بعد فهم الاحتياجات الأساسية للعملاء ، أولا ، حدد اختيار المعدات الرائدة في النظام ثم قم بتأكيد مخطط النظام. تعد الأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة متطلبات صارمة ، ويعتمد المستخدمون بشكل كبير على الطلب على الكهرباء. لذلك ، يجب مراعاة موثوقية النظام أولا في التصميم. ثم يجب تقديم 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 ، المستخدمون الأساسيون هم من المناطق الفقيرة التي لا تحتوي على كهرباء ، والمناطق الجبلية النائية ، والرعاة والسياح ، بشكل أساسي لتلبية احتياجات الإضاءة وشحن الهاتف المحمول وما إلى ذلك ؛ يستهلك النظام أقل من 5 درجات من الكهرباء يوميا ، وطاقة الحمل أقل من 1 كيلو واط ؛ 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. تتميز هذه الطريقة بهيكل بسيط وكفاءة عالية وأسلاك مريحة وسعر منخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنها قيادة المصابيح الكهربائية وأجهزة التلفزيون الصغيرة والصغيرة لا توجد مشكلة في المروحة.
حلول أنظمة عملية صغيرة ومتوسطة خارج الشبكة
يأتي المستخدمون الأساسيون للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة من مناطق غنية نسبيا تعاني من نقص في الطاقة ، مثل الرعاة وسكان الجزر وقوارب الصيد متوسطة الحجم والمواقع ذات المناظر الخلابة النائية إلى حد ما وبعض محطات الاتصالات والمراقبة الأساسية. إنه يحل بشكل أساسي الاحتياجات الأساسية للحياة مثل الإضاءة وأجهزة التلفزيون والمراوح ومكيفات الهواء. الاستهلاك اليومي للكهرباء للنظام أقل من 50 كيلو واط في الساعة ، وإجمالي طاقة الحمل أقل من 20 كيلو واط ؛ لدى المستخدمين احتياجات محددة لاستهلاك الكهرباء ، ومطالبهم على المنتجات عملية وموثوقة وغير مكلفة.
(1) إذا كان لدى المستخدم عدد قليل من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة التحكم MPPT بالإضافة إلى عاكس العزل عالي التردد ، وهو خفيف الوزن ورخيص ؛ إذا كان لدى المستخدم العديد من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة التحكم MPPT لمعالجة عاكس عزل التردد. الحل موثوق به في استهلاك الكهرباء ويمكن أن يحمل أحمال الصدمات.
(2) إذا كانت طاقة تحميل المستخدم صغيرة نسبيا ، ولكن وقت استهلاك الكهرباء طويل جدا ، فمن المستحسن اختيار مخطط تقسيم وحدة التحكم والعاكس ، يمكنك اختيار استخدام وحدة تحكم أكثر أهمية وعاكس أصغر لزيادة توليد الطاقة ، وتقليل تكلفة النظام ؛ إذا كانت طاقة تحميل المستخدم كبيرة نسبيا ، لكن وقت استهلاك الكهرباء ليس طويلا ، فمن المستحسن اختيار الحل المتكامل لوحدة التحكم والعاكس ، وأسلاك النظام بسيطة.
حلول أنظمة موثوقة متوسطة وكبيرة الحجم خارج الشبكة
تستخدم الأنظمة المتوسطة والكبيرة خارج الشبكة بشكل أساسي في المناطق الصناعية والتجارية والمناطق ذات المناظر الخلابة وغيرها من المناسبات التي لا يمكن فيها توصيل انقطاع التيار الكهربائي المتكرر ، وارتفاع أسعار الكهرباء ، والفروق الكبيرة في الأسعار من الذروة إلى الوادي ، والخلايا الكهروضوئية بالإنترنت. رئيسي; طاقة تحميل النظام أعلى من 20 كيلو واط وأقل من 250 كيلو واط ، واستهلاك الكهرباء اليومي أقل من 500 كيلو واط في الساعة. هناك العديد من الحلول للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة.
بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 20 كيلو واط وأقل من 60 كيلو واط ، يمكنك اختيار مخطط توصيل العديد من المحولات الصغيرة أحادية الطور خارج الشبكة بالتوازي. هذا المخطط أكثر تعقيدا في الأسلاك والتصحيح ، لكن السعر منخفض نسبيا ، والمرونة عالية. علاوة على ذلك ، هناك فشل في العاكس. يمكن أن يستمر النظام في العمل. يمكنك أيضا اختيار مخطط تقسيم وحدة التحكم والعاكس ونظام التحكم والعاكس المتكامل ، باستخدام عاكس فردي 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 ، يمكنها توفير الكثير من البطاريات باهظة الثمن ، وتكلفة توليد الطاقة الإجمالية منخفضة. بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 60 كيلو واط ، يوجد حاليا نوعان من الطبولوجيا: اقتران التيار المستمر "اقتران التيار المستمر" واقتران التيار المتردد "اقتران التيار المتردد" ، والتي يمكن اختيارها وفقا لاستهلاك الطاقة.
حلول أنظمة متعددة الطاقة خارج الشبكة على نطاق واسع
تستخدم أنظمة خارج الشبكة متعددة الطاقة واسعة النطاق بشكل أساسي في المناطق الجبلية النائية والجزر والمناطق السياحية والأماكن الصناعية والتجارية ذات أسعار الكهرباء المرتفعة بدون شبكات الكهرباء ، بقوة تزيد عن 250 كيلو واط. بشكل عام ، يتم استخدام محولات تخزين الطاقة ثنائية الاتجاه ، ويتم دمج المحولات 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.
تتبنى معظم الشبكات الصغيرة طبولوجيا مقترنة بالتيار المتردد ، باستخدام محولات مركزية ومحولات تخزين طاقة ثنائية الاتجاه.
يمكن للشبكة الصغيرة أن تمارس إمكانات الطاقة النظيفة الموزعة بشكل كامل وفعال ، وتقلل من العوامل غير المواتية مثل السعة الصغيرة ، وتوليد الطاقة غير المستقر ، والموثوقية المنخفضة لإمدادات الطاقة المستقلة ، وتضمن التشغيل الآمن للنظام. تطبيق الشبكات الصغيرة مرن ، ويمكن أن يتراوح المقياس من عدة كيلووات إلى عشرات الميجاوات. يمكن تطوير الشبكات الصغيرة في المصانع والمناجم والمستشفيات والمدارس وحتى المباني الصغيرة.
تكوين النظام الكهروضوئي خارج الشبكة:
الوحدات الكهروضوئية ، والمحولات خارج الشبكة (بما في ذلك أجهزة الشحن / المحولات الكهروضوئية) ، وبطاريات تخزين الطاقة (حمض الرصاص / الغرواني / الكربون الرصاص / الليثيوم الثلاثي / فوسفات الحديد الليثيوم ، إلخ) ، الأقواس الكهروضوئية ، والكابلات ، والملحقات ، والصناديق الكهربائية ، وما إلى ذلك ، كلها مكونات مهمة للأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة.
يعتمد الاختلاف الأكثر أهمية بين النظام خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة على دخل الاستثمار. في المقابل ، يعتمد النظام خارج الشبكة على مصدر طاقة مطلوب فقط ، لذلك سيركز بشكل مختلف عند اختيار المكونات.
