Fotovoltaik (FV) elektr tarmoq tizimlari tarkibi va ishlash printsipi
Fotovoltaik (FV) elektr tarmoq tizimi asosan FV modullardan, boshqaruvchidan, invertordan, bataryalardan va boshqa qo'shimchalardan (tarmog'ga ulangan tizimlar uchun bataryalar talab qilinmaydi) iborat. Tizimning umumiy elektr tarmog'idan qatnashishi asosida, FV tizimlari tarmog'ga ulangan va tarmog'dan mustaqil bo'lgan tizimlarga bo'linadi. Tarmog'dan mustaqil tizimlar umumiy elektr tarmog'iga bog'liq emas. Ular energiya saqlash uchun bataryalarga ega bo'lib, tizimning qonuniy energiya ta'minlashini ta'minlaydi, quyosh energiyasi yetarli bo'lmaydigan kunda yoki uzun muddatli yomg'ir yoki bulutli kunlarda yuklarga elektr taqdim etish imkoniyatini beradi.
Tizim turiga qarab, ishlash printsipi bir xil qoldiqa: FV modullar quyosh nurlarini toki oqimiga (TO) elektrga aylantiradi, keyin invertor ushbu TO elektrni alterno oqimga (AO) aylantiradi, shuning orqali elektr sarflanishi yoki tizimga ulanishi mumkin.
1. Fotovoltaik (FV) modullar
FV modullar butun elektr tarmoq tiziminig asosiy komponentidir. Ular alohida fotovoltaik elementlardan tuzilgan, bu elementlar lazerni yoki simli kesma mashinalarini ishlatib turli hajmda kesilgan. Bir quyosh elementidan kelib chiqqan voltaj va tok chiqishi juda kam, shuning uchun bir nechta elementlar oldin seriyada ulangan, shundan so'ng paralleldan o'tkazilib, yangi voltaj va tok chiqishini oshirish maqsadida. Montajda tokni teskarisiga o'tishdan saqlash diodisi (teskarisiga o'tishni oldini olish uchun), shuningdek, nirkaram, almashtirilmagan metall yoki metall chegarasiz materiallardan tuzilgan ramka bilan joylashtiriladi. Bu orqali ona tarafdan laminatsiya steklo, orqa tarafdan zirroq, azot gaz bilan to'ldiriladi va hermetik ravishda yopiladi. Bir nechta FV modullar seriyada va parallelda ulangan holda FV massivini (yoki quyosh massivi deb ham ataladi) tashkil etadi.
Ishlash printsipi: Quyosh nuri quyosh elementining p-n ajralishiga tegishsa, elektron-ko'zlik joddiri paydo bo'ladi. P-n ajralishdagi elektr maydoni ta'siri ostida, ko'zliklar p-regionga, elektronlar esa n-regionga harakatlanadi. Sifatida yopilganda, tok harakatlanadi. FV modullarning asosiy vazifasi quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish, uni bataryalarda saqlash yoki elektr yuklarini ta'minlashdir.
FV modullar turlari:
Monokristall silis:Effektivlik ≈ 18%, eng yuqori 24% — barcha FV turlari orasida eng yuqori. Adashsiz laminatsiya steklo va suvdan himoya qiladigan rezina bilan qoplangan, shuning uchun ular ozroq ishonchli va muddatli (muddati 25 yilgacha).
Polikristall silis:Effektivlik ≈ 14%. Monokristall silisga o'xshash ishlab chiqarish jarayoni, ammo effektivligi kamroq, narxi arzonroq va muddati qisqaroq. Biroq, ular osonroq ishlab chiqariladi, kamroq energiya sarflaydi va ishlab chiqarish narxlari past, shuning uchun keng tarqalgan.
Amorf silis (Raqamli filmlar):Effektivlik ≈ 10%. Butun aniq filmlar jarayonida ishlab chiqariladi, minimal silis va energiya talab qiladi. Asosiy afzaliyati yengil yorug'lik sharoitlari uchun yaxshi samaradorlik.
2. Boshqaruvchi (Tarmog'dan mustaqil tizimlarda ishlatiladi)
Quyosh zaryad boshqaruvchisi avtomatik qurilma, bataryani o'rnatish va ochishini oldini oladi. Tez CPU mikroprotsessori va aniqlik A/D konvertori bilan jihozlangan, bu mikrokompyuter asosidagi ma'lumotlarni jamlash va monitoring qilish tizimidir. U tezroq real vaqt rejimida ma'lumotlarni jamlashi, tizim holatini monitoring qilish va tarixiy ma'lumotlarni saqlash imkonini beradi, tizim dizaynini va komponentlarning ishonchli ekanligini baholash uchun aniq va yetarli ma'lumotlarni taqdim etadi. U bir nechta PV sub-stansiyalarni markaziy ravishda boshqarish va masofadan boshqarish uchun seriyaning o'zaro aloqasini qo'llab-quvvatlaydi.
3. Invertor
Invertor quyosh panelalari tomonidan yaratilgan TO elektrni AO elektrga aylantiradi, shuning orqali standart AO elektrli qurilmalar bilan mos keladi. FV invertor asosiy balans komponentidir va maksimal quvvat nuqtasini izlash (MPPT) va orollashish himoyasi kabi maxsus xususiyatlarga ega.
Quyosh invertorlari turlari:
Standalone Invertor:Tarmog'dan mustaqil tizimlarda ishlatiladi. FV massiv bataryani zaryad qiladi, invertor bataryadan DC tokni olib, AC yuklarni ta'minlaydi. Ko'plab standalone invertorlar ichki bataryalarni zaryad qiladigan qurilmalarni o'z ichiga oladi, shuning uchun AC elektr orqali bataryani qayta zaryad qilish mumkin. Bu invertorlar tarmog'a ulanmagan va orollashish himoyasi talab qilinmaydi.
Tarmog'a ulangan Invertor:AC elektrni umumiy elektr tarmog'iga qaytaradi. Uni chiqish sinusi tarmog'ning fazasiga, chastotasiga va voltajiga mos kelishi kerak. Xavfsizlik uchun, tarmog' ajratilsa, avtomatik ravishda o'chadi. Tarmog' xavfda, unda backup energiya taqdim etmaydi.
Bataryalarni zaryad qiladigan Invertor:Maxsus invertor, bataryalarni asosiy energiya manbasi sifatida ishlatadi va ularni qayta zaryad qiladigan qurilmaga ega. Qoldiq quvvat tarmog'a qaytarilishi mumkin. Tarmog' xavfda, u belgilangan shemalar uchun AC energiya taqdim etishi mumkin va shuning uchun orollashish himoyasiga ega.
4. Batarya (Tarmog'a ulangan tizimlarda talab qilinmaydi)
Batarya FV tizimidagi energiya saqlash birlikidir. Umumiy turlari sig'latilgan svind-svind, ochiq svind-svind, gel va nikkel-kadmium alkali bataryalardir. Sig'latilgan svind-svind va gel bataryalar eng keng tarqalgan.
Ishlash printsipi: Kunda quyosh nuri FV modullarga tegishsa, TO voltaj yaratadi va yorug'likni elektrga aylantiradi. Bu quvvat boshqaruvchiga yuboriladi, bu yerda o'rnatishdan himoya qilinadi, keyin bataryaga saqlanadi va kerak bo'lganda foydalaniladi.
