Quyosh energiyasi elektr stansiyalari: turkumlar, komponentlar va ishlash printsiplari

Quyosh energiyasidan elektr energiyasini yaratish uchun ishlatiladigan tizimlar quyosh stansiyalari deyiladi. Ular ikkita asosiy turga bo'linadi: fotovoltaik (FV) stansiyalar va qo'shilgan quyosh energiyasi (CSP) stansiyalari. Fotovoltaik stansiyalar quyosh elementlari orqali quyosh nurlarini to'g'ridan-to'g'ri elektrga aylantiradi, o'rniga qo'shilgan quyosh energiyasi stansiyalari ayinalar yoki lensalarni ishlatib, quyosh nurlarini qoplash va suyuqlikni issitish orqali turbinani yoki motorini ishlatadi. Bu maqolada, ikkala turdagi quyosh stansiyalarining komponentlari, strukturasi, ishlash tartibi, afzalliklari va kamchiliklari tushuntiriladi.

Fotovoltaik stansiya nima?

Fotovoltaik stansiya - bu quyosh radiatsiyasidan katta hajmdagi elektr energiyasini yaratish uchun dizaynlangan va setka bilan ulangan katta FV tizimi. Fotovoltaik stansiya quyidagi komponentlardan iborat:

• Quyosh modullari: Bu FV tizimining asosiy birliklari. Ular quyosh nurlarini elektrga aylantiradigan quyosh elementlardan tashkil topiladi. Quyosh elementlari ko'pincha silitsiyadan ishlab chiqiladi, bu material fotoni o'z ichiga oladi va elektronlarni ajratadi. Elektronlar shema orqali o'tadi va elektr jarayonini yaratadi. Quyosh modullari sistemaning voltaj va jarayon talablariga qarab seriya, parallel yoki seriya-parallel konfiguratsiyalarda joylashtirilishi mumkin.

• O'rnatish strukturalari: Bu quyosh modullarini qollab-quvvatlaydigan va yo'naltiradigan ramkalardir. Ular joylashuv va ob-havo sharoitiga qarab sabit yoki moslasha oladigan bo'lishi mumkin. Sabit o'rnatish strukturalari arzonroq va oddiyroq, lekin quyoshning harakatini kuzatmaydi va sistemaning chiqimini kamaytirishi mumkin. Moslasha oladigan o'rnatish strukturalari quyosh modullarini quyoshning pozitsiyasiga moslashish uchun tiltni o'zgartirishi yoki aylanishi mumkin. Ular moslashish darajasiga va aniqlik talablariga qarab qo'l bilan yoki avtomatik tarzda ishlaydigan bo'lishi mumkin.

• Invertorlar: Bu quyosh modullaridan yaratilgan to'g'ri jarayon (DC) ni setkaga yoki AC yuklarga berish uchun almashtirish uchun ishlatiladigan qurilmalar.

  

• Invertorlar ikkita turga bo'linadi: markaziy invertorlar va mikro-invertorlar. Markaziy invertorlar bir nechta quyosh modullarini yoki massivlarini ulaydigan katta birliklar va bitta AC chiqishini taqdim etadi. Mikro-invertorlar har bir quyosh moduliga yoki paneldan o'zaro alohida AC chiqishini taqdim etadigan kichik birliklar. Markaziy invertorlar katta hajmdagi sistemalar uchun arzonroq va samarali, o'rniga mikro-invertorlar kichik hajmdagi sistemalar uchun osonroq va ishonchli.

• Zaryad boshqaruvchilari: Bu quyosh modullarini yoki massivlarini zaryad qilish va akkumulyatorlarni tortish yoki ortiqcha tortishdan himoya qilish uchun voltaj va jarayonni nazorat qiladigan qurilmalar. Zaryad boshqaruvchilari ikkita turga bo'linadi: pulsnin kengligi modulyatsiyasi (PWM) boshqaruvchilari va maksimal quvvat nuqtasini kuzatish (MPPT) boshqaruvchilari. PWM boshqaruvchilari oddiyroq va arzonroq, lekin zaryad jarayonini yoqish va o'chirish orqali ba'zi energiyani sarflaydi. MPPT boshqaruvchilari murakkabroq va qimmatroq, lekin quyosh modullarining yoki massivlarining maksimal quvvat nuqtasiga moslashish uchun voltaj va jarayonni sozlash orqali energiya chiqimini optimallashtiradi.

