بعد فهم الاحتياجات الأساسية للعملاء ، أولا ، حدد اختيار المعدات الرائدة للنظام ثم تأكيد مخطط النظام. تعد الأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة متطلبات صارمة ، ويعتمد المستخدمون بشكل كبير على الطلب على الكهرباء. لذلك ، ينبغي النظر في موثوقية النظام أولا في التصميم. ثم يجب توفير حلول مختلفة وفقا للاحتياجات المتنوعة للعملاء ، على أساس تلبية احتياجات العملاء ، وزيادة توليد الطاقة ، وتقليل تكاليف النظام.
حلول أنظمة صغيرة منخفضة التكلفة خارج الشبكة
نظام صغير خارج الشبكة ، والمستخدمون الرئيسيون هم من المناطق الفقيرة بدون كهرباء ، والمناطق الجبلية النائية ، والرعاة والسياح ، وذلك أساسا لتلبية احتياجات الإضاءة ، وشحن الهواتف المحمولة ، وما إلى ذلك ؛ يستهلك النظام أقل من 5 درجات من الكهرباء يوميا ، وطاقة الحمل أقل من 1kW ؛ المستخدمون الطلب على الكهرباء ليس ملحا للغاية ، والحاجة إلى المنتجات موثوقة ومباشرة ، والسعر منخفض. لذلك ، يوصى باستخدام وحدة تحكم PWM وعاكس لتصحيح الموجة ودمج وحدة التحكم والعاكس والبطارية. هذه الطريقة لديها بنية بسيطة ، وكفاءة عالية ، وأسلاك مريحة ، وسعر منخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنه قيادة المصابيح الكهربائية وأجهزة التلفزيون الصغيرة والصغيرة لا توجد مشكلة في المروحة.
حلول نظام عملية صغيرة ومتوسطة خارج الشبكة
ويأتي المستخدمون الرئيسيون للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة من المناطق الغنية نسبيا التي تعاني من نقص في الطاقة، مثل الرعاة وسكان الجزر وقوارب الصيد متوسطة الحجم والمواقع ذات المناظر الخلابة النائية إلى حد ما وبعض محطات الاتصالات والرصد الأساسية. إنه يحل بشكل أساسي الاحتياجات الأساسية للحياة مثل الإضاءة وأجهزة التلفزيون والمراوح ومكيفات الهواء. استهلاك الكهرباء اليومي للنظام أقل من 50 كيلو واط ساعة ، وإجمالي طاقة الحمل أقل من 20 كيلو واط ؛ لدى المستخدمين احتياجات محددة لاستهلاك الكهرباء ، ومطالبهم بالمنتجات عملية وموثوقة وغير مكلفة.
(1) إذا كان لدى المستخدم عدد قليل من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة تحكم MPPT بالإضافة إلى عاكس العزل عالي التردد ، وهو خفيف الوزن ورخيص ؛ إذا كان لدى المستخدم العديد من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة تحكم MPPT لمعالجة عاكس عزل التردد. الحل موثوق به في استهلاك الكهرباء ويمكن أن يحمل أحمال الصدمة.
(2) إذا كانت طاقة تحميل المستخدم صغيرة نسبيا ، ولكن وقت استهلاك الكهرباء طويل جدا ، فمن المستحسن اختيار وحدة التحكم ومخطط تقسيم العاكس ، يمكنك اختيار استخدام وحدة تحكم أكثر أهمية وعاكس أصغر لزيادة توليد الطاقة ، وتقليل تكلفة النظام ؛ إذا كانت طاقة تحميل المستخدم كبيرة نسبيا ، ولكن وقت استهلاك الكهرباء ليس طويلا ، فمن المستحسن اختيار الحل المتكامل لوحدة التحكم والعاكس ، وأسلاك النظام بسيطة.
حلول أنظمة موثوقة خارج الشبكة متوسطة وكبيرة الحجم
تستخدم الأنظمة المتوسطة والكبيرة خارج الشبكة بشكل رئيسي في المناطق الصناعية والتجارية ، والمناطق ذات المناظر الخلابة ، وغيرها من المناسبات التي لا يمكن فيها توصيل انقطاع التيار الكهربائي المتكرر ، وارتفاع أسعار الكهرباء ، وفروق الأسعار الكبيرة من الذروة إلى الوادي ، والخلايا الكهروضوئية بالإنترنت. رئيسي; طاقة تحميل النظام أعلى من 20kW وأقل من 250kW ، واستهلاك الكهرباء اليومي أقل من 500 kWh. هناك العديد من الحلول للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة.
بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 20 كيلووات وأقل من 60 كيلووات ، يمكنك اختيار مخطط توصيل العديد من العاكسات الصغيرة أحادية الطور خارج الشبكة بالتوازي. هذا المخطط أكثر تعقيدا في الأسلاك والتصحيح ، ولكن السعر منخفض نسبيا ، والمرونة عالية. علاوة على ذلك ، هناك فشل العاكس. يمكن للنظام الاستمرار في التشغيل. يمكنك أيضا اختيار نظام تقسيم وحدة التحكم والعاكس والمخطط المتكامل لوحدة التحكم والعاكس ، باستخدام عاكس واحد متوسط وكبير ؛ أسلاك النظام بسيطة ، وتصحيح الأخطاء مريح ، ويمكن أن يشكل نظام إمداد طاقة هجين مع مجموعة مولدات الوقود. بالمقارنة مع الخلايا الكهروضوئية النقية خارج الشبكة ، يمكن أن توفر الكثير من البطاريات باهظة الثمن ، والتكلفة الإجمالية لتوليد الطاقة منخفضة. بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 60 كيلوواط ، يوجد حاليا طبولوجيان: اقتران التيار المستمر "اقتران التيار المستمر" واقتران التيار المتردد "اقتران التيار المتردد" ، والذي يمكن اختياره وفقا لاستهلاك الطاقة.
حلول أنظمة متعددة الطاقة خارج الشبكة على نطاق واسع
تستخدم أنظمة الطاقة المتعددة خارج الشبكة على نطاق واسع بشكل رئيسي في المناطق الجبلية النائية والجزر والمناطق السياحية والأماكن الصناعية والتجارية ذات أسعار الكهرباء المرتفعة بدون شبكات الكهرباء ، مع طاقة تزيد عن 250 كيلو واط. بشكل عام ، يتم استخدام محولات تخزين الطاقة ثنائية الاتجاه ، ويتم دمج العاكسات والبطاريات المتصلة بالشبكة في نظام شبكة صغيرة. بالإضافة إلى الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة ، عادة ما تكون هناك أجهزة أخرى لتوليد الطاقة مثل توربينات الرياح والمولدات التي تعمل بالوقود.
تعتمد معظم الشبكات المصغرة طبولوجيات مقترنة بالتيار المتردد ، باستخدام العاكسات المركزية ومحولات تخزين الطاقة ثنائية الاتجاه.
يمكن للشبكة المصغرة أن تمارس بشكل كامل وفعال إمكانات الطاقة النظيفة الموزعة ، وتقلل من العوامل غير المواتية مثل السعة الصغيرة ، وتوليد الطاقة غير المستقر ، والموثوقية المنخفضة لإمدادات الطاقة المستقلة ، وضمان التشغيل الآمن للنظام. تطبيق microgrids مرن ، ويمكن أن يتراوح المقياس من عدة كيلووات إلى عشرات الميجاوات. يمكن تطوير Microgrids في المصانع والمناجم والمستشفيات والمدارس وحتى المباني الصغيرة.
تكوين النظام الكهروضوئي خارج الشبكة:
الوحدات الكهروضوئية ، والمحولات خارج الشبكة (بما في ذلك أجهزة الشحن / العاكسات الكهروضوئية) ، وبطاريات تخزين الطاقة (حمض الرصاص / الغرواني / الرصاص الكربون / الليثيوم الثلاثي / فوسفات الحديد الليثيوم ، وما إلى ذلك) ، والأقواس الكهروضوئية ، والكابلات ، والملحقات الصناديق الكهربائية ، وما إلى ذلك كلها مكونات حاسمة للأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة.
يعتمد الفرق الأكثر أهمية بين النظام خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة على دخل الاستثمار. في المقابل ، يعتمد النظام خارج الشبكة على مصدر طاقة مطلوب فقط ، لذلك سوف يركزون بشكل مختلف عند اختيار المكونات.
قد يحدث في كثير من الأحيان أنه لا يوجد وصول رئيسي للزراعة أو التربية على الجبل. في هذا الوقت ، يمكننا تثبيت نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية لتصميم نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المعقول عندما لا تكون هناك مرافق تدعم شبكة الطاقة في المنطقة البعيدة عن شبكة الطاقة. هل يمكن للنظام أن يحل محل الاحتياجات اليومية من الكهرباء؟
الفرق بين نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية الصغيرة خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة هو أن النظام خارج الشبكة لا يحتاج إلى توليد الكهرباء واستخدام نفسه من خلال الشبكة نفسها. في المقابل ، يجب عادة دمج النظام المتصل بالشبكة مع الشبكة للعمل. ونتيجة لذلك ، فإن النظام خارج الشبكة ليس بهذه البساطة مثل النظام المتصل بالشبكة. على سبيل المثال ، فإن قوة العاكس والوحدات الكهروضوئية متشابهة ، لكن النظام خارج الشبكة ليس كذلك.