قد يحدث في كثير من الأحيان عدم وجود مدخل للتيار الكهربائي للزراعة أو التكاثر على الجبل. في هذا الوقت ، يمكننا تثبيت نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية لتصميم نظام تخزين طاقة كهروضوئية معقول عندما لا تكون هناك مرافق تدعم شبكة الطاقة في المنطقة البعيدة عن شبكة الطاقة. هل يمكن للنظام أن يحل محل الاحتياجات اليومية من الكهرباء؟
يتمثل الفرق بين نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية الصغير خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة في 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. نتيجة لذلك ، فإن النظام خارج الشبكة ليس بسيطا مثل النظام المتصل بالشبكة. على سبيل المثال ، 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 التحميل الكهربائي
2. وقت عمل الحمل = العدد الفعلي لإجمالي الواط
3. ما إذا كان من الضروري النظر في عدد الأيام الممطرة (مصدر طاقة مستمر)
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 (220 فولت / 380 فولت) بشكل معقول مع جهد النظام المتصل بالشبكة. بشكل عام ، يتم تعزيز جهد النظام خارج الشبكة بشكل أساسي ومقلوب بواسطة الجهد المنخفض للتيار المستمر. نادرا ما تكون قوة الوحدات الشمسية ومحولات الأنظمة خارج الشبكة هي نفسها. يجب تصميم كل موقع طلب على الطاقة وفقا لاستهلاك الطاقة الفعلي ، والذي يختلف تماما عن النظام المتصل بالشبكة. في الأنظمة المتصلة بالشبكة بشكل عام ، عادة ما نقول مباشرة xx (كيلووات) كيلوواط. يتم استخدام الأنظمة خارج الشبكة الآن من خلال تيار متردد عاكس التيار المستمر. 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 نظرا لموقعه الكبير نسبيا ، لذلك غالبا ما تكون المكونات التقليدية هي الاعتبار الأول عند اختيار المكونات في تصميم النظام.
2. قوس كهروضوئي
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 والفولاذ المجلفن بالغمس الساخن. ما إذا كانت الطبقة المجلفنة في القوس الفولاذي المجلفن بالغمس الساخن على شكل حرف C تفي بالمعيار يعني ما إذا كانت مدة الخدمة تفي بمعيار 20 عاما.
3. المفاتيح الكهربائية خارج الشبكة
التحكم في مفتاح الدائرة بالكامل ووظائف الحماية من الصواعق.
4. بطارية تخزين الطاقة
(1) بطارية الرصاص الحمضية / الهلام: يختار نظام تخزين الطاقة عموما بطاريات الرصاص الحمضية محكمة الغلق التي لا تحتاج إلى صيانة لتقليل الصيانة اللاحقة. بعد 150 عاما من التطوير ، تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بمزايا كبيرة في الاستقرار والسلامة والسعر. إنها ليست فقط نوع البطارية التي تحتوي على أعلى نسبة من تطبيقات بطاريات تخزين الطاقة في الوقت الحالي ، ولكنها أيضا أول نوع من بطاريات 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 السالب 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 ، ودورات شحن وتفريغ أكبر ، وعمق تفريغ أفضل. ومع ذلك ، نظرا للحاجة إلى تقنية إضافية لإدارة البطاريات (BMS) ، فإن تكلفة نظام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الثلاثية / الليثيوم هي بشكل عام 2-3 أضعاف تكلفة بطاريات الرصاص الحمضية. بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية / الرصاص والكربون ، فإن استقرارها الحراري غير كاف أيضا إلى حد ما ، وبالتالي فإن نسبة التطبيق في الأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة ليست عالية. ولكن من الجدير بالذكر أنه مع الاختراقات التكنولوجية ، تتزايد أيضا الحصة السوقية لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الثلاثية / الليثيوم تدريجيا ، وهو اتجاه جديد للتطبيق.
5. تحكم بالطاقة الشمسية
تتمثل الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم في التحكم في التجاوز والتفريغ الزائد للطاقة الشمسية 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 يحل الظلام ، تبدأ في التحرير. هذا هو السبب في أننا عادة ما نرى أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية لماذا لا يتحكم أحد في الإغلاق التلقائي أثناء النهار والإضاءة التلقائية في الليل. يختلف الحد الأقصى لتيار الشحن لوحدة التحكم بالنسبة للوحدات الشمسية المجهزة بها. على سبيل المثال ، بالنسبة لوحدة التحكم 48V30A ، يجب أن يكون تيار شحن الوحدة الشمسية أقل من 30 أمبير. خلاف ذلك ، سوف تتلف وحدة التحكم.
