O baneli ffotofoltäig i wrthdroyddion: esboniad manwl o gyfansoddiad system cynhyrchu pŵer solar cyflawn

Yn erbyn cefndir eiriolaeth fyd -eang ynni cynaliadwy, mae ynni'r haul, fel ffynhonnell ynni lân ac adnewyddadwy, yn mynd i mewn i'n bywydau yn raddol. Mae systemau cynhyrchu pŵer solar wedi denu mwy a mwy o sylw ar gyfer eu diogelu'r amgylchedd, arbed ynni a llawer o fanteision eraill. Felly, sut mae system cynhyrchu pŵer solar gyflawn wedi'i chyfansoddi? Gadewch i ni ddechrau gyda'r gydran fwyaf sylfaenol - paneli ffotofoltäig.

Mae paneli ffotofoltäig, a elwir hefyd yn baneli solar, yn un o gydrannau craidd systemau cynhyrchu pŵer solar. Maent yn gweithredu fel "dal" effeithlon sy'n gyfrifol am drosi golau haul yn egni trydanol. Mae ei egwyddor weithredol yn seiliedig ar yr "effaith ffotofoltäig" enwog. Pan fydd golau haul yn tywynnu ar banel ffotofoltäig, mae ffotonau'n rhyngweithio â'r deunydd lled-ddargludyddion yn y panel ffotofoltäig i ysgogi parau twll electron. Mae'r electronau a'r tyllau hyn yn symud i gyfeiriadau gwahanol o dan weithred y maes trydan y tu mewn i'r deunydd lled -ddargludyddion, gan ffurfio cerrynt trydan.

Mae paneli ffotofoltäig fel arfer yn cynnwys nifer o unedau celloedd solar. Mae'r rhan fwyaf o'r unedau celloedd hyn wedi'u gwneud o ddeunyddiau silicon, y mae celloedd silicon monocrystalline a chelloedd silicon polycrystalline yn fwyaf cyffredin ohonynt. Mae gan gelloedd silicon monocrystalline effeithlonrwydd trosi uchel, gan gyrraedd 20% - 25% yn gyffredinol, sy'n golygu y gall drosi 20% - 25% o egni'r solar yn egni trydanol. Mae ei broses weithgynhyrchu yn gymharol gymhleth ac mae'r gost yn gymharol uchel, ond mae ganddo berfformiad cynhyrchu pŵer sefydlog a bywyd gwasanaeth hir o hyd at 25 - 30 mlynedd. Mae effeithlonrwydd trosi celloedd silicon polycrystalline ychydig yn is, tua 15% - 20%, ond mae ei gost cynhyrchu yn gymharol isel, ac mae ganddo rai manteision cost-effeithiolrwydd mewn cymwysiadau ar raddfa fawr, a gall ei oes gwasanaeth gyrraedd tua 20 - 25 mlynedd.

Yn ogystal â silicon monocrystalline a chelloedd silicon polycrystalline, mae yna fathau eraill o baneli ffotofoltäig fel silicon amorffaidd, cadmiwm telluride, a chopr indium gallium selenide. Mae gan baneli ffotofoltäig silicon amorffaidd fanteision hyblygrwydd da a gellir eu gwneud yn ffilmiau tenau. Fe'u defnyddir yn aml mewn rhai golygfeydd sydd â gofynion arbennig ar gyfer ymddangosiad neu ofod gosod, ond mae eu heffeithlonrwydd trosi yn gymharol isel, yn gyffredinol 6% - 12%. Mae gan baneli ffotofoltäig selenide cadmium telluride a chopr indium selenide botensial penodol o ran effeithlonrwydd a chost trosi, ac maent wedi datblygu'n gyflym yn ystod y blynyddoedd diwethaf, ond mae eu cyfran o'r farchnad yn dal i fod yn is na phaneli silicon monocrystalline a phaneli ffotofoltäig silicon polycrystalline.

Mae'r pŵer a gynhyrchir gan baneli ffotofoltäig yn DC, tra bod y rhan fwyaf o'r offer trydanol a ddefnyddiwn yn ein bywydau beunyddiol yn gofyn i AC weithio'n iawn. Ar yr adeg hon, mae'r gwrthdröydd yn chwarae rhan allweddol. Mae fel "trawsnewidydd" hudolus sy'n gyfrifol am drosi allbwn DC paneli ffotofoltäig yn AC i ddiwallu anghenion pŵer gwahanol ddefnyddwyr fel teuluoedd a mentrau.