• • Akkumulyatorlar: Bu qurilmalar quyosh modullari yoki massivlari tomonidan yaratilgan ortiqcha elektr energiyani keyinchalik ishlatish uchun saqlaydi. Quyosh nurlari yo'q yoki tarmoq ishlamayotganda. Akkumulyatorlar ikki turga bo'linadi: kumush-boroviy akkumulyatorlar va litiy-ion akkumulyatorlar. Kumush-boroviy akkumulyatorlar arzonroq va ko'proq ishlatiladi, lekin ularning energiya chiqindisi kam, omillari qisqa va ularni ta'minlash uchun ko'proq xizmat kerak. Litiy-ion akkumulyatorlar qimmatroq va kamroq ishlatiladi, lekin ularning energiya chiqindisi yuqori, omillari uzun va ularni ta'minlash uchun kamroq xizmat talab etadi.

  • Klyuchlar: Bu qurilmalar sistemaning turli qismi, quyosh modullari, invertorlar, akkumulyatorlar, yuklar yoki tarmoqlar orasidagi ulanishni o'zgartirish yoki bekor qilish uchun ishlatiladi. Klyuchlar xavfsizlik va boshqaruv darajasi asosida qo'l bilan yoki avtomatik bo'lishi mumkin. Qo'l bilan klyuchlarni ishlatish uchun inson intervensiyasi talab etiladi, avtomatik klyuchlar esa oldindan belgilangan shartlarga yoki signalga asosan ishlaydilar.

  • Hisoblagichlar: Bu qurilmalar sistemaning turli parametrlarini, masalan, elektr jarayonining chiziqli tortishishi, kuchlanishi, quvvati, energiyasi, harorati yoki nurlanishi kabi o'lchaydi va ko'rsatadi. Hisoblagichlar ekranda ko'rsatiladigan ma'lumot va aniqlik darajasiga qarab analog yoki digital bo'lishi mumkin. Analog hisoblagichlar qiymatlarni so'qqa yoki dials orqali ko'rsatadi, digital hisoblagichlar esa raqamlar yoki diagrammalardan foydalanib qiymatlarni ko'rsatadi.

  • Kabellar: Bu qurilmalar sistemaning turli komponentlari orasida elektr energiyasini uzatish uchun ishlatiladi. Kabellarning ikki tur mavjud: DC kabellari va AC kabellari. DC kabellari quyosh modullaridan invertorlarga yoki akkumulyatorlarga to'g'ri jarayonni uzatadi, AC kabellari invertorlardan tarmoqqa yoki yuklarga o'zaro jarayonni uzatadi.

  Fotovoltaik elektr stantsiyasining joylashtirilishi bir nechta faktorga bog'liq, masalan, joy sharoiti, tizim hajmi, dizayn maqsadlari va tarmoq talablari. Biroq, tipik joylashtirish uchta asosiy qismdan iborat: generatsiya qismi, uzatish qismi va taqsimlash qismi.

  Generatsiya qismi quyosh modullaridan, montaj strukturalaridan va invertorlardan iborat, ular quyosh nurgidan elektr energiyani yaratadi.

  Uzatish qismi generatsiya qismidan taqsimlash qismiga elektr energiyasini uzatish uchun kabellardan, klyuchlardan va hisoblagichlardan iborat.

  Taqsimlash qismi elektr energiyasini saqlash yoki sarflash uchun akkumulyatorlardan, zaryad boshqaruvchilardan va yuklardan iborat.

  Quyidagi diagramma fotovoltaik elektr stantsiyasining joylashtirilishini misol sifatida ko'rsatadi:

  
  

  

  Fotovoltaik elektr stantsiyasining ishlash sharti bir nechta faktorga bog'liq, masalan, ob-havo sharoiti, yuk talabi va tarmoq holati. Biroq, tipik ishlash uchta asosiy rejimdan iborat: zaryad rejimi, razryad rejimi va tarmoqga ulanish rejimi.