6. الكابلات الكهروضوئية
تتميز الكابلات الكهروضوئية بمزايا مقاومة درجات الحرارة العالية (بشكل عام 120 درجة مئوية) ، ومقاومة الشيخوخة ، ومكافحة الأشعة فوق البنفسجية ، ومقاومة 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. العاكس خارج الشبكة
(1) خذ حمل التيار المتردد كنقطة للنظر. تنقسم الأحمال العامة إلى ثلاث فئات: الأحمال الجماعية (الأضواء ، السخانات ، إلخ) ، الأحمال الاستقرائية (مكيفات الهواء ، المحركات ، إلخ) ، الأحمال السعوية (مصدر طاقة مضيف الكمبيوتر ، إلخ). نظرا لأن التيار المطلوب من قبل الحمل الاستقرائي لبدء التشغيل هو 3 ~ 5 أضعاف الوقت المقنن ، وسعة التحميل الزائد قصيرة الوقت البالغة 150٪ -200٪ من العاكس العام خارج الشبكة لا يمكن أن تلبي المتطلبات ، فإن الحمل الاستقرائي يحتاج إلى اعتبار خاص للعاكس. (عندما يتم توصيل العاكس خارج الشبكة بحمل حثي ، يلزم تصميم نظام بضعف الحمل الاستقرائي على الأقل). على سبيل المثال ، في مشروع يقوم فيه العاكس 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 ، لكن الحمل الذي يحتوي على النسبة الأكثر أهمية سيكون له تأثير كبير على العاكس.
(2) خذ جانب DC كنقطة للنظر. تحتوي المحولات خارج الشبكة على أجهزة شحن كهروضوئية مدمجة ، والتي تحتوي بشكل عام 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 كيلوواط 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 ، وما إلى ذلك.
(الصورة مجرد مرجع)
ثم يجب أن يكون نظام خارج الشبكة بالكامل مجهزا بالمواد المذكورة أعلاه. بالطبع ، التحكم في العاكس متكامل
حلول أنظمة صغيرة منخفضة التكلفة خارج الشبكة
نظام صغير خارج الشبكة ، المستخدمون الأساسيون هم من المناطق الفقيرة التي لا تحتوي على كهرباء ، والمناطق الجبلية النائية ، والرعاة والسياح ، بشكل أساسي لتلبية احتياجات الإضاءة وشحن الهاتف المحمول وما إلى ذلك ؛ يستهلك النظام أقل من 5 درجات من الكهرباء يوميا ، وطاقة الحمل أقل من 1 كيلو واط ؛ 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. تتميز هذه الطريقة بهيكل بسيط وكفاءة عالية وأسلاك مريحة وسعر منخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنها قيادة المصابيح الكهربائية وأجهزة التلفزيون الصغيرة والصغيرة لا توجد مشكلة في المروحة.
حلول أنظمة عملية صغيرة ومتوسطة خارج الشبكة
يأتي المستخدمون الأساسيون للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة من مناطق غنية نسبيا تعاني من نقص في الطاقة ، مثل الرعاة وسكان الجزر وقوارب الصيد متوسطة الحجم والمواقع ذات المناظر الخلابة النائية إلى حد ما وبعض محطات الاتصالات والمراقبة الأساسية. إنه يحل بشكل أساسي الاحتياجات الأساسية للحياة مثل الإضاءة وأجهزة التلفزيون والمراوح ومكيفات الهواء. الاستهلاك اليومي للكهرباء للنظام أقل من 50 كيلو واط في الساعة ، وإجمالي طاقة الحمل أقل من 20 كيلو واط ؛ لدى المستخدمين احتياجات محددة لاستهلاك الكهرباء ، ومطالبهم على المنتجات عملية وموثوقة وغير مكلفة.
