Күн энергиясының электр станциялары: Түрлері компоненттері және қызмет ететін принциптері
Күн энергиясын пайдаланып электр өндіруге арналған системалар күн энергиясының электр станциялары деп аталады. Оларды екі негізгі түрде бөліп табуға болады: фотогальваникалық (ФГ) станциялар және концентрированный солнечный энергия (КСЭ) станциялар. Фотогальваникалық станциялар күн жарығын тікелей электр энергиясына айналдырады, солнечные элементы арқылы, ал концентрированный солнечный энергия станциялар күн жарығын айналар немесе линзалар арқылы концентраттау арқылы жылуын қысуға, оны турбина немесе двигательге қозғауға қолданылады. Бұл мақалада екеуінің де компоненттері, құрылымы, жұмыс әдістері, ұсынылатын артықшылықтары және жетістіктері түсіндірілетін.
Фотогальваникалық Электр Станциясы Неден Тұрат?
Фотогальваникалық электр станциясы - бұл үлкен өлшемдегі ФГ жүйесі, ол тармакқа қосылып, күн радиациясынан электр энергиясын өндіреді. Фотогальваникалық электр станциясы төмендегі компоненттерден тұрады:
Солнечные модули: Бұл ФГ жүйесінің негізгі бөліктері. Олар солнечные элементтерден тұрады, олар жарықты электр энергиясына айналдырады. Солнечные элементтер адатта силиконнан жасалған, ол фоторезистивті материал, фотондарды қабылдап, электрондарды шығарады. Электрондар цепь арқылы өтеді және электр ток қалыптасады. Солнечные модулерлер серия, параллель немесе серия-параллель түрінде құрылған, бұл системаға талап етілетін напряжение және токты қанағаттандыруға байланысты.
Монтаж структуралары: Бұл солнечные модулерлерді қолдау және бағыттау үшін қолданылатын каркастар немесе стендтер. Олар қоңыраулы немесе өзгертуге болатын болуы мүмкін, бұл аударыс орны мен климатына байланысты. Қоңыраулы монтаж структуралары арзан және қарапайым, бірақ олар күннің қозғалысын трекинг етпейді және системаның шығысын азайтуы мүмкін. Өзгертуге болатын монтаж структуралары солнечные модулерлерді күннің орнына қарай тилтету немесе айналдыру арқылы энергия өндірісін оптимизациялауға қолданылады. Олар қолмен немесе автоматты болуы мүмкін, бұл қолданылатын контрол және дәлдіктің деңгейіне байланысты.
Инверторлар: Бұл солнечные модулерлерден өндірілген жеке ток (ЖТ) түрлендіріп, өзара ток (ӨТ) түріне айналдыратын приборлар, ол тармаққа же ӨТ жұмысшыларына берілетін.
Инверторларды екі түрде бөліп табуға болады: центральные инверторлар және микро-инверторлар. Центральные инверторлар үлкен блоктар, олар бір неше солнечные модулерлер немесе массивтерге қосылып, бір ӨТ шығысын ұсынады. Микро-инверторлар кішкентай блоктар, олар әрбір солнечные модуль немесе панельге қосылып, өзара ӨТ шығысын ұсынады. Центральные инверторлар үлкен өлшемдегі системалар үшін қонақтай және үздік, ал микро-инверторлар кішкентай өлшемдегі системалар үшін гибкий және надежный.
Заряд бөлшектері: Бұл солнечные модулерлер немесе массивтерден аккумуляторларды өте жылдам же өте аз зарядтауға немесе разрядтауға қолданылатын приборлар. Заряд бөлшектерін екі түрде бөліп табуға болады: импульсная ширина модуляции (ИШМ) бөлшектері және максимальная мощность точка отслеживания (МПТО) бөлшектері. ИШМ бөлшектері қарапайым және арзан, бірақ олар зарядтау токын қосып-шығарып энергия жоюды. МПТО бөлшектері қатты және қымбат, бірақ олар солнечные модулерлер немесе массивтердің максималды мощность нүктесіне ток және напряжение түрін қосу арқылы энергия өндірісін оптимизациялауға қолданылады.
Аккумуляторлар: Бұл солнечные модулерлер немесе массивтерден өндірілген қалдық электр энергиясын күн жарығы жоқ немесе тармак жоқ кезде кейінірек қолдану үшін сақтайтын приборлар. Аккумуляторларды екі түрде бөліп табуға болады: свинцово-кислотные аккумуляторы және литий-ионные аккумуляторы. Свинцово-кислотные аккумуляторы арзан және кең таралған, бірақ олар төмен энергия қызыметі, қысқа өмір мезгілі және көп техникалық қызмет қажет етеді. Литий-ионные аккумуляторы қымбат және сирек кездеседі, бірақ олар жоғары энергия қызыметі, узак өмір мезгілі және аз техникалық қызмет қажет етеді.