Mae yna lawer o fathau o wrthdroyddion, ac mae'r rhai cyffredin yn wrthdroyddion canolog, gwrthdroyddion llinynnol a micro gwrthdroyddion. Mae gan wrthdroyddion canolog bwer uchel ac yn gyffredinol maent yn addas ar gyfer gorsafoedd pŵer solar mawr. Mae'n casglu'r DC a gynhyrchir gan grwpiau panel ffotofoltäig lluosog ac yn eu trosi. Y fantais yw bod y gost yn gymharol isel ac mae'n hawdd ei rheoli a'i chynnal yn ganolog, ond unwaith y bydd nam yn digwydd, gallai effeithio ar weithrediad y system cynhyrchu pŵer gyfan. Mae'r gwrthdröydd llinyn yn trosi DC i AC ar wahân ar gyfer gwahanol grwpiau panel ffotofoltäig, ac yna'n agregu'r AC hyn. Mae ganddo hyblygrwydd uwch. Hyd yn oed os oes gan linyn penodol broblemau, ni fydd yn effeithio ar weithrediad arferol tannau eraill. Yn ogystal, gall chwarae ei fanteision perfformiad yn well yn y senarios gosod paneli ffotofoltäig gyda tharian rhannol neu gyfeiriadau gwahanol. Fe'i defnyddir yn helaeth ar hyn o bryd mewn prosiectau cynhyrchu pŵer ffotofoltäig dosbarthedig. Mae'r gwrthdröydd micro wedi'i osod yn uniongyrchol ar gefn pob panel ffotofoltäig i drosi allbwn pŵer DC pob panel ffotofoltäig ar wahân. Ei nodwedd fwyaf yw y gall wireddu monitro annibynnol ac olrhain pwynt pŵer uchaf pob panel ffotofoltäig. Hyd yn oed os yw panel ffotofoltäig wedi'i rwystro neu'n methu, gall paneli ffotofoltäig eraill weithio'n normal o hyd, sy'n gwella effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer a sefydlogrwydd y system cynhyrchu pŵer gyfan yn fawr. Fodd bynnag, gan mai dim ond un panel ffotofoltäig y mae pob gwrthdröydd micro yn cyfateb, mae ei gost yn gymharol uchel.

Yn y broses o drosi ynni trydan, mae gan yr gwrthdröydd rai swyddogaethau pwysig eraill hefyd. Er enghraifft, gall y swyddogaeth olrhain pwynt pŵer uchaf (MPPT) fonitro pŵer allbwn y panel ffotofoltäig mewn amser real ac addasu'r paramedrau gweithio yn awtomatig fel bod y panel ffotofoltäig bob amser yn gweithio ger y pwynt pŵer uchaf, a thrwy hynny wella effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer. Yn ogystal, mae gan yr gwrthdröydd hefyd swyddogaethau amddiffyn diogelwch fel amddiffyn gor -foltedd, amddiffyniad gor -gefn, ac amddiffyn gollyngiadau i sicrhau gweithrediad sefydlog y system cynhyrchu pŵer a diogelwch personél ac offer.

Er mwyn i baneli ffotofoltäig dderbyn golau haul yn well, mae angen strwythur cymorth sefydlog, sef y system fraced. Mae'r system braced fel "cefnogaeth gadarn" ar gyfer paneli ffotofoltäig. Mae nid yn unig yn dwyn pwysau'r paneli ffotofoltäig eu hunain, ond hefyd yn gwrthsefyll amryw o ffactorau amgylcheddol naturiol, megis gwynt, glaw, eira, ac ati.

Gellir rhannu systemau braced yn ddau fath: sefydlog ac olrhain. Mae cromfachau sefydlog yn syml i'w gosod ac yn isel eu cost. Maent yn trwsio paneli ffotofoltäig ar y ddaear, y to neu adeiladau eraill ar ongl a chyfeiriadedd penodol. Mae ongl gosod y braced hon fel arfer yn cael ei optimeiddio yn ôl yr amodau lledred ac ymbelydredd solar lleol i sicrhau y gall paneli ffotofoltäig dderbyn digon o olau haul am y rhan fwyaf o'r flwyddyn. Mae cromfachau olrhain yn fwy deallus. Gallant addasu ongl paneli ffotofoltäig yn awtomatig yn ôl y newidiadau yn safle'r haul, fel bod paneli ffotofoltäig bob amser yn aros yn berpendicwlar neu bron yn berpendicwlar i olau'r haul, a thrwy hynny wneud y mwyaf o effeithlonrwydd paneli ffotofoltäig sy'n derbyn golau haul. Yn gyffredinol, rhennir cromfachau olrhain yn ddau fath: olrhain un echel ac olrhain echel ddeuol. Gall cromfachau olrhain un echel gylchdroi ar hyd un echel (fel arfer yr echel lorweddol i'r cyfeiriad dwyrain-gorllewin neu'r echel ar oledd i gyfeiriad y gogledd-de), tra gall cromfachau olrhain echel ddeuol gylchdroi ar yr un pryd mewn dwy echel, gyda chostau olrhain uwch, ond costau cymharol uwch.

Wrth ddewis system fraced, mae angen ystyried llawer o ffactorau yn gynhwysfawr. Er enghraifft, topograffeg y safle gosod, yr ardal sydd ar gael, amodau hinsawdd lleol, a'r gyllideb. Ar gyfer prosiectau cynhyrchu pŵer ffotofoltäig bach wedi'u dosbarthu, megis systemau ffotofoltäig to cartref, dewisir cromfachau sefydlog fel arfer oherwydd arwynebedd gosod cyfyngedig a sensitifrwydd cost. Mewn gorsafoedd pŵer ffotofoltäig daear mawr, os ceisir amodau'r safle ac effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer uwch, gallai cromfachau olrhain fod yn well dewis.

Mewn systemau cynhyrchu pŵer solar, mae pecynnau batri yn chwarae rôl "warws storio" ynni trydan. Pan fydd digon o olau haul, gall defnyddwyr ddefnyddio'r trydan a gynhyrchir gan baneli ffotofoltäig ar unwaith, a gellir storio'r trydan gormodol yn y pecyn batri. Yn achos golau haul annigonol yn y nos neu ar ddiwrnodau cymylog, mae'r pecyn batri yn rhyddhau'r trydan sydd wedi'i storio i ddarparu cyflenwad pŵer parhaus a sefydlog i ddefnyddwyr.

Mae mathau cyffredin o fatris yn cynnwys batris asid plwm, batris hydrid metel-nicel, a batris lithiwm-ion. Batris asid plwm yw un o'r batris storio ynni a ddefnyddir fwyaf. Mae ganddyn nhw fanteision cost isel, technoleg aeddfed, a chynnal a chadw hawdd. Fodd bynnag, mae eu dwysedd egni yn gymharol isel, mae eu cyfaint a'u pwysau yn fawr, ac mae eu bywyd beicio gwefr a'u gollwng yn gyffredinol oddeutu 300-500 gwaith. Mae perfformiad batris hydrid nicel-metel yn well na pherfformiad batris asid plwm. Mae ganddynt ddwysedd ynni uwch, gwefr hirach a bywyd beicio rhyddhau (hyd at oddeutu 1, 000 gwaith), ac maent yn gyfeillgar i'r amgylchedd, ond mae eu cost hefyd yn gymharol uchel. Mae gan fatris lithiwm-ion fanteision sylweddol fel dwysedd egni uchel, cyfaint bach, pwysau ysgafn, effeithlonrwydd gwefr uchel a rhyddhau, a bywyd beicio hir (fel arfer hyd at 1, 500-3, 000 gwaith), ond mae eu cost yn gymharol uchel ar hyn o bryd. Mewn rhai senarios cais sy'n sensitif i gost, mae eu dyrchafiad yn destun rhai cyfyngiadau.

Wrth ddylunio a ffurfweddu pecynnau batri, mae angen ystyried ffactorau yn gynhwysfawr megis galw pŵer gwirioneddol y system cynhyrchu pŵer solar, gallu cynhyrchu pŵer y paneli ffotofoltäig, a'r amodau golau lleol. Er enghraifft, mae angen pennu'r capasiti batri priodol i sicrhau y gellir cwrdd â galw sylfaenol trydan defnyddwyr yn achos diwrnodau cymylog parhaus. Ar yr un pryd, mae hefyd yn angenrheidiol rhoi sylw i reolaeth tâl a rhyddhau'r batri, mabwysiadu strategaeth gwefr a rhyddhau rhesymol, ymestyn oes gwasanaeth y batri, a lleihau cost storio ynni.

