System fotowoltaiczny to urządzenie, które bezpośrednio przetwarza energię słoneczną na energię elektryczną. Ze względu na powiązania pomiędzy systemem fotowoltaicznym a siecią można go podzielić na system fotowoltaiczny niezależny od sieci oraz system przyłączony do sieci. System, który bezpośrednio łączy ogniwo fotowoltaiczne z obciążeniem bez urządzenia magazynującego energię pośrodku, nazywany jest systemem fotowoltaicznym ze sprzężeniem bezpośrednim. System tego typu nie jest w stanie zapewnić energii w deszczowe dni ani w nocy, dlatego w międzyczasie zwykle dodawana jest bateria. Ponieważ na system fotowoltaiczny w dużym stopniu wpływają czynniki zewnętrzne, zwykle konieczne jest dodanie sterownika w celu dostosowania w celu uzyskania znamionowej mocy wyjściowej oraz dodanie funkcji, takich jak systemy sterowania i zabezpieczeń.
System wytwarzania energii fotowoltaicznej składa się zasadniczo z czterech części: paneli fotowoltaicznych, falowników, urządzeń magazynujących energię i sterowników. Urządzenia do magazynowania energii zazwyczaj wykorzystują baterie, a większość z nich w praktycznych zastosowaniach wykorzystuje akumulatory kwasowo-ołowiowe.
Wprowadzenie do głównych funkcji każdej części:
Ogniwa słoneczne – pochłaniają energię słoneczną i przekształcają energię świetlną w prąd stały.
Kontroler - kontroluje głębokość ładowania i rozładowania akumulatora oraz dostosowuje sygnał sterujący falownika w miarę zmiany obciążenia.
Akumulator--przechowuje energię elektryczną wytwarzaną przez panele słoneczne i, jeśli to konieczne, dostarcza prąd stały do obciążenia.
Falownik — przekształca wejście prądu stałego na moc wyjściową prądu przemiennego.
W porównaniu z tradycyjnymi elektrowniami wielkoskalowymi z przesyłem wysokiego napięcia i na duże odległości, głównymi zaletami niezależnego wytwarzania energii są: mniej inwestycji, szybka budowa, niezawodne zasilanie i niskie koszty eksploatacji. Ważną zaletą elektrowni autonomicznej jest to, że znajduje się ona blisko użytkowników i nie wymaga systemu przesyłu energii elektrycznej wysokiego napięcia, co może znacznie ograniczyć inwestycje w infrastrukturę. Ponadto łatwo jest znaleźć miejsce do zainstalowania małych generatorów, a czas montażu jest bardzo krótki, co również sprzyja zwrotowi inwestycji. Ponieważ straty przesyłowe są znacznie niższe niż w tradycyjnym systemie elektroenergetycznym, koszty operacyjne niezależnego wytwarzania energii są stosunkowo niskie.
Jeśli chodzi o niezawodność zasilania, zalety niezależnego wytwarzania energii są również oczywiste. Istotnym czynnikiem wpływającym na niezawodność dostaw energii elektrycznej są urządzenia przesyłowe i dystrybucyjne wysokiego napięcia w tradycyjnych systemach elektroenergetycznych. Linie i wieże wysokiego napięcia ulegają poważnym uszkodzeniom w wyniku klęsk żywiołowych, takich jak burze, lód i śnieg, a straty mogą sięgać setek miliardów dolarów, a niektórzy użytkownicy mają zapewnione długoterminowe dostawy energii. Przerwano. Nawet latem, kiedy nie ma klęsk żywiołowych, będą przerwy w dostawie prądu spowodowane awariami linii przesyłowych.
Wytwarzanie energii fotowoltaicznej nie wymaga żadnego paliwa, nie zanieczyszcza środowiska i jest idealną odnawialną, czystą energią. Elektrownia fotowoltaiczna nie wymaga dużej powierzchni terenu i może być zainstalowana na dachu lub na zewnętrznej ścianie wieżowca. To najłatwiejszy sposób na niezależne wytwarzanie energii. W sprzęcie fotowoltaicznym nie ma żadnego obrotowego urządzenia mechanicznego ani żadnego urządzenia reagującego chemicznie, a zarządzanie nim jest prostsze niż w przypadku innych metod wytwarzania energii.
