تكوين ومبدأ عمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية

نظام توليد الطاقة الكهروضوئية هو استخدام التأثير الكهروضوئي، والطاقة الشمسية في نظام توليد الكهرباء، ويمكن تقسيمها إلى نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقلة، ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة. الكلمات التالية سوف تعطيك مقدمة موجزة عن تكوين ومبدأ عمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية وتلك:
1. الوحدات الكهروضوئية
الوحدات الكهروضوئية هي الجزء الأساسي من نظام توليد الطاقة بأكمله، والذي يتكون من صفائح الوحدات الكهروضوئية أو الوحدات الكهروضوئية ذات المواصفات المختلفة المقطوعة بواسطة آلات القطع بالليزر أو آلات قطع الأسلاك الفولاذية. نظرًا لأن التيار والجهد في خلية كهروضوئية واحدة صغيران جدًا، فمن الضروري الحصول على جهد عالي على التوالي أولاً، ثم الحصول على تيار مرتفع على التوازي، والإخراج من خلال أنبوب قطبي (لمنع عودة التيار مرة أخرى)، ثم التعبئة في إطار من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم أو أي إطار غير معدني آخر، ثم قم بتثبيت الزجاج بالأعلى واللوحة الإلكترونية المعززة بالخلف، ثم املأها بالنيتروجين وأغلقها. يتم دمج الوحدات الكهروضوئية على التوالي وبالتوازي لتكوين مصفوفة وحدات كهروضوئية، تُعرف أيضًا باسم المصفوفة الكهروضوئية.
مبدأ العمل: تشرق الشمس على تقاطع PN لأشباه الموصلات، وتشكل زوجًا جديدًا من الإلكترونات، تحت تأثير المجال الكهربائي لوصلة PN، يتدفق الثقب من المنطقة p إلى المنطقة n، ويتدفق الإلكترون من المنطقة n إلى المنطقة p، ويتشكل التيار بعد تشغيل الدائرة. ويتمثل دورها في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء، وإرسالها إلى البطارية لتخزينها، أو لتعزيز العمل.
نوع المكون:
① السيليكون أحادي البلورية: معدل التحويل الكهروضوئي ≈ 18٪، يصل إلى 24٪، هو أعلى معدل تحويل لجميع الوحدات الكهروضوئية، بشكل عام باستخدام الزجاج المقسى وتغليف الراتنج المقاوم للماء، متين، يمكن أن يصل عمر الخدمة بشكل عام إلى 25 عامًا.
② البولي سيليكون: معدل التحويل الكهروضوئي ≈ 14٪، وعملية إنتاج السيليكون أحادي البلورية متشابهة، والفرق بين البولي سيليكون هو أن معدل التحويل الكهروضوئي أقل، والسعر أقل، والعمر أقصر، ولكن مادة البولي سيليكون بسيطة التصنيع، توفير استهلاك الطاقة، انخفاض تكلفة الإنتاج، لذلك تم تطويره بقوة.
③ السيليكون غير المتبلور: معدل التحويل الكهروضوئي ≈ 10٪، وطريقة إنتاج السيليكون أحادي البلورة والبولي سيليكون مختلفة تمامًا، وهي عبارة عن خلية شمسية ذات غشاء رقيق، وتم تبسيط العملية إلى حد كبير، واستهلاك مادة السيليكون قليل جدًا، واستهلاك أقل للطاقة، وميزتها الرئيسية في ظروف الإضاءة المنخفضة يمكن أيضا توليد الكهرباء.
2، وحدة تحكم (استخدام نظام 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 عبارة عن نظام للتحكم في الحصول على بيانات الكمبيوتر الصغير ومراقبته، والذي يمكنه جمع حالة العمل الحالية للنظام الكهروضوئي بسرعة وفي الوقت الحقيقي، والحصول على معلومات عمل المحطة الكهروضوئية في أي وقت، وتجميع البيانات التاريخية للمحطة الكهروضوئية بالتفصيل. فهو يوفر أساسًا دقيقًا وكافيًا لتقييم مدى عقلانية تصميم النظام الكهروضوئي واختبار موثوقية جودة مكونات النظام. كما أن لديها وظيفة نقل بيانات الاتصال التسلسلي، والتي يمكنها الإدارة المركزية والتحكم عن بعد في العديد من المحطات الفرعية للنظام الكهروضوئي.
3. العاكس
العاكس هو جهاز يقوم بتحويل التيار المباشر الناتج عن توليد الطاقة الكهروضوئية إلى تيار متردد، ويعتبر العاكس الكهروضوئي أحد توازنات النظام المهمة في نظام المصفوفة الكهروضوئية، ويمكن استخدامه مع معدات إمداد طاقة التيار المتردد العامة. تتمتع محولات الطاقة الشمسية بوظائف خاصة مع المصفوفات الكهروضوئية، مثل تتبع نقاط الطاقة العالية وحماية الجزر.
يمكن تقسيم محولات الطاقة الشمسية إلى الفئات الثلاث التالية:
① العاكس المستقل: يستخدم في نظام مستقل، حيث يقوم المصفوفة الكهروضوئية بشحن البطارية، ويأخذ العاكس جهد التيار المستمر للبطارية كمصدر للطاقة. تحتوي العديد من المحولات الفردية أيضًا على شواحن بطاريات مدمجة يمكنها شحن البطارية بطاقة التيار المتردد. بشكل عام، لا تتلامس هذه العاكسات مع شبكة الطاقة، وبالتالي لا تتطلب وظائف حماية الجزر.
② العاكس المتصل بالشبكة: يمكن إرسال جهد الخرج للعاكس مرة أخرى إلى مصدر طاقة التيار المتردد التجاري، لذلك يجب أن تكون موجة وتر الإخراج هي نفس الطور والتردد والجهد الخاص بمصدر الطاقة. سيكون للعاكس المتصل بالشبكة تصميم أمان يقوم بإيقاف تشغيل الإخراج تلقائيًا إذا لم يكن متصلاً بمصدر الطاقة. إذا قفز مصدر طاقة الشبكة، فإن العاكس المتصل بالشبكة ليس لديه وظيفة إمداد الطاقة.
(3) عاكس البطارية الاحتياطية: عاكس خاص، بواسطة البطارية كمصدر للطاقة، مع شاحن البطارية لشحن البطارية، إذا كان هناك الكثير من الطاقة، سيتم إعادة شحنه إلى نهاية طاقة التيار المتردد. يمكن لهذا العاكس توفير طاقة التيار المتردد للحمل المحدد عند إيقاف تشغيل مصدر طاقة الشبكة، لذلك يحتاج إلى وظيفة حماية الجزيرة.
4، البطارية (غير مطلوبة للنظام المتصل بالشبكة)
البطارية هي جهاز لتخزين الكهرباء في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. في الوقت الحاضر، هناك أربعة أنواع من بطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة، بطاريات الرصاص الحمضية العادية، البطاريات الغروية وبطاريات النيكل والكادميوم القلوية، وتستخدم على نطاق واسع بطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة والبطاريات الغروية.
مبدأ العمل: خلال النهار، تشرق الشمس على الوحدة الكهروضوئية، وتولد جهد تيار مستمر، وتحول الطاقة الضوئية إلى كهرباء، ثم تنقلها إلى وحدة التحكم، بعد حماية الشحن الزائد لوحدة التحكم، يتم نقل الكهرباء من الوحدة الكهروضوئية إلى البطارية للتخزين، لاستخدامها عند الحاجة.