يتكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي من الوحدات الكهروضوئية وأجهزة التحكم والعاكسات والبطاريات وغيرها من الملحقات (لا يتطلب الاتصال بالشبكة بطاريات). وفقًا لاعتمادها على شبكة الطاقة العامة، يتم تقسيمها إلى أنظمة خارج الشبكة وأنظمة متصلة بالشبكة. يعمل النظام خارج الشبكة بشكل مستقل ولا يحتاج إلى الاعتماد على شبكة الكهرباء. تم تجهيز النظام الكهروضوئي خارج الشبكة ببطارية ذات وظيفة تخزين الطاقة، والتي يمكن أن تضمن استقرار طاقة النظام ويمكنها توفير الطاقة للحمل عندما لا يولد النظام الكهروضوئي الكهرباء في الليل أو يكون توليد الطاقة غير كافٍ في الأمطار أيام.
بغض النظر عن الشكل، فإن مبدأ العمل هو أن المكونات الكهروضوئية تحول الطاقة الضوئية إلى تيار مباشر، والتيار المباشر يتم تحويله إلى تيار متناوب تحت تأثير العاكس، مما يحقق في النهاية وظائف استهلاك الكهرباء والوصول إلى الإنترنت.
1. الوحدات الكهروضوئية
الوحدات الكهروضوئية هي الجزء الأساسي من نظام توليد الطاقة بأكمله. وهي مكونة من صفائح وحدات كهروضوئية أو وحدات كهروضوئية بمواصفات مختلفة مقطوعة بواسطة آلات القطع بالليزر أو آلات قطع الأسلاك الفولاذية. نظرًا لأن التيار والجهد للخلية الكهروضوئية الواحدة صغيران جدًا، فيجب توصيلها على التوالي للحصول على جهد عالي، ثم توصيلها بالتوازي للحصول على تيار مرتفع، والإخراج من خلال صمام ثنائي (لمنع عودة التيار)، ثم تعبئتها في الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم أو أي مادة غير معدنية أخرى على الإطار، قم بتثبيت الزجاج العلوي واللوحة الخلفية، واملأها بالنيتروجين، وأغلقها. يؤدي الجمع بين الوحدات الكهروضوئية على التوالي والتوازي إلى تشكيل مجموعة مربعة من الوحدات الكهروضوئية، وتسمى أيضًا المصفوفة الكهروضوئية.
مبدأ العمل: يشرق ضوء الشمس على الوصلة pn لأشباه الموصلات لتكوين أزواج إلكترونات ثقبية جديدة. تحت تأثير المجال الكهربائي للوصلة pn، تتدفق الثقوب من المنطقة p إلى المنطقة n، وتتدفق الإلكترونات من المنطقة n إلى المنطقة p. بعد توصيل الدائرة، قم بإنشاء تيار كهربائي. وتتمثل وظيفتها في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وإرسالها إلى البطارية لتخزينها أو لتعزيز أعمال التحميل.
نوع المكون:
① السيليكون أحادي البلورية: معدل التحويل الكهروضوئي ≈ 18%، يصل إلى 24%، وهو أعلى معدل تحويل بين جميع الوحدات الكهروضوئية. يتم تغليفه بشكل عام بالزجاج المقسى والراتنج المقاوم للماء. إنها قوية ومتينة، وعمر الخدمة الخاص بها يصل بشكل عام إلى 25 عامًا.
②السيليكون متعدد البلورات: معدل التحويل الكهروضوئي هو ≈14%، وهو مشابه لعملية إنتاج السيليكون أحادي البلورية. الفرق بين السيليكون متعدد البلورات هو أن معدل التحويل الكهروضوئي أقل، والسعر أقل، والعمر أقصر. ومع ذلك، فإن مواد السيليكون متعدد البلورات سهلة التصنيع، وتوفر استهلاك الطاقة، ولها تكاليف إنتاج منخفضة. ، لذلك تم تطويره بقوة.
③السيليكون غير المتبلور: معدل التحويل الكهروضوئي هو ≈10%. وهي تختلف تمامًا عن طرق إنتاج السيليكون أحادي البلورات والسيليكون متعدد البلورات. إنها خلية شمسية ذات أغشية رقيقة. تم تبسيط العملية إلى حد كبير، واستهلاك مادة السيليكون صغير جدًا، واستهلاك الطاقة أقل. والميزة الرئيسية هي أنه يمكن توليد الكهرباء في ظروف الإضاءة المنخفضة.
