Samestelling en werking van fotovoltaiese kragopwekkingstelsels

Samestelling en werking van fotovoltaïese (PV) kragopwekkingstelsels

'n Fotovoltaïese (PV) kragopwekkingstelsel bestaan hoofsaaklik uit PV-module, 'n beheerder, 'n omvormer, batterye, en ander toebehoore (batterye is nie nodig vir net-gekoppelde stelsels nie). Afhangende daarvan of dit afhanklik is van die openbare kragnetwerk, word PV-stelsels verdeel in onafhanklike en net-gekoppelde tipes. Onafhanklike stelsels werk sonder die hulp van die nutsbedryfnet. Hulle is toegerus met energie-opslagbatterye om 'n stabiele stroomverskaffing te verseker, wat in staat is om krag aan laste te verskaf tydens nagt of langer wolkige/reënige dae wanneer sonkragopwekking onvoldoende is.

Gelykmoedig van die stelseltype, bly die werkprinsip dieselfde: PV-module verander sonlig in direkte stroom (DC), wat dan deur 'n omvormer na wisselstroom (AC) omgeskakel word, wat kragverbruik of netkoppeling moontlik maak.

1. Fotovoltaïese (PV) Module

PV-module is die kernkomponent van die hele kragopwekkingstelsel. Hulle word gemaak deur individuele fotovoltaïese selle te kombineer, wat met lasers of draad-sny masjiene in verskillende groottes gesny word. Aangesien die spannings- en stroomuitset van 'n enkele sonsel baie laag is, word meerdere selle eers in reeks verbonden om 'n hoër spanning te bereik, en dan parallel om die stroom te verhoog. Die samestelling sluit 'n blokkeerdiode in (om omgekeerde stroom te voorkom), en word binne 'n raamwerk van roestvry staal, aluminiun, of nie-metale materiale ingekapsel. Dit word aan die voorste kant met geharde glas, agterkant met 'n rugplaat, gevul met stikstofgas, en hermeties versluit. Meerdere PV-module wat in reeks en parallel gekoppel word, vorm 'n PV-array (ook bekend as 'n sonselarray).

Werkprinsip: Wanneer sonlig die halwegeleier p-n-jonksie van 'n sonsel raak, word elektron-gatpare gegenereer. Onder die invloed van die elektriese veld by die p-n-jonksie, beweeg gatte na die p-area en elektrone na die n-area. Wanneer die sirkel gesluit word, vloei stroom. Die primêre funksie van PV-module is om sonenergie om te skakel na elektriese energie, óf dit op te slaan in batterye óf dit direk aan elektriese laste te verskaf.

Tipes PV-Module:

• Eenkristallien silikon:Effektiwiteit ≈ 18%, tot 24% — die hoogste onder alle PV-tipes. Tipies ingekapsel met geharde glas en waterdichte hars, wat dit duurzaam en langlewende maak (leeftyd tot 25 jaar).

• Meerkristallien silikon:Effektiwiteit ≈ 14%. Vergelykbare vervaardigingsproses as eenkristallien, maar met laer effektiwiteit, laer koste, en korter leeftyd. Dit is egter eenvoudiger om te produseer, gebruik minder energie, en het laer produksiekoste, wat lei tot wydgebreide aanvaarding.

• Amorf silikon (Dunfilm):Effektiwiteit ≈ 10%. Gemaak deur 'n volkome verskillende dunfilmproses, wat min silikon en energie vereis. Sy hoofvoordeel is beter prestasie onder swakligtoestande.

2. Beheerder (Gebruik in Onafhanklike Stelsels)

Die sonsel-laai-beheerder is 'n outomatiese toestel wat oorlaading en oorontladings van batterye voorkom. Uitgerus met 'n hoëspoed CPU-mikroprosessor en hoëakkuraatheid A/D-omskakelaar, funksioneer dit as 'n mikrorekenaar-gebaseerde data-insamelings- en moniteringsbeheersisteem. Dit kan vinnig real-time operasiedata insamel, stelselstatus moniteer, en historiese data stoor, wat akkurate en voldoende inligting verskaf om stelselontwerp en komponentbetroubaarheid te evalueer. Dit ondersteun ook reeks-kommunikasie vir gesentraliseerde bestuur en afstandbediening van meerdere PV-substasies.

3. Omvormer

'n Omvormer verander die DC-krag wat deur sonselle gegenereer word, in AC-krag, wat dit verenigbaar maak met standaard AC-aangedrewe toestelle. Die PV-omvormer is 'n sleutel balans van die stelsel (BOS) komponent en sluit spesiale kenmerke in soos Maksimum Krag Punt Volg (MPPT) en eilandbeskerming.

Tipes Sonsel Omvormers:

• Standalone Omvormer:Gebruik in onafhanklike stelsels. Die PV-array laai die batterye, en die omvormer trek DC-krag van die batterye om AC-laste te verskaf. Baie standalone omvormers sluit ingeboude batterylaaiers in wat die batterye kan oplaai deur middel van AC-krag. Hierdie omvormers is nie met die net gekoppel nie en benodig nie eilandbeskerming nie.

• Net-gekoppelde Omvormer:Voer AC-krag terug in die nutsbedryfnet. Sy uitvoer golfvorm moet ooreenstem met die fase, frekwensie, en spanning van die net. Dit sluit outomaties af indien die net afgekap word vir veiligheid. Dit verskaf nie rugsteunkrag tydens 'n netuitval nie.

• Batterye Rugsteun Omvormer:'n Spesiale omvormer wat batterye as sy primêre kragbronne gebruik en 'n laaier insluit om hulle te herlaai. Oorblywende krag kan terug in die net gevoer word. Tydens 'n netuitval kan dit AC-krag aan aangewysde sirkels verskaf, en dus sluit dit eilandbeskerming in.

4. Batterye (Nie Nodig in Net-gekoppelde Stelsels Nie)

Die batterye is die energieopslag-eenheid in 'n PV-stelsel. Algemene tipes sluit siggede lood-silikaat, ongedeelde lood-silikaat, gel, en nikkel-kadmium alkaliese batterye in. Siggede lood-silikaat en gel batterye word die meeste gebruik.

Werkprinsip: Tydens die dag, raak sonlig die PV-module, wat DC-spanning genereer en lig in krag omskep. Hierdie krag word na die beheerder gestuur, wat oorlaading voorkom, en dan in die batterye gestoor vir later gebruik wanneer dit nodig is.