carga. É a parte de controle central de todo o sistema. Com o desenvolvimento do solar indústria fotovoltaica, as funções do controlador estão se tornando cada vez mais poderosas, e há uma tendência de integrar a parte de controle tradicional, inversor e sistema de monitoramento. Por exemplo, os controladores das séries SPP e SMD da AES integram as três funções a acima.

Inversor: Na energia solar fotovoltaica sistema de alimentação, se houver uma carga CA, um dispositivo inversor é usado para converter a energia CC gerada pelo elemento da célula solar ou a energia CC liberada pela bateria na energia CA necessária para a carga.

O princípio básico de funcionamento da energia solar fotovoltaica sistema de alimentação é carregar a bateria com a energia elétrica gerada pelo elemento da célula solar através do controle do controlador sob a irradiação da luz solar, ou fornecer energia diretamente para a carga quando a demanda de carga for atendida. Então, a bateria fornece energia para a carga CC sob o controle do controlador. Para um sistema fotovoltaico contendo uma carga CA, um inversor precisa ser adicionado para converter a energia CC em uma energia CA. A aplicação de sistemas fotovoltaicos assume muitas formas, mas os princípios básicos são semelhantes. Para outros tipos de sistemas fotovoltaicos, o mecanismo de controle e os componentes do sistema são diferentes apenas de acordo com as necessidades reais, e diferentes tipos de sistemas fotovoltaicos serão descritos em detalhes abaixo.

2. Classificação e introdução dos sistemas fotovoltaicos

Geralmente, os sistemas fotovoltaicos são divididos em sistemas independentes, sistemas conectados à rede e sistemas híbridos. De acordo com a forma de aplicação, escala de aplicação e tipo de carga do sistema fotovoltaico, o sistema fotovoltaico sistema de alimentação pode ser dividido nos seguintes seis tipos: pequeno sistema de fornecimento de energia solar (Small DC); sistema DC simples (Simple DC system) DC); grande sistema de fornecimento de energia solar (Large DC); sistema de fornecimento de energia CA, CC (CA/CC); sistema conectado à rede (Utility Grid Connect); híbrido sistema de alimentação (Híbrido); sistema híbrido conectado à rede.

A geração de energia fotovoltaica é uma tecnologia de componente eletrônico que usa o efeito fotovoltaico da interface semicondutora para converter diretamente a energia luminosa em energia elétrica. O componente-chave dessa tecnologia é a célula solar. Depois que as células solares são conectadas em série, elas podem ser embaladas e protegidas para formar um elemento de célula solar de grande área e, em seguida, combinadas com componentes como um controlador de energia para formar um dispositivo de geração de energia fotovoltaica. A vantagem da energia fotovoltaica geração de energia é que ele é menos restrito por áreas geográficas, porque o sol brilha na Terra; o sistema fotovoltaico também tem as vantagens de segurança e confiabilidade, sem ruído, baixa poluição, não precisa consumir combustível e erguer linhas de transmissão, e pode gerar eletricidade e energia localmente, e o período de construção é curto.

Fotovoltaica poder A geração é baseada no princípio do efeito fotovoltaico, utilizando solar células para converter diretamente a energia solar em energia elétrica. Independentemente de ser utilizado de forma independente ou conectado à rede, o sistema de geração de energia fotovoltaica é composto principalmente por três partes: painéis solares (componentes), controladores e inversores. Eles são compostos principalmente de componentes eletrônicos e não envolvem partes mecânicas. Portanto, equipamentos de geração de energia fotovoltaica Extremamente refinados, confiáveis e estáveis, longa vida útil, fácil instalação e manutenção. Em teoria, geração de energia fotovoltaica a tecnologia pode ser usada em qualquer ocasião que exija energia, desde naves espaciais até energia doméstica, grandes estações de energia de megawatts, pequenas a brinquedos, a energia fotovoltaica está em todo lugar. Os componentes mais básicos da geração de energia solar fotovoltaica são células solares (folhas), incluindo silício monocristalino, silício policristalino, silício amorfo e células de filme fino. Atualmente, baterias monocristalinas e policristalinas são as mais usadas, e baterias amorfas são usadas em alguns sistemas pequenos e fontes de energia auxiliares para calculadoras.