ما هي المعلمات التي يجب توفيرها عند تصميم نظام خارج الشبكة؟
1. قوة معدات الحمل الكهربائي
2. وقت عمل الحمل = العدد الفعلي لإجمالي الواط
3. ما إذا كان من الضروري النظر في عدد الأيام الممطرة (إمدادات الطاقة المستمرة)
4. ظروف الإضاءة لموقع التثبيت وميل التثبيت
فقط من خلال معرفة هذه المعلمات يمكن تصميم مجموعة من النظام الكهروضوئي الأمثل خارج الشبكة بشكل معقول. تخزن بطارية تخزين الطاقة طريقة تخزين الطاقة للنظام خارج الشبكة ، ويمكن للعاكس خارج الشبكة إخراج الطاقة للاستخدام. يجب أن تتوافق مطابقة الجهد للنظام خارج الشبكة وجهد النظام المتصل بالشبكة (220V / 380V) بشكل معقول مع جهد النظام المتصل بالشبكة. بشكل عام ، يتم تعزيز جهد النظام خارج الشبكة بشكل أساسي وعكسه بواسطة الجهد المنخفض DC. نادرا ما تكون قوة الوحدات الشمسية ومحولات الأنظمة خارج الشبكة هي نفسها. يجب تصميم كل موقع طلب على الطاقة وفقا للاستهلاك الفعلي للطاقة ، والذي يختلف تماما عن النظام المتصل بالشبكة. في الأنظمة العامة المتصلة بالشبكة ، عادة ما نقول مباشرة xx (كيلوواط) كيلوواط. يتم استخدام الأنظمة خارج الشبكة الآن من خلال التيار المتردد العاكس DC. إذا كان تصميم النظام خارج الشبكة غير معقول ، فلن يتم تلبية الطلب على الطاقة ، وستتلف أجهزة مكونات النظام.
ما هي المكونات التي تحتاجها الأنظمة الكهروضوئية + تخزين الطاقة خارج الشبكة؟
1. الوحدات الكهروضوئية
في أقرب وقت ممكن ، تم استخدام الوحدات الكهروضوئية فقط في بعض الأنظمة الكهروضوئية الصغيرة خارج الشبكة. في وقت لاحق ، مع التطوير الواسع النطاق للتطبيقات المتصلة بالشبكة الكهروضوئية والتحديث السنوي لتكنولوجيا الوحدات الكهروضوئية ، تم تحسين كفاءة تحويل الوحدات بشكل كبير. على وجه الخصوص ، تحتاج بعض محطات الطاقة المتصلة بالشبكة إلى مكونات أكثر كفاءة لتحسين نسبة دخل الاستثمار بسبب الاستخدام الكامل لموارد الموقع. بالطبع ، لا يحتوي النظام العام خارج الشبكة على متطلبات عالية بشأن كفاءة تحويل المكونات بسبب موقعه الكبير نسبيا ، لذلك غالبا ما تكون المكونات التقليدية هي الاعتبار الأول عند اختيار المكونات في تصميم النظام.
2. قوس الضوئية
سيكون من المفيد إذا لم تكن غير معتاد على الأقواس الكهروضوئية. كما أنها تستخدم في الأنظمة المتصلة بالشبكة. هناك نوعان من الرفوف الكهروضوئية القياسية في سوق الأقواس الكهروضوئية: سبائك الألومنيوم والصلب المجلفن على شكل حرف C بالغمس الساخن. ما إذا كانت الطبقة المجلفنة في القوس الفولاذي المجلفن على الساخن على شكل حرف C تفي بالمعيار يعني ما إذا كان عمر الخدمة يفي بمعيار 20 عاما.
3. المفاتيح الكهربائية خارج الشبكة
تحكم في مفتاح الدائرة بالكامل ووظائف الحماية من الصواعق.
4. بطارية تخزين الطاقة
(1) بطارية الرصاص الحمضية / الهلامية: يختار نظام تخزين الطاقة عموما بطاريات الرصاص الحمضية المختومة الخالية من الصيانة لتقليل الصيانة اللاحقة. بعد 150 عاما من التطوير ، تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية باستقرار كبير وسلامة ومزايا سعرية. فهي ليست فقط نوع البطارية مع أعلى نسبة من تطبيقات بطارية تخزين الطاقة في الوقت الحاضر ولكن أيضا أول نوع بطارية تخزين الطاقة للأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة.
(2) بطارية الرصاص والكربون: تقنية تطورت من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من عمر بطاريات الرصاص الحمضية عن طريق إضافة الكربون المنشط إلى القطب السلبي لبطاريات الرصاص الحمضية. ولكن كتحديث تقني لبطاريات الرصاص الحمضية ، فإن تكلفتها أعلى قليلا.