Кірістірушілер: Бұл системаның әртүрлі бөліктерін, мисалы, солнечные модулерлер, инверторлар, аккумуляторлар, жұмысшылар, немесе тармактарды қосу немесе жабу үшін қолданылатын приборлар. Кірістірушілер қолмен немесе автоматты болуы мүмкін, бұл қауіпсіздік және контрол деңгейіне байланысты. Қолмен кірістірушілер қолмен қолданылуы қажет, ал автоматты кірістірушілер алыптаған шарттар немесе сигналдар бойынша қолданылады.
Счетчики: Бұл системаның әртүрлі параметрлерін өлшей және көрсететін приборлар, мисалы, напряжение, ток, мощность, энергия, температура, немесе излучение. Счетчики аналоговые немесе цифровые болуы мүмкін, бұл көрсетілген типке және дәлдікке байланысты. Аналоговые счетчики иглалы немесе шкалалы көрсететін, ал цифровые счетчики сандар немесе графиктер арқылы көрсететін.
Кабели: Бұл системаның әртүрлі бөліктері арасында электр өткізу үшін қолданылатын проводлар. Кабелдерді екі түрде бөліп табуға болады: ЖТ кабелдері және ӨТ кабелдері. ЖТ кабелдері солнечные модулерлерден инверторларға немесе аккумуляторларға өзара ток өткізеді, ал ӨТ кабелдері инверторлардан тармаққа немесе жұмысшыларға өзара ток өткізеді.
Фотогальваникалық электр станциясының құрылымы бірнеше факторларға байланысты, мисалы, аударыс шарттары, система өлшемі, дизайнының мақсаттары, және тармак талаптары. Бірақ, типтік құрылым үш негізгі бөліктерден тұрады: өндіру бөлігі, передача бөлігі және распределение бөлігі.
Өндіру бөлігі солнечные модулерлер, монтаж структуралары және инверторларды қамтиды, олар күн жарығынан электр энергиясын өндіреді.
Передача бөлігі кабелдер, кірістірушілер және счетчики қамтиды, олар өндіру бөлігінен распределение бөлігіне электр энергиясын өткізеді.
Распределение бөлігі аккумуляторлар, заряд бөлшектері және жұмысшыларды қамтиды, олар электр энергиясын сақтау немесе жұмсау үшін қолданылады.
Төмендегі диаграмма фотогальваникалық электр станциясының құрылымын көрсетеді:
Фотогальваникалық электр станциясының жұмысы бірнеше факторларға байланысты, мисалы, абауы қауіптері, жұмысшылардың талаптары, және тармактың абалы. Бірақ, типтік жұмыс үш негізгі режимдерден тұрады: заряд режимі, разряд режимі және тармакқа байланыс режимі.
Заряд режимі күн жарығы артық және жұмысшылардың талаптары төмен кезде болады. Бұл режимде солнечные модулерлер жұмысшыларға қажет болғаннан көп электр энергиясын өндіреді. Артық электр энергиясы заряд бөлшектері арқылы аккумуляторларды зарядтау үшін қолданылады.
Разряд режимі күн жарығы жоқ немесе жұмысшылардың талаптары жоғары кезде болады. Бұл режимде солнечные модулерлер жұмысшыларға қажет болғаннан аз электр энергиясын өндіреді. Ескерткіш электр энергиясы инверторлар арқылы аккумуляторлардан қолданылады.
Тармакқа байланыс режимі тармак бар және артықшы тарифтер бар кезде болады. Бұл режимде солнечные модулерлер инверторлар арқылы тармаққа өндірілген электр энергиясын қосады.
Тармакқа байланыс режимі тармак өту кезінде да өтуі мүмкін, оған резервтік энергия қажет. Бұл режимде солнечные модулерлер инверторлар арқылы жұмысшыларға өндірілген электр энергиясын қолданады.
Концентрированный Солнечный Энергия Станциясы Неден Тұрат?
Концентрированный солнечный энергия станциясы - бұл үлкен өлшемдегі КСЭ жүйесі, ол айналар немесе линзалар арқылы күн жарығын концентраттау арқылы ресиверге қысқа қысып, ол жылуын турбина немесе двигательге қозғау арқылы электр энергиясын өндіреді. Концентрированный солнечный энергия станциясы төмендегі компоненттерден тұрады:
