Какво е съборна соларна електроцентрала и как работи?

Дефиниция на собствена соларна електроцентрала

Собствената соларна електроцентрала е съоръжение за генериране на електроенергия, което е изградено, притежавано и управлявано от предприятия, институции или индивиди, главно за да удовлетвори техните собствени нужди от електричество. Различава се от доставката на електроенергия от обществената електрическа мрежа, тъй като е относително независима система за доставка на електроенергия, а електроенергията, която произвежда, в основният си обем е доставяна на самите строители, като например за осигуряване на електроенергия за заводи, училища, центрове за данни или големи жилища.

Основни компоненти на собствената соларна електроцентрала и техни функции

Соларни панели (фотоелектрични модули)

Това са основните компоненти на соларната електроцентрала, чиято функция е да преобразуват слънчевата енергия в постоянен ток. Соларните панели са съставени от множество единици соларни клетки. Когато слънчевата светлина падне върху панелите, полупроводниковите материали (като кремик) в соларните клетки ще абсорбират фотони, генерирайки електрон-луна пари. Под действието на вътрешното електрическо поле на клетките, електроните и луните ще се движи към двете полюса на клетките, съответно, формирайки постоянен ток. Например, фотоелектричната преобразувателна ефективност на обикновените монокристални силиконови соларни панели може да достигне около 15% - 20%, докато тази на поликристалните силиконови панели е малко по-ниска, в интервал от 13% - 18%.

Инвертор

Тъй като постоянният ток е генериран от соларните панели, а повечето електрически устройства изискват променлив ток, функцията на инвертора е да преобразува постоянната тока в променлива. Той използва сложни електронни вериги и техники, като модулация на ширината на импулси (PWM), за да преобразува постоянната тока в променлива, която отговаря на изискванията на електрическата мрежа или оборудването под натоварване. Например, в качествен инвертор, постоянната тока може да бъде преобразувана в променлива тока с честота 50Hz или 60Hz (в зависимост от стандарти на електрическата мрежа в различни региони) и стабилно напрежение, за да отговаря на изискванията на различните променливи токови натоварвания, като мотори и осветителни устройства.

Контролер за зареждане (в някои системи)

Контролерът за зареждане се използва главно за контрол на процеса на зареждане на акумулативната батерия (ако има такава) от соларните панели. Той може да предотврати прекомерно зареждане и разряждане на акумулативната батерия, защитавайки жизнения й срок. Например, когато акумулативната батерия е напълно заредена, контролерът за зареждане автоматично ще прекъсне зареждащата верига между соларните панели и акумулативната батерия; когато нивото на зареждане на акумулативната батерия е ниско, контролерът за зареждане може да контролира свързването на натоварването, за да се избегне прекомерно разряждане на акумулативната батерия и да се гарантира, че акумулативната батерия работи в безопасен диапазон на зареждане.

Аккумулативна батерия (опционален компонент)

Аккумулативната батерия се използва за съхраняване на електроенергията, генерирана от соларните панели, така че да може да предоставя електроенергия, когато слънчевата светлина е недостатъчна (например през нощта или в облачни дни). Общи аккумулативни батерии включват свинцово-киселинни и литий-ионни батерии. Свинцовите-киселини батерии имат по-ниска цена, но сравнително ниска енергийна гъстота и по-кратък живот; литий-ионните батерии имат висока енергийна гъстота и дълъг живот, но по-висока цена. Например, в някои автономни собствени соларни електроцентрали, аккумулативната батерия може да съхранява излишната електроенергия, генерирана от соларните панели през деня, и да предоставя електроенергия за натоварване на устройства, като осветителни системи и наблюдателни устройства, през нощта.

Разпределителен кутия и система за мониторинг

Разпределителната кутия се използва за разпределяне на електроенергия, разпределяйки променливата тока, изходяща от инвертора, до всеки натоварващ отклон. В същото време, тя може да защитава веригата, като инсталира автоматични щепселни ключове и предпазни, за да предотврати прекомерно натоварване и краткосрочни вериги. Системата за мониторинг се използва за наблюдаване на работното състояние на соларната електроцентрала, включително мощността на производство на електроенергия от соларните панели, изходното напрежение и тока на инвертора, нивото на зареждане на аккумулативната батерия (ако има такава) и други параметри. Чрез системата за мониторинг, се могат да се засечат откази на оборудването и аномалии в производството на електроенергия, което облекчава поддръжката и управлението.

Процес на работа на собствената соларна електроцентрала

Етап на производство на електроенергия

През деня, когато има достатъчна слънчева светлина, соларните панели абсорбират слънчевата енергия и я преобразуват в постоянен ток. По време на този процес, изходната мощност на соларните панели ще бъде влияна от фактори, като интензитета, ъгъла и температурата на слънчевата светлина. Например, когато слънчевата светлина е пряка и силна, ефективността на производството на електроенергия от соларните панели е висока и изходната мощност е голяма; докато в облачни дни или когато ъгълът на слънцето е нисък, ефективността на производството на електроенергия и изходната мощност ще намалят съответно.

Етап на преобразуване и съхранение на електроенергия (ако има аккумулативна батерия)

Постоянният ток, генериран от соларните панели, първо влиза в аккумулативната батерия за съхранение чрез контролера за зареждане (ако има такъв), или директно влиза в инвертора, за да бъде преобразуван в променлив ток. Ако има аккумулативна батерия, когато тя не е напълно заредена, контролерът за зареждане ще коригира зареждащия ток в съответствие със състоянието на зареждане на аккумулативната батерия и изходната мощност на соларните панели, за да гарантира, че аккумулативната батерия е зареждана безопасно и ефективно. Когато няма аккумулативна батерия или тя е напълно заредена, постоянната тока директно влиза в инвертора за преобразуване.

Етап на доставка на електроенергия

Променливата тока, преобразувана от инвертора, влиза в разпределителната кутия, а разпределителната кутия разпределя електроенергията до всеки отклон, според нуждите на натоварването, за да достави електроенергия на различните електрически устройства. По време на този процес, системата за мониторинг наблюдава реално време производството и доставката на електроенергия, за да гарантира стабилността и безопасността на доставката на електроенергия. Ако е собствена соларна електроцентрала, свързана с мрежата, след удовлетворяване на собствените си нужди от електроенергия, излишната електроенергия може да бъде върната обратно в обществената електрическа мрежа; ако е автономна собствена соларна електроцентрала, когато производството на соларна електроенергия е недостатъчно (например през нощта), е необходимо да се допълни доставката на електроенергия чрез резервен източник на електроенергия (като дизелов генератор).