(3) بطارية ليثيوم / ليثيوم فوسفات الحديد الثلاثية: بالمقارنة مع النوعين المذكورين أعلاه من بطاريات تخزين الطاقة ، تتميز بطاريات الليثيوم أيون بخصائص كثافة طاقة أعلى ، والمزيد من دورات الشحن والتفريغ ، وعمق تفريغ أفضل. ومع ذلك ، نظرا للحاجة إلى تقنية إضافية لإدارة البطاريات (BMS) ، فإن تكلفة النظام لبطاريات فوسفات الليثيوم / الليثيوم الحديد الثلاثية هي عموما 2-3 أضعاف تكلفة بطاريات الرصاص الحمضية. بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية / الرصاص والكربون ، فإن استقرارها الحراري غير كاف قليلا ، وبالتالي فإن نسبة التطبيق في الأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة ليست عالية. ولكن تجدر الإشارة إلى أنه مع الاختراقات التكنولوجية ، فإن الحصة السوقية لبطاريات فوسفات الليثيوم / الليثيوم الحديد الثلاثية تتزايد تدريجيا ، وهو اتجاه تطبيقي جديد.
5. تحكم الطاقة الشمسية
تتمثل الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم في التحكم في تجاوز الطاقة الشمسية وتفريغها الزائد وبطارية تخزين الطاقة لحماية عمر خدمة العاصفة. بشكل عام ، وحدة التحكم لديها وظيفة التحكم في الضوء. خلال النهار ، تتوقف حالة الشحن تلقائيا عن التفريغ ، وعندما يكون الظلام ، تبدأ في الإفراج. هذا هو السبب في أننا عادة ما نرى أضواء الشوارع الشمسية لماذا لا أحد يتحكم في الإغلاق التلقائي خلال النهار والإضاءة التلقائية في الليل. يختلف الحد الأقصى لتيار الشحن لوحدة التحكم عن الوحدات الشمسية المجهزة به. على سبيل المثال ، بالنسبة لوحدة التحكم 48V30A ، يجب أن يكون تيار الشحن للوحدة الشمسية أقل من 30A. خلاف ذلك ، سوف تتلف وحدة التحكم.
6. كابل الخلايا الكهروضوئية
تتمتع الكابلات الكهروضوئية بمزايا مقاومة درجات الحرارة العالية (عموما 120 درجة مئوية) ، ومكافحة الشيخوخة ، ومكافحة الأشعة فوق البنفسجية ، ومكافحة التآكل ، وما إلى ذلك ، ويمكنها تحمل البيئات الجوية القاسية والصدمات الميكانيكية. في البيئة الخارجية ، يبلغ عمر خدمة الكابلات الكهروضوئية ثمانية أضعاف عمر الخطوط العادية و 32 ضعف عمر الكابلات البلاستيكية.
7. خارج الشبكة العاكس
(1) خذ حمل التيار المتردد كنقطة نظر. تنقسم الأحمال العامة إلى ثلاث فئات: أحمال المجموعة (الأضواء ، السخانات ، إلخ) ، الأحمال الاستقرائية (مكيفات الهواء ، المحركات ، إلخ) ، الأحمال السعوية (مصدر طاقة مضيف الكمبيوتر ، إلخ). نظرا لأن التيار الذي يتطلبه الحمل الاستقرائي للبدء هو 3 ~ 5 أضعاف الوقت المقدر ، ولا يمكن لسعة التحميل الزائد القصيرة التي تتراوح بين 150٪ و 200٪ من العاكس العام خارج الشبكة تلبية المتطلبات ، فإن الحمل الاستقرائي يحتاج إلى اعتبار خاص للعاكس. (عندما يكون العاكس خارج الشبكة متصلا بحمل استقرائي ، يلزم تصميم نظام يحتوي على ضعف الحمل الاستقرائي على الأقل). على سبيل المثال ، في مشروع حيث يقوم عاكس خارج الشبكة بتشغيل مكيف هواء 2P (2 * 750W) ، فإن العاكس بقوة مقدرة تبلغ 3KVA وما فوق هو التكوين القياسي. بالطبع ، توجد ثلاثة أنواع من الأحمال المتاحة في وقت واحد ، ولكن الحمل الذي يحتوي على أكبر نسبة سيكون له تأثير كبير على العاكس.
(2) خذ جانب العاصمة كنقطة نظر. تحتوي العاكسات خارج الشبكة على شواحن كهروضوئية مدمجة ، والتي تحتوي عموما على نوعين: MPPT و PWM. مع تحديث التكنولوجيا ، يتم التخلص التدريجي من شواحن PWM ، وتصبح شواحن MPPT الخيار الأول للمحولات خارج الشبكة.
(3) خيارات أخرى. بالإضافة إلى طريقتي الاختيار المذكورتين أعلاه ، هناك العديد من صيغ الحساب في السوق ، والتي لن تتكرر هنا. لكن الاتجاه العام هو: 1) تحديد الطاقة المقدرة للعاكس خارج الشبكة وفقا لحجم ونوع الحمل ؛ 2) تحديد قيمة كيلوواط ساعة لحزمة بطارية تخزين الطاقة وفقا لوقت تفريغ بطارية تخزين الطاقة التي يتطلبها الحمل ؛ 3) حدد قيمة كيلووات ساعة لحزمة بطارية تخزين الطاقة وفقا لظروف أشعة الشمس المحلية ومتطلبات وقت الشحن (على سبيل المثال ، يجب شحنها بالكامل في غضون يوم واحد في المتوسط) ، وتحديد طاقة الشاحن ، إلخ.
