อะไรคือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบกักเก็บ และมันทำงานอย่างไร

คำนิยามของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเอง

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเองคือสถานีผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ถูกสร้างขึ้น เป็นเจ้าของ และดำเนินการโดยองค์กร หน่วยงาน หรือบุคคลเอง โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อตอบสนองความต้องการใช้ไฟฟ้าของตนเอง แตกต่างจากการจ่ายไฟฟ้าจากสายส่งสาธารณะ ซึ่งเป็นระบบจ่ายไฟฟ้าที่ค่อนข้างอิสระ และไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นมานั้นจะจ่ายให้กับผู้สร้างเอง เช่น การจ่ายไฟฟ้าให้กับโรงงาน โรงเรียน ศูนย์ข้อมูล หรือบ้านพักขนาดใหญ่

ส่วนประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเองและฟังก์ชันของแต่ละส่วน

แผงโซลาร์เซลล์ (โมดูลโฟโตโวลตาิก)

นี่คือส่วนประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งมีหน้าที่ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าตรง แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยเซลล์โซลาร์หลายเซลล์ เมื่อแสงแดดส่องลงบนแผง เซมิคอนดักเตอร์ (เช่น ซิลิคอน) ในเซลล์โซลาร์จะดูดซับโฟตอน ทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอน-โฮล ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ อิเล็กตรอนและโฮลจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวกและลบของเซลล์ตามลำดับ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าตรง ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนชนิดโมโนคริสตัลสามารถสูงถึงประมาณ 15% - 20% ในขณะที่แผงโซลาร์เซลล์โพลีคริสตัลลินมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเล็กน้อย อยู่ระหว่าง 13% - 18%

อินเวอร์เตอร์

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าตรงที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่จะต้องการกระแสไฟฟ้าสลับสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์มีหน้าที่ในการแปลงกระแสไฟฟ้าตรงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ มันใช้วงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนและเทคนิคเช่นการปรับความกว้างช่วงเวลา (PWM) เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าตรงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับที่เหมาะสมกับสายส่งหรือโหลด อุปกรณ์ตัวอย่างเช่น ในอินเวอร์เตอร์คุณภาพสูง กระแสไฟฟ้าตรงสามารถแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับที่มีความถี่ 50Hz หรือ 60Hz (ขึ้นอยู่กับมาตรฐานสายส่งในภูมิภาคต่างๆ) และแรงดันที่เสถียร เพื่อตอบสนองความต้องการของโหลดกระแสไฟฟ้าสลับต่างๆ เช่น มอเตอร์และอุปกรณ์แสงสว่าง

ตัวควบคุมการชาร์จ (ในบางระบบ)

ตัวควบคุมการชาร์จใช้ในการควบคุมกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่เก็บไฟฟ้า (หากมี) โดยแผงโซลาร์เซลล์ มันสามารถป้องกันแบตเตอรี่จากการชาร์จเกินและการปล่อยประจุเกิน ปกป้องอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว ตัวควบคุมการชาร์จจะตัดวงจรชาร์จระหว่างแผงโซลาร์เซลล์กับแบตเตอรี่โดยอัตโนมัติ และเมื่อแบตเตอรี่มีระดับประจุต่ำ ตัวควบคุมการชาร์จสามารถควบคุมการเชื่อมต่อโหลดเพื่อป้องกันการปล่อยประจุเกินของแบตเตอรี่และรับประกันว่าแบตเตอรี่สามารถทำงานได้ในช่วงประจุที่ปลอดภัย

แบตเตอรี่เก็บไฟฟ้า (ส่วนประกอบทางเลือก)

แบตเตอรี่เก็บไฟฟ้าใช้ในการเก็บไฟฟ้าที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าเมื่อมีแสงแดดไม่เพียงพอ (เช่น กลางคืนหรือในวันที่มีเมฆมาก) แบตเตอรี่ที่ใช้ทั่วไปรวมถึงแบตเตอรี่แบบตะกั่ว-กรดและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่แบบตะกั่ว-กรดมีต้นทุนต่ำ แต่มีความหนาแน่นพลังงานต่ำและอายุการใช้งานสั้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นพลังงานสูงและอายุการใช้งานยาว แต่มีต้นทุนสูง ตัวอย่างเช่น ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเองบางแห่งที่ไม่เชื่อมต่อกับสายส่ง แบตเตอรี่สามารถเก็บไฟฟ้าที่เหลือจากการผลิตของแผงโซลาร์เซลล์ในระหว่างวัน และจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดอุปกรณ์ เช่น ระบบแสงสว่างและอุปกรณ์ตรวจสอบ ในเวลากลางคืน