(1) إذا كان لدى المستخدم عدد قليل من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة التحكم MPPT بالإضافة إلى عاكس العزل عالي التردد ، وهو خفيف الوزن ورخيص ؛ إذا كان لدى المستخدم العديد من الأحمال الاستقرائية ، فمن المستحسن استخدام وحدة التحكم MPPT لمعالجة عاكس عزل التردد. الحل موثوق به في استهلاك الكهرباء ويمكن أن يحمل أحمال الصدمات.
(2) إذا كانت طاقة تحميل المستخدم صغيرة نسبيا ، ولكن وقت استهلاك الكهرباء طويل جدا ، فمن المستحسن اختيار مخطط تقسيم وحدة التحكم والعاكس ، يمكنك اختيار استخدام وحدة تحكم أكثر أهمية وعاكس أصغر لزيادة توليد الطاقة ، وتقليل تكلفة النظام ؛ إذا كانت طاقة تحميل المستخدم كبيرة نسبيا ، لكن وقت استهلاك الكهرباء ليس طويلا ، فمن المستحسن اختيار الحل المتكامل لوحدة التحكم والعاكس ، وأسلاك النظام بسيطة.
حلول أنظمة موثوقة متوسطة وكبيرة الحجم خارج الشبكة
تستخدم الأنظمة المتوسطة والكبيرة خارج الشبكة بشكل أساسي في المناطق الصناعية والتجارية والمناطق ذات المناظر الخلابة وغيرها من المناسبات التي لا يمكن فيها توصيل انقطاع التيار الكهربائي المتكرر ، وارتفاع أسعار الكهرباء ، والفروق الكبيرة في الأسعار من الذروة إلى الوادي ، والخلايا الكهروضوئية بالإنترنت. رئيسي; طاقة تحميل النظام أعلى من 20 كيلو واط وأقل من 250 كيلو واط ، واستهلاك الكهرباء اليومي أقل من 500 كيلو واط في الساعة. هناك العديد من الحلول للأنظمة الصغيرة والمتوسطة الحجم خارج الشبكة.
بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 20 كيلو واط وأقل من 60 كيلو واط ، يمكنك اختيار مخطط توصيل العديد من المحولات الصغيرة أحادية الطور خارج الشبكة بالتوازي. هذا المخطط أكثر تعقيدا في الأسلاك والتصحيح ، لكن السعر منخفض نسبيا ، والمرونة عالية. علاوة على ذلك ، هناك فشل في العاكس. يمكن أن يستمر النظام في العمل. يمكنك أيضا اختيار مخطط تقسيم وحدة التحكم والعاكس ونظام التحكم والعاكس المتكامل ، باستخدام عاكس فردي 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 ، يمكنها توفير الكثير من البطاريات باهظة الثمن ، وتكلفة توليد الطاقة الإجمالية منخفضة. بالنسبة للأنظمة التي تزيد عن 60 كيلو واط ، يوجد حاليا نوعان من الطبولوجيا: اقتران التيار المستمر "اقتران التيار المستمر" واقتران التيار المتردد "اقتران التيار المتردد" ، والتي يمكن اختيارها وفقا لاستهلاك الطاقة.
حلول أنظمة متعددة الطاقة خارج الشبكة على نطاق واسع
تستخدم أنظمة خارج الشبكة متعددة الطاقة واسعة النطاق بشكل أساسي في المناطق الجبلية النائية والجزر والمناطق السياحية والأماكن الصناعية والتجارية ذات أسعار الكهرباء المرتفعة بدون شبكات الكهرباء ، بقوة تزيد عن 250 كيلو واط. بشكل عام ، يتم استخدام محولات تخزين الطاقة ثنائية الاتجاه ، ويتم دمج المحولات 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.
تتبنى معظم الشبكات الصغيرة طبولوجيا مقترنة بالتيار المتردد ، باستخدام محولات مركزية ومحولات تخزين طاقة ثنائية الاتجاه.
