Van fotovoltaïsche panelen tot omvormers: een gedetailleerde uitleg van de samenstelling van een compleet systeem voor zonne -energieopwekking

Tegen de achtergrond van de wereldwijde belangenbehartiging van duurzame energie, is zonne -energie, als een schone en hernieuwbare energiebron, geleidelijk aan ons leven. Zonne -energieopwekkingssystemen hebben steeds meer aandacht getrokken voor hun milieubescherming, energiebesparing en vele andere voordelen. Dus, hoe wordt een compleet systeem voor het genereren van zonne -energie samengesteld? Laten we beginnen met de meest basale component - fotovoltaïsche panelen.

Fotovoltaïsche panelen, ook bekend als zonnepanelen, zijn een van de kerncomponenten van zonne -energieopwekkingssystemen. Ze werken als een efficiënte "vangst" die verantwoordelijk is voor het omzetten van zonlicht in elektrische energie. Het werkende principe is gebaseerd op het beroemde "fotovoltaïsche effect". Wanneer zonlicht schijnt op een fotovoltaïsch paneel, interageren fotonen met het halfgeleidermateriaal in het fotovoltaïsche paneel om elektronengatparen te stimuleren. Deze elektronen en gaten bewegen in verschillende richtingen onder de werking van het elektrische veld in het halfgeleidermateriaal en vormen een elektrische stroom.

Fotovoltaïsche panelen zijn meestal samengesteld uit meerdere zonneceleenheden. De meeste van deze celeenheden zijn gemaakt van siliciummaterialen, waarvan monokristallijne siliciumcellen en polykristallijne siliciumcellen het meest voorkomen. Monokristallijne siliciumcellen hebben een hoge conversie -efficiëntie, die in het algemeen 20% - 25% bereikt, wat betekent dat het 20% - 25% van de zonne -energie kan omzetten in elektrische energie. Het productieproces is relatief complex en de kosten zijn relatief hoog, maar het heeft een stabiele prestaties van stroomopwekking en een lange levensduur van maximaal 25 - 30 jaar. De conversie-efficiëntie van polykristallijne siliciumcellen is iets lager, ongeveer 15% - 20%, maar de productiekosten zijn relatief laag, en het heeft bepaalde kosteneffectiviteitsvoordelen in grootschalige toepassingen, en de levensduur van de servicevrije kan ook bereiken ongeveer 20 - 25 jaar.

Naast monokristallijn silicium en polykristallijne siliciumcellen, zijn er andere soorten fotovoltaïsche panelen zoals amorf silicium, cadmium -telluride en koperen indium gallium selenide. Amorfe silicium fotovoltaïsche panelen hebben de voordelen van goede flexibiliteit en kunnen in dunne films worden gemaakt. Ze worden vaak gebruikt in sommige scènes met speciale vereisten voor uiterlijk of installatieruimte, maar hun conversie -efficiëntie is relatief laag, over het algemeen 6% - 12%. Cadmium telluride en koper indium gallium selenide fotovoltaïsche panelen hebben een zeker potentieel in conversie -efficiëntie en kosten en hebben de afgelopen jaren snel ontwikkeld, maar hun marktaandeel is nog steeds lager dan dat van monokristallijn silicium en polycrystallijne silicon photovoltaische panelen.

Het vermogen dat wordt gegenereerd door fotovoltaïsche panelen is DC, terwijl de meeste elektrische apparaten die we in ons dagelijks leven gebruiken AC vereisen om goed te werken. Op dit moment speelt de omvormer een sleutelrol. Het is als een magische "converter" die verantwoordelijk is voor het omzetten van de DC -output van fotovoltaïsche panelen in AC om te voldoen aan de vermogensbehoeften van verschillende gebruikers zoals families en ondernemingen.

Er zijn veel soorten omvormers en de gemeenschappelijke omvormers, omvormers, stringomvormers en micro -omvormers. Gecentraliseerde omvormers hebben een hoog vermogen en zijn over het algemeen geschikt voor grote zonne -energiecentrales. Het verzamelt de DC die wordt gegenereerd door meerdere fotovoltaïsche paneelgroepen en converteert ze. Het voordeel is dat de kosten relatief laag zijn en het gemakkelijk is om centraal te beheren en te onderhouden, maar zodra een fout optreedt, kan dit de werking van het gehele stroomopwekkingssysteem beïnvloeden. De string -omvormer converteert DC afzonderlijk naar AC voor verschillende fotovoltaïsche paneelgroepen en aggregeert deze AC. Het heeft een hogere flexibiliteit. Zelfs als een bepaalde string problemen heeft, heeft dit geen invloed op de normale werking van andere snaren. Bovendien kan het zijn prestatievoordelen beter spelen in de installatiescenario's van fotovoltaïsche panelen met gedeeltelijke afscherming of verschillende oriëntaties. Het wordt momenteel op grote schaal gebruikt in gedistribueerde fotovoltaïsche stroomopwekkingsprojecten. De micro -omvormer wordt rechtstreeks op de achterkant van elk fotovoltaïsche paneel geïnstalleerd om het DC -vermogen van elk fotovoltaïsche paneel afzonderlijk te converteren. De grootste functie is dat het onafhankelijke monitoring en maximale power point tracking van elk fotovoltaïsche paneel kan realiseren. Zelfs als een fotovoltaïsch paneel wordt geblokkeerd of mislukt, kunnen andere fotovoltaïsche panelen nog steeds normaal werken, wat de efficiëntie en stabiliteit van de stroomopwekking van het gehele stroomopwekkingssysteem aanzienlijk verbetert. Aangezien elke micro -omvormer echter slechts overeenkomt met één fotovoltaïsch paneel, zijn de kosten de kosten relatief hoog.