2. جهاز التحكم بالشاحن (يستخدم في الأنظمة خارج الشبكة)
وحدة التحكم الكهروضوئية عبارة عن جهاز تحكم تلقائي يمكنه منع البطارية تلقائيًا من الشحن الزائد والتفريغ الزائد. باستخدام معالج دقيق لوحدة المعالجة المركزية (CPU) عالي السرعة ومحول A/D تناظري إلى رقمي عالي الدقة، فهو نظام لجمع بيانات الكمبيوتر الصغير ومراقبة النظام الذي يمكنه جمع حالة العمل الحالية للنظام الكهروضوئي بسرعة في الوقت الفعلي، والحصول على معلومات عمل المحطة الكهروضوئية في أي وقت، وتوفير البيانات التاريخية المتراكمة التفصيلية للمحطات الكهروضوئية يوفر أساسًا دقيقًا وكافيًا لتقييم مدى عقلانية تصميم النظام الكهروضوئي واختبار موثوقية جودة مكونات النظام. كما أن لديها وظيفة نقل بيانات الاتصال التسلسلي التي يمكنها مركزية محطات فرعية متعددة للنظام الكهروضوئي. الإدارة والتحكم عن بعد.
3.العاكس
العاكس خارج الشبكة هو قلب نظام الطاقة المستقل، وتتمثل وظيفته الأساسية في تحويل التيار المباشر المخزن (DC) إلى تيار متردد (AC) يمكن استخدامه من قبل المنزل أو العمل. يسمح هذا التحويل باستخدام الكهرباء المولدة بواسطة الألواح الشمسية أو توربينات الرياح، على سبيل المثال، مباشرة في مصدر الطاقة، أو تخزينها في بطارية لاستخدامها لاحقًا.
هناك أنواع مختلفة من العاكسات خارج الشبكة، بشكل أساسي محولات الموجة الجيبية النقية ومحولات الموجة المعدلة. الجودة الحالية لعاكس الموجة الجيبية النقية هي الأقرب إلى مصدر الطاقة الرئيسي، وهو مناسب لتزويد الأجهزة الكهربائية بمتطلبات جودة تيار عالية، في حين أن عاكس الموجة المعدل أقل تكلفة ومناسب للمناسبات ذات متطلبات جودة تيار منخفضة. عند اختيار العاكس خارج الشبكة، تحتاج إلى النظر في عوامل مثل حجم الطاقة، والشكل الموجي الناتج، والكفاءة، ووظيفة الحماية.
تنعكس مزايا عاكس الموجة الجيبية النقية بشكل أساسي في الجوانب التالية:
1. استقرار أعلى. إن الشكل الموجي الناتج لعاكس الموجة الجيبية النقية أكثر استقرارًا ونقاءً، مما يمكنه حماية المعدات الكهربائية بشكل أفضل ويجعلها تدوم لفترة أطول.
2. ضجيج منخفض. نظرًا لشكل موجة الإخراج الدقيق، فإن ضوضاء التشغيل لعاكس الموجة الجيبية النقية تكون أيضًا أقل من ضوضاء العاكسات العادية.
3. كن أكثر قدرة على التكيف. إن محولات الموجة الجيبية النقية قادرة على استيعاب نطاق أوسع من الأحمال ويمكن أن تدعم استخدام جميع المعدات الكهربائية.
4. البطارية
البطارية عبارة عن جهاز يقوم بتخزين الكهرباء في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. يوجد حاليًا أربعة أنواع من بطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة، وبطاريات الرصاص الحمضية العادية، وبطاريات الهلام، وبطاريات النيكل والكادميوم القلوية. والبطاريات المستخدمة على نطاق واسع هي بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الهلام، وما إلى ذلك.
مبدأ العمل: خلال النهار، يضيء ضوء الشمس على الوحدات الكهروضوئية، ويولد جهد التيار المستمر، ويحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية، ثم ينقلها إلى وحدة التحكم. بعد حماية وحدة التحكم من الشحن الزائد، يتم نقل الكهرباء من الوحدات الكهروضوئية إلى البطارية للتخزين.