Фотоэлектр энергетикалық жүйелердің құрылымы мен іске қосылу принципі

Фотоэлектрик (ПВ) жүйелерінің құрылымы және қалыптасуы

Фотоэлектрик (ПВ) электр энергиясын өндіру жүйесі негізінен ПВ модулдері, басқару аппараттары, инвертор, батареялар және басқа қосымшалардан (түрлі-түсті жүйелерде батареялар талап етелмейді) құрылған. Жүйелер коммунальдық электр жүйесіне салыстырмалы болғанша, оларды түрлеріне бөліп, коммунальдық жүйеден бөлек жүйелер мен коммунальдық жүйеге қосылатын жүйелер деп атауға болады. Коммунальдық жүйеден бөлек жүйелер өздерінің өнеркәсібін қамтамасыз ету үшін энергия сақтау батареяларымен қамтамасыз етіледі. Күннің шығуында немесе уақыттырақ бұлақтың немесе жауындың болған кезде, күн энергиясының өндірісі жетіспейтін кезде, бұл жүйелер стабилді энергия қамтамасыз ету үшін қолданылады.

Жүйенің түріне байланысты, қалыптасуы әртүрлі болмайды: ПВ модулдері күн нурын түз сызықты ток (DC) электр энергиясына айналдырады, сонымен инвертор арқылы алмастырылған ток (AC) болып, энергия қолданылатын немесе коммунальдық жүйеге қосылатын болады.

1. Фотоэлектрик (ПВ) модулдері

ПВ модулдері бүкіл энергия өндіру жүйесінің негізгі компоненттері. Олар лазер немесе тель тірілеу машиналары арқылы әртүрлі өлшемдерге тіріленген фотоэлектрик клеткаларды біріктіру арқылы жасалған. Бір ғана күн энергиясының вольтажы мен ток шығысы өте төмен болғандықтан, бірнеше клетка бірінші рет сериялық түрде қосылып, одан кейін параллель түрде қосылып, жоғары вольтаж және токты қамтамасыз етеді. Комплектацияда артық токты тыңдау үшін диод (ары токты тыңдау үшін), және нержавейка, алюминий немесе металлдік материалдардан жасалған рамка ішіне қойылып, алдында қорытынды стек, артында жабық бет, азот газымен толтырылып, герметикалық қолданылатын. Несие түрінде қосылып, ПВ модулдер массивін (немесе күн массивін) құрайды.

Қалыптасуы: Күн нуры солнечный элементтің p-n жабысына түсіргенде, электрон-кумушқыштар пайда болады. p-n жабысының электр магнитті өрісінің таасында, кумушқыштар p-регионға, электрондар n-регионға айналысады. Цикл жабылғанда, ток ағысады. ПВ модулдердің негізгі функциясы - күн энергиясын электр энергиясына айналдыру, оны батареяларда сақтау немесе электр заттарын прямого питания үшін қолдану.

ПВ модулдер түрлері:

• Монокристаллдык кремний: Эффективность ≈ 18%, максимум 24% — барлық ПВ түрлерінің ішінде ең жоғары. Адатта қорытынды стек мен сууға икемді қышқылымен қорытындыланады, олар ұзақ мүшелік және ұзақ мерзімді (жүміс істеу мерзімі 25 жылға дейін).

• Поликристаллдык кремний: Эффективность ≈ 14%. Монокристаллдықпен ұқсас өндіріс процесі, бірақ эффективтілігі төмен, бағасы төмен, және өмір сүру мерзімі кем. Бірақ, ол өндіру үшін қарапайым, энергия қолданысы аз, және өндіріс құны төмен, сондықтан кеңінен қолданылады.

• Аморфты кремний (Тынсық фильм): Эффективность ≈ 10%. Толығымен әдеттегі тынсық фильм процессін қолданып, минималды кремний және энергия қолданылады. Негізгі артықшылығы - төмен жарық шығысында жақсы жұмыс істеу.

2. Басқару аппараты (Коммунальдық жүйеден бөлек жүйелерде қолданылады)

Күн энергиясының зарядтау басқару аппараты автоматтық құрылғы, батареяның өте зарядталуы мен өте зарядталуын тыңдайды. Жоғары жылдамдық CPU микропроцессоры мен деңгейлі дәл A/D конвертерімен жабдықталған, ол микрокомпьютер базалық деректерді жинау және басқару жүйесі ретінде қызмет етеді. Ол жылдам реалдық уақыттағы қызмет деректерін жинау, жүйенің абалын басқару және тарихи деректерді сақтау арқылы, жүйенің құрылымын және компоненттердің қуаттылығын бағалау үшін дәл және жеткілікті ақпарат береді. Ол бірнеше ПВ тобын центрлік басқару және алыста басқару үшін сериялық байланысқа қолдау көрсетеді.

3. Инвертор

Инвертор солнечные панелдерден алынған DC электр энергиясын AC электр энергиясына айналдырады, оны стандартты AC-пайдалану үшін қолданылатын заттармен ұқсастыққа келтіреді. ПВ инверторы - бұл негізгі баланс-жүйе (BOS) компоненті және Максимальды күш нүктесін трекинг ету (MPPT) және аралық қорғау сияқты арнайы өзіндіктері бар.

Солнечные инверторлар түрлері:

• Өзара инвертор: Коммунальдық жүйеден бөлек жүйелерде қолданылады. ПВ массиві батареяны зарядтайды, ал инвертор батареядан DC энергиясын алып, AC заттарын қамтамасыз етеді. Көптеген өзара инверторларда батареяны AC энергиясы арқылы зарядтау үшін ішкі зарядтау құрылғылары бар. Бұл инверторлар коммунальдық жүйеге қосылып, аралық қорғау қажет емес.

• Коммунальдық жүйеге қосылатын инвертор: AC энергиясын коммунальдық жүйеге қайтаратын. Оның шығыс волнасы коммунальдық жүйенің фазасына, тактығына және напряжениесына сәйкес болуы керек. Коммунальдық жүйе қозғалмай кеткенде, ол өзін қолынан төмендетеді. Коммунальдық жүйенің қозғалмай кеткенде, ол қолдану үшін қолдау энергиясын қамтамасыз етпейді.

• Батарея қолдау инверторы: Батареяны негізгі энергия басқару құрылғысы ретінде қолданылатын арнайы инвертор, оның ішінде зарядтау құрылғысы бар. Артық энергия коммунальдық жүйеге қайтаратын. Коммунальдық жүйенің қозғалмай кеткенде, ол белгілі заттарға AC энергиясын қамтамасыз ету үшін, сондықтан аралық қорғау қажет.

4. Батарея (Коммунальдық жүйеге қосылатын жүйелерде талап етелмейді)

Батарея - ПВ жүйесіндегі энергия сақтау бөлігі. Кездесетін түрлері: қапталған свинец-кислота, ачылған свинец-кислота, гель және никель-кадмий алкалиновые батареялар. Қапталған свинец-кислота және гель батареялар ең кеңінен қолданылады.

Қалыптасуы: Күнде, күн нуры ПВ модулдеріне түсіп, DC напряжение жасалады және жарықты электр энергиясына айналдырады. Бұл энергия басқару құрылғысына өтеді, ол өте зарядталуын тыңдайды, содан кейін батареяға сақталады, керек кезде қолданылады.