Tijdens het omzetten van elektrische energie heeft de omvormer ook enkele andere belangrijke functies. De maximale power point tracking (MPPT) -functie kan bijvoorbeeld het uitgangsvermogen van het fotovoltaïsche paneel in realtime controleren en de werkparameters automatisch aanpassen zodat het fotovoltaïsche paneel altijd werkt in de buurt van het maximale vermogenspunt, waardoor de efficiëntie van de stroomopwekking wordt verbeterd. Bovendien heeft de omvormer ook veiligheidsbeschermingsfuncties zoals overspanningsbeveiliging, overstroombeveiliging en lekkagebescherming om de stabiele werking van het stroomopwekkingssysteem en de veiligheid van personeel en apparatuur te waarborgen.

Om fotovoltaïsche panelen beter te krijgen om zonlicht beter te ontvangen, is een stabiele ondersteuningsstructuur nodig, wat het beugelsysteem is. Het beugelsysteem is als een "solide steun" voor fotovoltaïsche panelen. Het draagt ​​niet alleen het gewicht van de fotovoltaïsche panelen zelf, maar verzet zich ook tegen verschillende natuurlijke omgevingsfactoren, zoals wind, regen, sneeuw, enz.

Bracket -systemen kunnen worden onderverdeeld in twee typen: opgelost en tracking. Vaste beugels zijn eenvoudig te installeren en laag in kosten. Ze repareren fotovoltaïsche panelen op de grond, het dak of andere gebouwen in een bepaalde hoek en oriëntatie. De installatiehoek van deze beugel wordt meestal geoptimaliseerd volgens de lokale breedtegraad- en zonnestralingsomstandigheden om ervoor te zorgen dat fotovoltaïsche panelen het grootste deel van het jaar voldoende zonlicht kunnen ontvangen. Trackingbeugels zijn intelligenter. Ze kunnen automatisch de hoek van fotovoltaïsche panelen aanpassen aan de wijzigingen in de positie van de zon, zodat fotovoltaïsche panelen altijd loodrecht of bijna loodrecht op het zonlicht blijven, waardoor de efficiëntie van fotovoltaïsche panelen die zonlicht ontvangen, maximaliseren. Trackingbeugels zijn over het algemeen verdeeld in twee soorten: tracking met één as en tracking met dubbele as. De trainingsbeugels van een enkele as kunnen rond één as draaien (meestal de horizontale as in de oost-westrichting of de hellende as in de noord-zuidrichting), terwijl volgbeugels met dubbele as gelijktijdig in twee assen kunnen draaien, met een hogere tracking nauwkeurigheid, maar relatief hogere kosten.

Bij het kiezen van een bracketsysteem moeten veel factoren volledig worden overwogen. Bijvoorbeeld de topografie van de installatiesite, het beschikbare gebied, lokale klimaatomstandigheden en budget. Voor kleine gedistribueerde fotovoltaïsche stroomopwekkingsprojecten, zoals fotovoltaïsche systemen op het dak, worden vaste beugels meestal geselecteerd vanwege het beperkte installatiegebied en de kostengevoeligheid. In grote gemalen fotovoltaïsche elektriciteitsstations, als de site -omstandigheden het toelaat en een hogere efficiëntie van stroomopwekking wordt gevraagd, kunnen volgbeugels een betere keuze zijn.

In Solar Power Generation Systems spelen batterijpakketten de rol van "Storage Warehouse" van elektrische energie. Wanneer er voldoende zonlicht is, kan de elektriciteit die wordt gegenereerd door fotovoltaïsche panelen onmiddellijk door gebruikers worden gebruikt en kan de overtollige elektriciteit worden opgeslagen in het batterij. In het geval van onvoldoende zonlicht 's nachts of op bewolkte dagen brengt de batterij de opgeslagen elektriciteit vrij om gebruikers een continue en stabiele voeding te bieden.