กล่องกระจายไฟฟ้าและระบบตรวจสอบ

กล่องกระจายไฟฟ้าใช้ในการกระจายไฟฟ้า โดยกระจายกระแสไฟฟ้าสลับที่มาจากอินเวอร์เตอร์ไปยังแต่ละสาขาโหลด นอกจากนี้ยังสามารถป้องกันวงจร เช่น การติดตั้งเบรกเกอร์และฟิวส์ เพื่อป้องกันวงจรเกินและวงจรลัดวงจร ระบบตรวจสอบใช้ในการตรวจสอบสถานะการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ รวมถึงกำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ แรงดันและกระแสไฟฟ้าขาออกของอินเวอร์เตอร์ ระดับประจุของแบตเตอรี่ (หากมี) และพารามิเตอร์อื่นๆ ผ่านระบบตรวจสอบ เราสามารถตรวจพบข้อผิดพลาดของอุปกรณ์และสถานการณ์การผลิตไฟฟ้าที่ผิดปกติได้ทันท่วงที ทำให้สะดวกในการบำรุงรักษาและการจัดการ

กระบวนการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเอง

ระยะการผลิตไฟฟ้า

ในระหว่างวันที่มีแสงแดดเพียงพอ แผงโซลาร์เซลล์จะดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าตรง ในระหว่างกระบวนการนี้ กำลังไฟฟ้าขาออกของแผงโซลาร์เซลล์จะได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้ม ความชัน และอุณหภูมิของแสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น เมื่อแสงอาทิตย์ส่องตรงและแรง ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์จะสูงและกำลังไฟฟ้าขาออกจะมาก แต่ในวันที่มีเมฆหรือเมื่อความชันของแสงอาทิตย์ต่ำ ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าขาออกจะลดลงตามลำดับ

ระยะการแปลงและเก็บไฟฟ้า (หากมีแบตเตอรี่เก็บไฟฟ้า)

กระแสไฟฟ้าตรงที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์จะเข้าสู่แบตเตอรี่เก็บไฟฟ้าผ่านตัวควบคุมการชาร์จ (หากมี) หรือเข้าสู่อินเวอร์เตอร์โดยตรงเพื่อแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ หากมีแบตเตอรี่เก็บไฟฟ้า เมื่อแบตเตอรี่ไม่ได้ชาร์จเต็ม ตัวควบคุมการชาร์จจะปรับกระแสชาร์จตามสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่และกำลังไฟฟ้าขาออกของแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อให้แบตเตอรี่ได้รับการชาร์จอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ เมื่อไม่มีแบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว กระแสไฟฟ้าตรงจะเข้าสู่อินเวอร์เตอร์โดยตรงเพื่อแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ

ระยะการจ่ายไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าสลับที่แปลงโดยอินเวอร์เตอร์จะเข้าสู่กล่องกระจายไฟฟ้า และกล่องกระจายไฟฟ้าจะกระจายไฟฟ้าไปยังแต่ละสาขาโหลดตามความต้องการ เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระหว่างกระบวนการนี้ ระบบตรวจสอบจะตรวจสอบสถานการณ์การผลิตและจ่ายไฟฟ้าแบบเรียลไทม์ เพื่อให้แน่ใจว่าการจ่ายไฟฟ้ามีความเสถียรและปลอดภัย ถ้าเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเองที่เชื่อมต่อกับสายส่ง หลังจากตอบสนองความต้องการใช้ไฟฟ้าของตนเองแล้ว ไฟฟ้าที่เหลือสามารถส่งกลับไปยังสายส่งสาธารณะได้ แต่ถ้าเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นของตนเองที่ไม่เชื่อมต่อกับสายส่ง เมื่อการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ (เช่น ในเวลากลางคืน) จะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง (เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล) เพื่อเสริมการจ่ายไฟฟ้า