  Zaryad rejimi quyosh nuri yetarli va yuk talabi past bo'lganda sodir bo'ladi. Bu rejimda quyosh modullari yuklar uchun kerakli dan ko'proq elektr energiyasini yaratadi. Ortiqcha elektr energiyasi zaryad boshqaruvchilari orqali akkumulyatorlarga zaryad qilinadi.

  Razryad rejimi quyosh nuri yo'q yoki yuk talabi yuqori bo'lganda sodir bo'ladi. Bu rejimda quyosh modullari yuklar uchun kerakli elektr energiyadan kam yaratadi. Eksess elektr energiyasi invertorlar orqali akkumulyatorlardan olinadi.

  Tarmoqga ulanish rejimi tarmoq mavjudligi va arzon tarif stavkalari bo'lganda sodir bo'ladi. Bu rejimda quyosh modullari invertorlar orqali tarmoqga elektr energiyasini berish uchun ishlaydi.

  
  

  

  Tarmoq bilan ulash rejimi tarmoq uzilganda ham sodir bo'lishi mumkin va zaxira elektr energiyasi talab qilinadi. Bu rejimda quyosh modullari yuklarni inverterlar orqali foydalanish uchun elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

  Qanday qilib Quyosh Energiyasini Markazlashtirilgan Elektr Stansiyasi ishlaydi?

  Quyosh energiyasini markazlashtirilgan elektr stansiyasi — bu yorug'likni qabul qilgichga jamlash uchun ko'zgular yoki linzalardan foydalangan holda, suyuqlikni isitadigan va elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun turbinani yoki dvigatelni boshqaradigan katta masshtabli CSP tizimidir. Quyosh energiyasini markazlashtirilgan elektr stansiyasi quyidagi komponentlardan iborat:

  • To'plagichlar: Bu nurni qabul qilgichga yo'naltiruvchi yoki sindiruvchi qurilmalar. To'plagichlar to'rt turaga bo'linadi: parabolik tajimalar, parabolik disk, chiziqli Fresnel aks ettirgichlar va markaziy qabul qilgichlar. Parabolik tajimalar egri ko'zgular bo'lib, ularning fokal chizig'ida joylashgan chiziqli qabul qilgich trubkaga yorug'likni jamlash vazifasini bajaradi. Parabolik disk — bu o'shar ko'zgu bo'lib, fokal nuqtasidagi nuqtaviy qabul qilgichga yorug'likni jamlash vazifasini bajaradi. Chiziqli Fresnel aks ettirgichlar tekis ko'zgular bo'lib, ular yuqoridagi chiziqli qabul qilgich trubkaga yorug'likni aks ettiradi. Markaziy qabul qilgichlar tepasida nuqtaviy qabul qilgichga yorug'likni aks ettiruvchi gелиostatlarning massivlari bilan o'ralgan minoralardir.

  • Qabul qilgichlar: Bu yig'ilgan quyosh nurlarini so'rishi va issiqlik uzatish suyuqligiga (HTF) uzatish vazifasini bajaruvchi qurilmalar. Qabul qilgichlar ikki turga bo'linadi: tashqi qabul qilgichlar va ichki qabul qilgichlar. Tashqi qabul qilgichlar atmosferaga ta'sir etadi va konveksiya hamda nurlanish tufayli katta issiqlik yo'qotishlarga ega. Ichki qabul qilgichlar vakuumli kamerada yopiq bo'lib, izolyatsiya va vakuumlanish tufayli past issiqlik yo'qotishlarga ega.

  • Issiqlik uzatish suyuqliklari: Bu qabul qilgichlar orqali harakatlanib, to'plagichlardan quvvat blokiga issiqlikni uzatuvchi suyuqliklar. Issiqlik uzatish suyuqliklari ikki turga bo'linadi: termal suyuqliklar va suyuq tuzlar. Termal suyuqliklar sintetik moylar yoki uglevodorodlar kabi organik suyuqliklardir, ularning qaynash harorati yuqori, muzlash harorati esa past. Suyuq tuzlar natriy nitrat yoki kaliy nitrat kabi noorganik birikmalar bo'lib, ular yuqori issiqlik sig'imiga ega va bug' bosimi past.