Wytwarzanie energii fotowoltaicznej to bezpośrednia konwersja energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną poprzez efekt fotowoltaiczny. Energia słoneczna jest niestabilna. Natężenie promieniowania słonecznego w tym samym miejscu jest zawsze inne w ciągu tego samego dnia. Natężenie promieniowania słonecznego o wschodzie i zachodzie słońca jest znacznie mniejsze niż przed południem. Intensywność promieniowania słonecznego jest różna w różnych porach roku w tym samym miejscu. W regionach położonych na średnich i dużych szerokościach geograficznych intensywność promieniowania słonecznego jest znacznie większa latem niż zimą. Energia słoneczna jest również przerywana, a bezpośrednia energia promieniowania słonecznego zmienia się znacząco wraz ze zmianą dnia i nocy. Na promieniowanie słoneczne duży wpływ mają również takie czynniki, jak klimat, pora roku, dzień i noc. Aby moc elektrowni fotowoltaicznych była stabilna, konieczne jest wyposażenie ich w urządzenia magazynujące energię. Ponadto mocą ogniw słonecznych i urządzeń magazynujących energię jest prąd stały. Aby uzyskać prąd przemienny, system fotowoltaiczny musi być wyposażony w sterownik i falownik. Zalety samodzielnego wytwarzania energii fotowoltaicznej podsumowano w następujący sposób:
1. Odnawialne, nieograniczone zasoby mogą bezpośrednio wytwarzać wysokiej jakości energię elektryczną o idealnych cechach zrównoważonego rozwoju;
2. Żadnych zanieczyszczeń, absolutnie zerowa emisja – żadnych emisji jakichkolwiek materiałów i dźwięków, światła, elektryczności, magnetyzmu i hałasu mechanicznego;
3. Mobilny i elastyczny system wytwarzania energii można w razie potrzeby zintegrować z modułami, które mogą być duże lub małe i łatwe do rozbudowy;
4. Uniwersalność zasobów w zasadzie nie jest ograniczona regionem, ale istnieje różnica między regionami bogatymi i niedostatecznie obfitymi;
5. Wszechstronność i możliwość magazynowania, energia elektryczna może być łatwo przesyłana, wykorzystywana i magazynowana liniami przesyłowymi;
6. Zasoby, wytwarzanie energii i zużycie energii elektrycznej znajdują się na tym samym obszarze, co może znacznie obniżyć koszty inwestycji w sprzęt do zdalnego przesyłu i transformacji energii; okres budowy systemu wytwarzania energii słonecznej jest krótki, ponieważ jest modułowy, można go wykorzystać już przy kilku miliwatach kalkulatorów energii słonecznej. , Elektrownie słoneczne o mocy do kilkudziesięciu megawatów; rozproszone systemy elektroenergetyczne mogą poprawić bezpieczeństwo i niezawodność całego systemu energetycznego, szczególnie w odległych obszarach i obszarach górskich w Chinach, gdzie mieszkańcy żyją w bardzo dużym rozproszeniu i wymagają długich połączeń z siecią. Jest oczywiście ekonomiczną i skuteczną metodą wykorzystania technologii rozproszonego wytwarzania energii do dostarczać prąd mieszkańcom.
Ponadto wytwarzanie energii fotowoltaicznej ma swoje unikalne cechy:
1. Brak ryzyka wyczerpania;
2. Całkowicie czysty (bez zanieczyszczeń, poza akumulatorem);
3. Nieograniczony geograficznym rozmieszczeniem zasobów;
4. Może wytwarzać energię elektryczną w pobliżu miejsca jej wykorzystania;
5. Wysoka jakość energii;
6. Użytkownicy są łatwo akceptowani emocjonalnie
7. Uzyskanie energii zajmuje niewiele czasu;
8. Układ zasilania działa niezawodnie.