(الصورة ليست سوى مرجع)
ثم يجب أن يكون النظام خارج الشبكة بالكامل مجهزا بالمواد المذكورة أعلاه. بالطبع ، التحكم في العاكس متكامل
حلول أنظمة صغيرة منخفضة التكلفة خارج الشبكة
نظام صغير خارج الشبكة ، والمستخدمون الرئيسيون هم من المناطق الفقيرة بدون كهرباء ، والمناطق الجبلية النائية ، والرعاة والسياح ، وذلك أساسا لتلبية احتياجات الإضاءة ، وشحن الهواتف المحمولة ، وما إلى ذلك ؛ يستهلك النظام أقل من 5 درجات من الكهرباء يوميا ، وطاقة الحمل أقل من 1kW ؛ المستخدمون الطلب على الكهرباء ليس ملحا للغاية ، والحاجة إلى المنتجات موثوقة ومباشرة ، والسعر منخفض. لذلك ، يوصى باستخدام وحدة تحكم PWM وعاكس لتصحيح الموجة ودمج وحدة التحكم والعاكس والبطارية. هذه الطريقة لديها بنية بسيطة ، وكفاءة عالية ، وأسلاك مريحة ، وسعر منخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنه قيادة المصابيح الكهربائية وأجهزة التلفزيون الصغيرة والصغيرة لا توجد مشكلة في المروحة.
حلول نظام عملية صغيرة ومتوسطة خارج الشبكة
ويأتي المستخدمون الرئيسيون للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة من المناطق الغنية نسبيا التي تعاني من نقص في الطاقة، مثل الرعاة وسكان الجزر وقوارب الصيد متوسطة الحجم والمواقع ذات المناظر الخلابة النائية إلى حد ما وبعض محطات الاتصالات والرصد الأساسية. إنه يحل بشكل أساسي الاحتياجات الأساسية للحياة مثل الإضاءة وأجهزة التلفزيون والمراوح ومكيفات الهواء. استهلاك الكهرباء اليومي للنظام أقل من 50 كيلو واط ساعة ، وإجمالي طاقة الحمل أقل من 20 كيلو واط ؛ لدى المستخدمين احتياجات محددة لاستهلاك الكهرباء ، ومطالبهم بالمنتجات عملية وموثوقة وغير مكلفة.
(1) إذا كان لدى المستخدم عدد قليل من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة تحكم MPPT بالإضافة إلى عاكس العزل عالي التردد ، وهو خفيف الوزن ورخيص ؛ إذا كان لدى المستخدم العديد من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة تحكم MPPT لمعالجة عاكس عزل التردد. الحل موثوق به في استهلاك الكهرباء ويمكن أن يحمل أحمال الصدمة.
(2) إذا كانت طاقة تحميل المستخدم صغيرة نسبيا ، ولكن وقت استهلاك الكهرباء طويل جدا ، فمن المستحسن اختيار وحدة التحكم ومخطط تقسيم العاكس ، يمكنك اختيار استخدام وحدة تحكم أكثر أهمية وعاكس أصغر لزيادة توليد الطاقة ، وتقليل تكلفة النظام ؛ إذا كانت طاقة تحميل المستخدم كبيرة نسبيا ، ولكن وقت استهلاك الكهرباء ليس طويلا ، فمن المستحسن اختيار الحل المتكامل لوحدة التحكم والعاكس ، وأسلاك النظام بسيطة.
حلول أنظمة موثوقة خارج الشبكة متوسطة وكبيرة الحجم
تستخدم الأنظمة المتوسطة والكبيرة خارج الشبكة بشكل رئيسي في المناطق الصناعية والتجارية ، والمناطق ذات المناظر الخلابة ، وغيرها من المناسبات التي لا يمكن فيها توصيل انقطاع التيار الكهربائي المتكرر ، وارتفاع أسعار الكهرباء ، وفروق الأسعار الكبيرة من الذروة إلى الوادي ، والخلايا الكهروضوئية بالإنترنت. رئيسي; طاقة تحميل النظام أعلى من 20kW وأقل من 250kW ، واستهلاك الكهرباء اليومي أقل من 500 kWh. هناك العديد من الحلول للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة.
بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 20 كيلووات وأقل من 60 كيلووات ، يمكنك اختيار مخطط توصيل العديد من العاكسات الصغيرة أحادية الطور خارج الشبكة بالتوازي. هذا المخطط أكثر تعقيدا في الأسلاك والتصحيح ، ولكن السعر منخفض نسبيا ، والمرونة عالية. علاوة على ذلك ، هناك فشل العاكس. يمكن للنظام الاستمرار في التشغيل. يمكنك أيضا اختيار نظام تقسيم وحدة التحكم والعاكس والمخطط المتكامل لوحدة التحكم والعاكس ، باستخدام عاكس واحد متوسط وكبير ؛ أسلاك النظام بسيطة ، وتصحيح الأخطاء مريح ، ويمكن أن يشكل نظام إمداد طاقة هجين مع مجموعة مولدات الوقود. بالمقارنة مع الخلايا الكهروضوئية النقية خارج الشبكة ، يمكن أن توفر الكثير من البطاريات باهظة الثمن ، والتكلفة الإجمالية لتوليد الطاقة منخفضة. بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 60 كيلوواط ، يوجد حاليا طبولوجيان: اقتران التيار المستمر "اقتران التيار المستمر" واقتران التيار المتردد "اقتران التيار المتردد" ، والذي يمكن اختياره وفقا لاستهلاك الطاقة.
حلول أنظمة متعددة الطاقة خارج الشبكة على نطاق واسع
تستخدم أنظمة الطاقة المتعددة خارج الشبكة على نطاق واسع بشكل رئيسي في المناطق الجبلية النائية والجزر والمناطق السياحية والأماكن الصناعية والتجارية ذات أسعار الكهرباء المرتفعة بدون شبكات الكهرباء ، مع طاقة تزيد عن 250 كيلو واط. بشكل عام ، يتم استخدام محولات تخزين الطاقة ثنائية الاتجاه ، ويتم دمج العاكسات والبطاريات المتصلة بالشبكة في نظام شبكة صغيرة. بالإضافة إلى الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة ، عادة ما تكون هناك أجهزة أخرى لتوليد الطاقة مثل توربينات الرياح والمولدات التي تعمل بالوقود.
تعتمد معظم الشبكات المصغرة طبولوجيات مقترنة بالتيار المتردد ، باستخدام العاكسات المركزية ومحولات تخزين الطاقة ثنائية الاتجاه.
يمكن للشبكة المصغرة أن تمارس بشكل كامل وفعال إمكانات الطاقة النظيفة الموزعة ، وتقلل من العوامل غير المواتية مثل السعة الصغيرة ، وتوليد الطاقة غير المستقر ، والموثوقية المنخفضة لإمدادات الطاقة المستقلة ، وضمان التشغيل الآمن للنظام. تطبيق microgrids مرن ، ويمكن أن يتراوح المقياس من عدة كيلووات إلى عشرات الميجاوات. يمكن تطوير Microgrids في المصانع والمناجم والمستشفيات والمدارس وحتى المباني الصغيرة.
تكوين النظام الكهروضوئي خارج الشبكة:
الوحدات الكهروضوئية ، والمحولات خارج الشبكة (بما في ذلك أجهزة الشحن / العاكسات الكهروضوئية) ، وبطاريات تخزين الطاقة (حمض الرصاص / الغرواني / الرصاص الكربون / الليثيوم الثلاثي / فوسفات الحديد الليثيوم ، وما إلى ذلك) ، والأقواس الكهروضوئية ، والكابلات ، والملحقات الصناديق الكهربائية ، وما إلى ذلك كلها مكونات حاسمة للأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة.
يعتمد الفرق الأكثر أهمية بين النظام خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة على دخل الاستثمار. في المقابل ، يعتمد النظام خارج الشبكة على مصدر طاقة مطلوب فقط ، لذلك سوف يركزون بشكل مختلف عند اختيار المكونات.
قد يحدث في كثير من الأحيان أنه لا يوجد وصول رئيسي للزراعة أو التربية على الجبل. في هذا الوقت ، يمكننا تثبيت نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية لتصميم نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المعقول عندما لا تكون هناك مرافق تدعم شبكة الطاقة في المنطقة البعيدة عن شبكة الطاقة. هل يمكن للنظام أن يحل محل الاحتياجات اليومية من الكهرباء؟
الفرق بين نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية الصغيرة خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة هو أن النظام خارج الشبكة لا يحتاج إلى توليد الكهرباء واستخدام نفسه من خلال الشبكة نفسها. في المقابل ، يجب عادة دمج النظام المتصل بالشبكة مع الشبكة للعمل. ونتيجة لذلك ، فإن النظام خارج الشبكة ليس بهذه البساطة مثل النظام المتصل بالشبكة. على سبيل المثال ، فإن قوة العاكس والوحدات الكهروضوئية متشابهة ، لكن النظام خارج الشبكة ليس كذلك.
ما هي المعلمات التي يجب توفيرها عند تصميم نظام خارج الشبكة؟
1. قوة معدات الحمل الكهربائي
2. وقت عمل الحمل = العدد الفعلي لإجمالي الواط
3. ما إذا كان من الضروري النظر في عدد الأيام الممطرة (إمدادات الطاقة المستمرة)
4. ظروف الإضاءة لموقع التثبيت وميل التثبيت
فقط من خلال معرفة هذه المعلمات يمكن تصميم مجموعة من النظام الكهروضوئي الأمثل خارج الشبكة بشكل معقول. تخزن بطارية تخزين الطاقة طريقة تخزين الطاقة للنظام خارج الشبكة ، ويمكن للعاكس خارج الشبكة إخراج الطاقة للاستخدام. يجب أن تتوافق مطابقة الجهد للنظام خارج الشبكة وجهد النظام المتصل بالشبكة (220V / 380V) بشكل معقول مع جهد النظام المتصل بالشبكة. بشكل عام ، يتم تعزيز جهد النظام خارج الشبكة بشكل أساسي وعكسه بواسطة الجهد المنخفض DC. نادرا ما تكون قوة الوحدات الشمسية ومحولات الأنظمة خارج الشبكة هي نفسها. يجب تصميم كل موقع طلب على الطاقة وفقا للاستهلاك الفعلي للطاقة ، والذي يختلف تماما عن النظام المتصل بالشبكة. في الأنظمة العامة المتصلة بالشبكة ، عادة ما نقول مباشرة xx (كيلوواط) كيلوواط. يتم استخدام الأنظمة خارج الشبكة الآن من خلال التيار المتردد العاكس DC. إذا كان تصميم النظام خارج الشبكة غير معقول ، فلن يتم تلبية الطلب على الطاقة ، وستتلف أجهزة مكونات النظام.
ما هي المكونات التي تحتاجها الأنظمة الكهروضوئية + تخزين الطاقة خارج الشبكة؟
1. الوحدات الكهروضوئية
في أقرب وقت ممكن ، تم استخدام الوحدات الكهروضوئية فقط في بعض الأنظمة الكهروضوئية الصغيرة خارج الشبكة. في وقت لاحق ، مع التطوير الواسع النطاق للتطبيقات المتصلة بالشبكة الكهروضوئية والتحديث السنوي لتكنولوجيا الوحدات الكهروضوئية ، تم تحسين كفاءة تحويل الوحدات بشكل كبير. على وجه الخصوص ، تحتاج بعض محطات الطاقة المتصلة بالشبكة إلى مكونات أكثر كفاءة لتحسين نسبة دخل الاستثمار بسبب الاستخدام الكامل لموارد الموقع. بالطبع ، لا يحتوي النظام العام خارج الشبكة على متطلبات عالية بشأن كفاءة تحويل المكونات بسبب موقعه الكبير نسبيا ، لذلك غالبا ما تكون المكونات التقليدية هي الاعتبار الأول عند اختيار المكونات في تصميم النظام.
2. قوس الضوئية
سيكون من المفيد إذا لم تكن غير معتاد على الأقواس الكهروضوئية. كما أنها تستخدم في الأنظمة المتصلة بالشبكة. هناك نوعان من الرفوف الكهروضوئية القياسية في سوق الأقواس الكهروضوئية: سبائك الألومنيوم والصلب المجلفن على شكل حرف C بالغمس الساخن. ما إذا كانت الطبقة المجلفنة في القوس الفولاذي المجلفن على الساخن على شكل حرف C تفي بالمعيار يعني ما إذا كان عمر الخدمة يفي بمعيار 20 عاما.
3. المفاتيح الكهربائية خارج الشبكة
تحكم في مفتاح الدائرة بالكامل ووظائف الحماية من الصواعق.
4. بطارية تخزين الطاقة
(1) بطارية الرصاص الحمضية / الهلامية: يختار نظام تخزين الطاقة عموما بطاريات الرصاص الحمضية المختومة الخالية من الصيانة لتقليل الصيانة اللاحقة. بعد 150 عاما من التطوير ، تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية باستقرار كبير وسلامة ومزايا سعرية. فهي ليست فقط نوع البطارية مع أعلى نسبة من تطبيقات بطارية تخزين الطاقة في الوقت الحاضر ولكن أيضا أول نوع بطارية تخزين الطاقة للأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة.
(2) بطارية الرصاص والكربون: تقنية تطورت من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من عمر بطاريات الرصاص الحمضية عن طريق إضافة الكربون المنشط إلى القطب السلبي لبطاريات الرصاص الحمضية. ولكن كتحديث تقني لبطاريات الرصاص الحمضية ، فإن تكلفتها أعلى قليلا.
(3) بطارية ليثيوم / ليثيوم فوسفات الحديد الثلاثية: بالمقارنة مع النوعين المذكورين أعلاه من بطاريات تخزين الطاقة ، تتميز بطاريات الليثيوم أيون بخصائص كثافة طاقة أعلى ، والمزيد من دورات الشحن والتفريغ ، وعمق تفريغ أفضل. ومع ذلك ، نظرا للحاجة إلى تقنية إضافية لإدارة البطاريات (BMS) ، فإن تكلفة النظام لبطاريات فوسفات الليثيوم / الليثيوم الحديد الثلاثية هي عموما 2-3 أضعاف تكلفة بطاريات الرصاص الحمضية. بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية / الرصاص والكربون ، فإن استقرارها الحراري غير كاف قليلا ، وبالتالي فإن نسبة التطبيق في الأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة ليست عالية. ولكن تجدر الإشارة إلى أنه مع الاختراقات التكنولوجية ، فإن الحصة السوقية لبطاريات فوسفات الليثيوم / الليثيوم الحديد الثلاثية تتزايد تدريجيا ، وهو اتجاه تطبيقي جديد.