  • Quvvat bloki: Bu yerda issiqlikdan foydalanib generator bilan bog'langan turbin yoki dvigatel yordamida elektr energiyasi ishlab chiqariladi. Quvvat bloki ikki turga bo'linadi: bug' sikli va Brayton sikli. Bug' sikli HTF sifatida suvni ishlatadi va elektr generatori bilan bog'langan bug' turbinini boshqaradigan bug' hosil qiladi. Brayton sikli HTF sifatida havoni ishlatadi va elektr generatori bilan bog'langan gaz turbinini boshqaradigan issiq havo hosil qiladi.

  • Saqlash tizimi: Bu yerda quyosh nuri bo'lmaganda yoki yuqori yuk talab qilinganda keyingi foydalanish uchun ortiqcha issiqlik saqlanadi. Saqlash tizimlari ikki turga bo'linadi: sezilarli issiqlik saqlash va latent issiqlik saqlash. Sezilarli issiqlik saqlash haroratini oshirish orqali, lekin fazasini o'zgartirmasdan issiqlikni saqlash uchun toshlar, suv yoki suyuq tuzlar kabi materiallardan foydalanadi. Latent issiqlik saqlash fazaviy o'zgarish yoki kimyoviy holatini o'zgartirish orqali, lekin haroratini o'zgartirmasdan issiqlik saqlash uchun fazaviy o'zgarish moddalari (PCM) yoki termokimyoviy moddalar (TCM) kabi materiallardan foydalanadi.

  Quyosh energiyasini markazlashtirilgan elektr stansiyasining tartibi sayt sharoiti, tizim hajmi, dizayn maqsadlari va tarmoq talablari kabi bir nechta omillarga bog'liq. Biroq, tipik tartib uchta asosiy qismdan iborat: to'plash maydoni, quvvat bloki va saqlash tizimi.

  To'plash maydoniga quyosh nurlaridan issiqlikni to'plash va transport qilish uchun to'plagichlar, qabul qilgichlar va HTF kiradi.

  Quvvat blokiga turbinlar, dvigatellar,

  Ishk va boshqa jihozlar elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun issiqlikni foydalanadi.

  Saqlash tizimi tanklar, qadoqlar va keyinroq foydalanish uchun issiqlikni saqlash uchun boshqa asboblar bilan iborat.

  Konsentratsiya solnechnoy energiyali elektr stantsiyasi ishlashi bir qator omillarga, kabi ob-havo sharoiti, yuk talab va tarmoq holati, bog'liq. Lekin, oddiy ishlash uchta asosiy rejimda amalga oshadi: zaryad rejimi, razryad rejimi va tarmoq ulash rejimi.

  Zaryad rejimi ko'p solnechniy nurlar va past yuk talab bor paytda sodir bo'ladi. Bu rejimda, qabul qiluvchilar solnechniy nurlarni qabul qiluvchiga yo'naltiradi, bu esa HTF-ni issitadi. So'ng HTF, sistemani konfiguratsiyasi va boshqaruv strategiyasiga qarab, energetik blokka yoki saqlash tizimiga tejashtiriladi.

  Razryad rejimi solnechniy nurlar yo'q yoki yuk talab yuqori bo'lganda sodir bo'ladi. Bu rejimda, HTF saqlash tizimidan energetik blokka tejashtiriladi, bu yerda bu par bu turbinani yoki dvigatelni ishlatib, elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

  Tarmoq ulash rejimi tarmoq mavjudligi va arzon tariflari bor paytda sodir bo'ladi. Bu rejimda, energetik blok tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasi transformator va klyuch orqali tarmog'a yuborilishi mumkin. Tarmoq ulash rejimi tarmoq avariyasi va rezerv energiya talab bor paytda ham sodir bo'lishi mumkin. Bu rejimda, energetik blok tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasi inversor va klyuch orqali yuklarga yuborilishi mumkin.

  Solnechniy energiya stantsiyalarining afzalliklari va kamchiliklari

  Solnechniy energiya stantsiyalari boshqa energiya manbalari bilan solishtirganda bir qator afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Ularning ba'zilari quyidagilardir:

  • Afzalliklar:

  • Solnechniy energiya stantsiyalari yoqilg'in gazlar yoki salqinliklarni ichki tortmaydigan takrorlanadigan va toza energiyani ishlatadi.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari fosil yoqilg'islarga bog'liqligini pasaytiradi va energiya xavfsizligini va aniqlovchanligini oshiradi.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari tarmoq ulashini amalga oshirmas yoki ishonchli bo'lmagan joylarda elektr energiyasini taqdim etishi mumkin.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari jamiyat va hududlar uchun mahalliy ish o'rinlarini va iqtisodiy foydalarni yaratishi mumkin.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari takrorlanadigan energiya rivojlanishi va tashkil etilishiga qo'llanadigan turli stimullar va siyosatlardan foydalanishi mumkin.

  • Kamchiliklar:

  • Solnechniy energiya stantsiyalari katta maydonlarni talab qiladi va hayvonot dunyosi, vegetatsiya va suv resurslari ga muhit ta'sirini berishi mumkin.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari aniq energiya stantsiyalariga solishtirganda yuqori boshlang'ich kapital xajmlariga va uzun qaytarish muddatlariga ega.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari quvvat faktorlari past va havo sharoiti va kunlik tsikllariga bog'liq bo'lib, ularning natijaviylik va ishonchligini ta'sir qiladi.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari past yoki yo'q solnechniy nurlar davrida elektr energiyasining davom etib boruvchi taqdim etilishi uchun rezerv yoki saqlash tizimlari talab qiladi.

  • Solnechniy energiya stantsiyalari tarmoq integratsiyasi, ulash, uzatish va taqsimlash kabi texnik muammolarga duch keladi.

  Xulosa

  Quyosh energiyasidan foydalanib elektr energiyasini yaratish uchun quyosh batareya stansiyalari ishlatiladi. Ular asosan ikkita turda bo'lib, fotovoltaik (PV) stansiyalar va quyosh nurlarini qopqirlovchi stansiyalar (CSP). Fotovoltaik stansiyalar quyosh nurlarini tovushli elementlarni foydalanib tovushga o'tkazadi, quyosh nurlarini qopqirlovchi stansiyalar esa ayina yoki linzalarni foydalanib quyosh nurlarini qopqirlib suyuqlikni issitadi, bu suyuqlik turbinani yoki dvigatelni ishga tushiradi.

  Ikkita turdagi quyosh batareya stansiyalari bir nechta komponentlardan iborat, masalan, qopqirlaydigan elementlar, qabul qiluvchilar, inverterlar, batareya, turbinalar, dvigatel, generatorlar, klyuchlar, hisoblagichlar va kabel. Quyosh batareya stansiyalarning joylashishi va ishlash shartlari bir nechta omillarga bog'liq, masalan, joylashish shartlari, tizim hajmi, dizayn maqsadlari va tarmoq talablari. Biroq, tipik joylashish uchta asosiy qismdan iborat: generatsiya qismi, uzatish qismi va taqsimot qismi.

  Tipik ishlash rejimi uchta asosiy holatga ega: zaryad holati, razryad holati va tarmoqga ulash holati. Quyosh batareya stansiyalari boshqa energiya manbalari bilan solishtirganda bir qancha afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Afzalliklari orasida yangilanadigan va toza energiya, fosil yo'qotilgan materialga qarshilik, energiya xavfsizligi va aniqlik, alohida hududlarda elektr energiyasini taqdim etish, mahalliy ish o'rinlarini yaratish va iqtisodiy foyda, kamchiliklari esa juda yuqori boshlang'ich kapital xarajatlari, uzun qayta to'lash muddatlari, past kapasitet faktorlari, ob-havo shartlariga va kun davriga bog'liqligi, rezerv yoki saqlash tizimlari talabi, tarmoq integratsiyasi, ulash, uzatish va taqsimot kabi texnik muammolari.

  Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.