يمكن للشبكة الصغيرة أن تمارس إمكانات الطاقة النظيفة الموزعة بشكل كامل وفعال ، وتقلل من العوامل غير المواتية مثل السعة الصغيرة ، وتوليد الطاقة غير المستقر ، والموثوقية المنخفضة لإمدادات الطاقة المستقلة ، وتضمن التشغيل الآمن للنظام. تطبيق الشبكات الصغيرة مرن ، ويمكن أن يتراوح المقياس من عدة كيلووات إلى عشرات الميجاوات. يمكن تطوير الشبكات الصغيرة في المصانع والمناجم والمستشفيات والمدارس وحتى المباني الصغيرة.
تكوين النظام الكهروضوئي خارج الشبكة:
الوحدات الكهروضوئية ، والمحولات خارج الشبكة (بما في ذلك أجهزة الشحن / المحولات الكهروضوئية) ، وبطاريات تخزين الطاقة (حمض الرصاص / الغرواني / الكربون الرصاص / الليثيوم الثلاثي / فوسفات الحديد الليثيوم ، إلخ) ، الأقواس الكهروضوئية ، والكابلات ، والملحقات ، والصناديق الكهربائية ، وما إلى ذلك ، كلها مكونات مهمة للأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة.
يعتمد الاختلاف الأكثر أهمية بين النظام خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة على دخل الاستثمار. في المقابل ، يعتمد النظام خارج الشبكة على مصدر طاقة مطلوب فقط ، لذلك سيركز بشكل مختلف عند اختيار المكونات.
قد يحدث في كثير من الأحيان عدم وجود مدخل للتيار الكهربائي للزراعة أو التكاثر على الجبل. في هذا الوقت ، يمكننا تثبيت نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية لتصميم نظام تخزين طاقة كهروضوئية معقول عندما لا تكون هناك مرافق تدعم شبكة الطاقة في المنطقة البعيدة عن شبكة الطاقة. هل يمكن للنظام أن يحل محل الاحتياجات اليومية من الكهرباء؟
يتمثل الفرق بين نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية الصغير خارج الشبكة والنظام المتصل بالشبكة في 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. نتيجة لذلك ، فإن النظام خارج الشبكة ليس بسيطا مثل النظام المتصل بالشبكة. على سبيل المثال ، 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 التحميل الكهربائي
2. وقت عمل الحمل = العدد الفعلي لإجمالي الواط
3. ما إذا كان من الضروري النظر في عدد الأيام الممطرة (مصدر طاقة مستمر)
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 (220 فولت / 380 فولت) بشكل معقول مع جهد النظام المتصل بالشبكة. بشكل عام ، يتم تعزيز جهد النظام خارج الشبكة بشكل أساسي ومقلوب بواسطة الجهد المنخفض للتيار المستمر. نادرا ما تكون قوة الوحدات الشمسية ومحولات الأنظمة خارج الشبكة هي نفسها. يجب تصميم كل موقع طلب على الطاقة وفقا لاستهلاك الطاقة الفعلي ، والذي يختلف تماما عن النظام المتصل بالشبكة. في الأنظمة المتصلة بالشبكة بشكل عام ، عادة ما نقول مباشرة xx (كيلووات) كيلوواط. يتم استخدام الأنظمة خارج الشبكة الآن من خلال تيار متردد عاكس التيار المستمر. 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 نظرا لموقعه الكبير نسبيا ، لذلك غالبا ما تكون المكونات التقليدية هي الاعتبار الأول عند اختيار المكونات في تصميم النظام.
2. قوس كهروضوئي
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 والفولاذ المجلفن بالغمس الساخن. ما إذا كانت الطبقة المجلفنة في القوس الفولاذي المجلفن بالغمس الساخن على شكل حرف C تفي بالمعيار يعني ما إذا كانت مدة الخدمة تفي بمعيار 20 عاما.
3. المفاتيح الكهربائية خارج الشبكة
التحكم في مفتاح الدائرة بالكامل ووظائف الحماية من الصواعق.