Gemeenschappelijke soorten batterijen zijn onder meer loodzuurbatterijen, nikkel-metaalhydridebatterijen en lithium-ionbatterijen. Loodzuurbatterijen zijn een van de meest gebruikte batterijen voor energieopslag. Ze hebben de voordelen van lage kosten, volwassen technologie en eenvoudig onderhoud. Hun energiedichtheid is echter relatief laag, hun volume en gewicht zijn groot en hun levensduur van lading en ontladingscyclus is in het algemeen rond 300-500 tijden. De prestaties van nikkel-metal hydridebatterijen zijn beter dan die van loodzuurbatterijen. Ze hebben een hogere energiedichtheid, langere laad- en ontladingscyclusleven (tot ongeveer 1, 000} tijden), en zijn milieuvriendelijk, maar hun kosten zijn ook relatief hoog. Lithium-ionbatterijen hebben aanzienlijke voordelen, zoals hoge energiedichtheid, klein volume, lichtgewicht, hoge lading en ontladingsefficiëntie en levensduur van de lange cyclus (meestal tot 1, 500-3, 000 tijden), maar hun kosten zijn momenteel relatief hoog. In sommige kostengevoelige toepassingsscenario's is hun promotie onderworpen aan bepaalde beperkingen.

Bij het ontwerpen en configureren van batterijpakketten is het noodzakelijk om factoren zoals de werkelijke stroomvraag van het zonne -energieopwekkingssysteem, de vermogensopwekkingscapaciteit van de fotovoltaïsche panelen en de lokale lichtomstandigheden volledig te overwegen. Het is bijvoorbeeld noodzakelijk om de juiste batterijcapaciteit te bepalen om ervoor te zorgen dat aan de basisvraag van de elektriciteit van gebruikers kan worden voldaan in het geval van continue bewolkte dagen. Tegelijkertijd is het ook noodzakelijk om aandacht te schenken aan de lading- en ontslagbeheer van de batterij, een redelijke lading- en ontladingsstrategie aan te nemen, de levensduur van de batterij te verlengen en de kosten van energieopslag te verlagen.

De controller is de "slimme huishoudster" van het zonne -energieopwekkingssysteem. Het is verantwoordelijk voor het monitoren en besturen van het hele stroomopwekkingssysteem om de veilige en stabiele werking van het systeem te waarborgen. De controller heeft voornamelijk de volgende belangrijke functies:

De eerste is de lading- en ontladingscontrolefunctie. Het kan de spanning, de stroom en andere parameters van de batterijgroep in realtime controleren en het laadproces van het fotovoltaïsche paneel naar de batterij automatisch regelen volgens de oplaadstatus van de batterij en de werkomstandigheden van het stroomopwekkingssysteem om te voorkomen dat de batterij wordt overladen of te overladen. Wanneer de batterij volledig is opgeladen, snijdt de controller automatisch het laadcircuit af om schade aan de batterij veroorzaakt door overladen te voorkomen; En wanneer het batterijvermogen te laag is, zal de controller controleren om te stoppen met ontladen om de levensduur van de batterij te beschermen.

De tweede is de maximale power -point tracking -besturingsfunctie. De controller kan de werkstatus van het fotovoltaïsche paneel in realtime aanpassen door in combinatie met de omvormer te werken, zodat deze altijd in de buurt van het maximale vermogenspunt loopt, waardoor de efficiëntie van de stroomopwekking van het fotovoltaïsche paneel wordt verbeterd.

Bovendien heeft de controller ook systeemfoutdiagnose en beschermingsfuncties. Het kan elke component in het stroomopwekkingssysteem in realtime controleren. Zodra een fout is gedetecteerd, zoals een kortsluiting in het fotovoltaïsche paneel, oververhitting van de omvormer, lekkage van de batterij, enz., Zal de controller onmiddellijk overeenkomstige beschermingsmaatregelen nemen, zoals het afsnijden van het foutcircuit en het afgeven van een alarmsignaal, om te zorgen voor de veilige werking van het gehele stroomopvangsysteem en faciliteren van het personeel van de problemen in een timely manier.

De controllers die worden gebruikt in zonne -energieopwekkingssystemen van verschillende typen en maten zijn ook verschillend. In kleine systemen voor het genereren van zonne -energie wordt meestal een relatief eenvoudige geïntegreerde controller gebruikt. Het integreert basisfuncties zoals lading- en ontladingsregeling en maximale power -point trackingregeling. Het is klein van grootte en goed in kosten en is geschikt voor kleine toepassingsscenario's zoals fotovoltaïsche systemen op het dak. In grote zonne -energiecentrales is een krachtigere en intelligente gecentraliseerde controller vereist. Het kan veel fotovoltaïsche panelen, omvormers, batterijpakketten en andere apparatuur in de gehele krachtcentrale uniform controleren en beheren om een ​​efficiëntere en nauwkeuriger systeembesturingselement te bereiken.

Een compleet systeem voor het genereren van zonne -energie bestaat uit meerdere componenten zoals fotovoltaïsche panelen, omvormers, beugelsystemen, batterijen en controllers die samenwerken. Elke component speelt een onmisbare rol. Ze werken samen om zonne -energie om te zetten in elektriciteit die we kunnen gebruiken, wat bijdraagt ​​aan de realisatie van de ontwikkeling van duurzame energie. Met de continue vooruitgang van technologie en de geleidelijke verlaging van de kosten, zullen de toepassingsperspectieven van zonne -energie -generatiesystemen breder zijn en wordt verwacht dat ze een belangrijkere positie innemen in het toekomstige energieveld.