Y rheolwr yw "ceidwad tŷ craff" y system cynhyrchu pŵer solar. Mae'n gyfrifol am fonitro a rheoli'r system cynhyrchu pŵer gyfan i sicrhau gweithrediad diogel a sefydlog y system. Mae gan y rheolwr y swyddogaethau pwysig canlynol yn bennaf:

Y cyntaf yw'r swyddogaeth rheoli gwefr a rhyddhau. Gall fonitro foltedd, paramedrau cyfredol a pharamedrau eraill y grŵp batri mewn amser real, a rheoli proses wefru'r panel ffotofoltäig yn awtomatig i'r batri yn unol â statws gwefru'r batri ac amodau gwaith y system cynhyrchu pŵer i atal y batri rhag cael ei godi gormod neu or-ddweud. Pan fydd y batri wedi'i wefru'n llawn, bydd y rheolwr yn torri'r gylched wefru i ffwrdd yn awtomatig er mwyn osgoi difrod i'r batri a achosir gan or -godi; A phan fydd pŵer y batri yn rhy isel, bydd y rheolwr yn rheoli i roi'r gorau i ollwng i amddiffyn bywyd gwasanaeth y batri.

Yr ail yw'r swyddogaeth rheoli olrhain pwynt pŵer uchaf. Gall y rheolwr addasu cyflwr gwaith y panel ffotofoltäig mewn amser real trwy weithio ar y cyd â'r gwrthdröydd, fel ei fod bob amser yn rhedeg ger y pwynt pŵer uchaf, a thrwy hynny wella effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer y panel ffotofoltäig.

Yn ogystal, mae gan y rheolwr hefyd swyddogaethau diagnosio a amddiffyn nam system. Gall fonitro pob cydran yn y system cynhyrchu pŵer mewn amser real. Unwaith y bydd nam yn cael ei ganfod, fel cylched fer yn y panel ffotofoltäig, gorboethi'r gwrthdröydd, gollyngiad y batri, ac ati, bydd y rheolwr yn cymryd mesurau amddiffyn cyfatebol ar unwaith, megis torri'r gylched fai i ffwrdd a chyhoeddi signal larwm, er mwyn sicrhau bod y system cynhyrchu pŵer yn ddiogel ac yn hwyluso'r system cynhyrchu pŵer cyfan a hwyluso i gyd -fynd â phŵer a hwyluso.

Mae'r rheolwyr a ddefnyddir mewn systemau cynhyrchu pŵer solar o wahanol fathau a meintiau hefyd yn wahanol. Mewn systemau cynhyrchu pŵer solar bach, defnyddir rheolydd integredig cymharol syml fel arfer. Mae'n integreiddio swyddogaethau sylfaenol fel rheolaeth gwefr a rhyddhau a rheolaeth olrhain pwynt pŵer uchaf. Mae'n fach o ran maint ac yn gost isel, ac mae'n addas ar gyfer senarios cymhwysiad bach fel systemau ffotofoltäig to cartref. Mewn gorsafoedd pŵer solar mawr, mae angen rheolydd canolog mwy pwerus a deallus. Gall fonitro a rheoli llawer o baneli ffotofoltäig, gwrthdroyddion, pecynnau batri ac offer arall yn yr orsaf bŵer gyfan i gyflawni rheolaeth system fwy effeithlon a chywir yn unffurf.

Mae system cynhyrchu pŵer solar gyflawn yn cynnwys sawl cydran fel paneli ffotofoltäig, gwrthdroyddion, systemau braced, pecynnau batri a rheolwyr yn gweithio gyda'i gilydd. Mae pob cydran yn chwarae rhan anhepgor. Maent yn gweithio gyda'i gilydd i drosi ynni solar yn drydan y gallwn ei ddefnyddio, gan gyfrannu at wireddu datblygu ynni cynaliadwy. Gyda datblygiad parhaus technoleg a lleihau costau yn raddol, bydd rhagolygon cymwysiadau systemau cynhyrchu pŵer solar yn ehangach a disgwylir iddynt feddiannu safle pwysicach ym maes ynni'r dyfodol.