4. بطارية تخزين الطاقة
(1) بطارية الرصاص الحمضية / الهلام: يختار نظام تخزين الطاقة عموما بطاريات الرصاص الحمضية محكمة الغلق التي لا تحتاج إلى صيانة لتقليل الصيانة اللاحقة. بعد 150 عاما من التطوير ، تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بمزايا كبيرة في الاستقرار والسلامة والسعر. إنها ليست فقط نوع البطارية التي تحتوي على أعلى نسبة من تطبيقات بطاريات تخزين الطاقة في الوقت الحالي ، ولكنها أيضا أول نوع من بطاريات 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 السالب 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 ، ودورات شحن وتفريغ أكبر ، وعمق تفريغ أفضل. ومع ذلك ، نظرا للحاجة إلى تقنية إضافية لإدارة البطاريات (BMS) ، فإن تكلفة نظام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الثلاثية / الليثيوم هي بشكل عام 2-3 أضعاف تكلفة بطاريات الرصاص الحمضية. بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية / الرصاص والكربون ، فإن استقرارها الحراري غير كاف أيضا إلى حد ما ، وبالتالي فإن نسبة التطبيق في الأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة ليست عالية. ولكن من الجدير بالذكر أنه مع الاختراقات التكنولوجية ، تتزايد أيضا الحصة السوقية لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الثلاثية / الليثيوم تدريجيا ، وهو اتجاه جديد للتطبيق.
5. تحكم بالطاقة الشمسية
تتمثل الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم في التحكم في التجاوز والتفريغ الزائد للطاقة الشمسية 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 يحل الظلام ، تبدأ في التحرير. هذا هو السبب في أننا عادة ما نرى أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية لماذا لا يتحكم أحد في الإغلاق التلقائي أثناء النهار والإضاءة التلقائية في الليل. يختلف الحد الأقصى لتيار الشحن لوحدة التحكم بالنسبة للوحدات الشمسية المجهزة بها. على سبيل المثال ، بالنسبة لوحدة التحكم 48V30A ، يجب أن يكون تيار شحن الوحدة الشمسية أقل من 30 أمبير. خلاف ذلك ، سوف تتلف وحدة التحكم.
6. الكابلات الكهروضوئية
تتميز الكابلات الكهروضوئية بمزايا مقاومة درجات الحرارة العالية (بشكل عام 120 درجة مئوية) ، ومقاومة الشيخوخة ، ومكافحة الأشعة فوق البنفسجية ، ومقاومة 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. العاكس خارج الشبكة
(1) خذ حمل التيار المتردد كنقطة للنظر. تنقسم الأحمال العامة إلى ثلاث فئات: الأحمال الجماعية (الأضواء ، السخانات ، إلخ) ، الأحمال الاستقرائية (مكيفات الهواء ، المحركات ، إلخ) ، الأحمال السعوية (مصدر طاقة مضيف الكمبيوتر ، إلخ). نظرا لأن التيار المطلوب من قبل الحمل الاستقرائي لبدء التشغيل هو 3 ~ 5 أضعاف الوقت المقنن ، وسعة التحميل الزائد قصيرة الوقت البالغة 150٪ -200٪ من العاكس العام خارج الشبكة لا يمكن أن تلبي المتطلبات ، فإن الحمل الاستقرائي يحتاج إلى اعتبار خاص للعاكس. (عندما يتم توصيل العاكس خارج الشبكة بحمل حثي ، يلزم تصميم نظام بضعف الحمل الاستقرائي على الأقل). على سبيل المثال ، في مشروع يقوم فيه العاكس 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 ، لكن الحمل الذي يحتوي على النسبة الأكثر أهمية سيكون له تأثير كبير على العاكس.
(2) خذ جانب DC كنقطة للنظر. تحتوي المحولات خارج الشبكة على أجهزة شحن كهروضوئية مدمجة ، والتي تحتوي بشكل عام 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 كيلوواط 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 ، وما إلى ذلك.
(الصورة مجرد مرجع)
ثم يجب أن يكون نظام خارج الشبكة بالكامل مجهزا بالمواد المذكورة أعلاه. بالطبع ، التحكم في العاكس متكامل