5. تحكم الطاقة الشمسية
تتمثل الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم في التحكم في تجاوز الطاقة الشمسية وتفريغها الزائد وبطارية تخزين الطاقة لحماية عمر خدمة العاصفة. بشكل عام ، وحدة التحكم لديها وظيفة التحكم في الضوء. خلال النهار ، تتوقف حالة الشحن تلقائيا عن التفريغ ، وعندما يكون الظلام ، تبدأ في الإفراج. هذا هو السبب في أننا عادة ما نرى أضواء الشوارع الشمسية لماذا لا أحد يتحكم في الإغلاق التلقائي خلال النهار والإضاءة التلقائية في الليل. يختلف الحد الأقصى لتيار الشحن لوحدة التحكم عن الوحدات الشمسية المجهزة به. على سبيل المثال ، بالنسبة لوحدة التحكم 48V30A ، يجب أن يكون تيار الشحن للوحدة الشمسية أقل من 30A. خلاف ذلك ، سوف تتلف وحدة التحكم.
6. كابل الخلايا الكهروضوئية
تتمتع الكابلات الكهروضوئية بمزايا مقاومة درجات الحرارة العالية (عموما 120 درجة مئوية) ، ومكافحة الشيخوخة ، ومكافحة الأشعة فوق البنفسجية ، ومكافحة التآكل ، وما إلى ذلك ، ويمكنها تحمل البيئات الجوية القاسية والصدمات الميكانيكية. في البيئة الخارجية ، يبلغ عمر خدمة الكابلات الكهروضوئية ثمانية أضعاف عمر الخطوط العادية و 32 ضعف عمر الكابلات البلاستيكية.
7. خارج الشبكة العاكس
(1) خذ حمل التيار المتردد كنقطة نظر. تنقسم الأحمال العامة إلى ثلاث فئات: أحمال المجموعة (الأضواء ، السخانات ، إلخ) ، الأحمال الاستقرائية (مكيفات الهواء ، المحركات ، إلخ) ، الأحمال السعوية (مصدر طاقة مضيف الكمبيوتر ، إلخ). نظرا لأن التيار الذي يتطلبه الحمل الاستقرائي للبدء هو 3 ~ 5 أضعاف الوقت المقدر ، ولا يمكن لسعة التحميل الزائد القصيرة التي تتراوح بين 150٪ و 200٪ من العاكس العام خارج الشبكة تلبية المتطلبات ، فإن الحمل الاستقرائي يحتاج إلى اعتبار خاص للعاكس. (عندما يكون العاكس خارج الشبكة متصلا بحمل استقرائي ، يلزم تصميم نظام يحتوي على ضعف الحمل الاستقرائي على الأقل). على سبيل المثال ، في مشروع حيث يقوم عاكس خارج الشبكة بتشغيل مكيف هواء 2P (2 * 750W) ، فإن العاكس بقوة مقدرة تبلغ 3KVA وما فوق هو التكوين القياسي. بالطبع ، توجد ثلاثة أنواع من الأحمال المتاحة في وقت واحد ، ولكن الحمل الذي يحتوي على أكبر نسبة سيكون له تأثير كبير على العاكس.
(2) خذ جانب العاصمة كنقطة نظر. تحتوي العاكسات خارج الشبكة على شواحن كهروضوئية مدمجة ، والتي تحتوي عموما على نوعين: MPPT و PWM. مع تحديث التكنولوجيا ، يتم التخلص التدريجي من شواحن PWM ، وتصبح شواحن MPPT الخيار الأول للمحولات خارج الشبكة.
(3) خيارات أخرى. بالإضافة إلى طريقتي الاختيار المذكورتين أعلاه ، هناك العديد من صيغ الحساب في السوق ، والتي لن تتكرر هنا. لكن الاتجاه العام هو: 1) تحديد الطاقة المقدرة للعاكس خارج الشبكة وفقا لحجم ونوع الحمل ؛ 2) تحديد قيمة كيلوواط ساعة لحزمة بطارية تخزين الطاقة وفقا لوقت تفريغ بطارية تخزين الطاقة التي يتطلبها الحمل ؛ 3) حدد قيمة كيلووات ساعة لحزمة بطارية تخزين الطاقة وفقا لظروف أشعة الشمس المحلية ومتطلبات وقت الشحن (على سبيل المثال ، يجب شحنها بالكامل في غضون يوم واحد في المتوسط) ، وتحديد طاقة الشاحن ، إلخ.
(الصورة ليست سوى مرجع)
ثم يجب أن يكون النظام خارج الشبكة بالكامل مجهزا بالمواد المذكورة أعلاه. بالطبع ، التحكم في العاكس متكامل