Impianto fotovoltaico

Gli impianti fotovoltaici si dividono generalmente in impianti indipendenti, impianti connessi alla rete e impianti ibridi. In base al tipo di applicazione, alla scala di applicazione e al tipo di carico, l'impianto solare fotovoltaico può essere suddiviso in sei tipologie.

introduzione al sistema

In base al tipo di applicazione, alla scala di applicazione e al tipo di carico dell'impianto solare fotovoltaico, il sistema di alimentazione fotovoltaica deve essere suddiviso in modo più dettagliato. Gli impianti fotovoltaici possono inoltre essere suddivisi nelle seguenti sei tipologie: piccolo sistema di alimentazione solare (Small DC); sistema semplice DC (Simple DC); grande sistema di alimentazione solare (Large DC); sistema di alimentazione CA e CC (AC/DC); sistema connesso alla rete (Utility Grid Connect); sistema di alimentazione ibrido (Hybrid); sistema ibrido connesso alla rete. Il principio di funzionamento e le caratteristiche di ciascun sistema sono descritti di seguito.

sistema di alimentazione

Le caratteristiche di un piccolo sistema di alimentazione solare sono la presenza di un solo carico a corrente continua (CC) e la potenza del carico relativamente ridotta, nonché la struttura semplice e la facilità d'uso. I suoi principali utilizzi riguardano sistemi domestici generici, vari prodotti civili a corrente continua (CC) e apparecchiature di intrattenimento correlate. Ad esempio, nella regione occidentale del mio Paese, questo tipo di sistema fotovoltaico è ampiamente utilizzato, con un carico di lampade a corrente continua, che viene utilizzato per risolvere il problema dell'illuminazione domestica in aree prive di elettricità.

Sistema CC

La caratteristica di questo sistema è che il carico nel sistema è un carico a corrente continua (CC) e non vi sono requisiti particolari per la durata di utilizzo del carico. Il carico viene utilizzato principalmente durante il giorno, quindi il sistema non utilizza batterie e non richiede alcun controller. Il sistema ha una struttura semplice e può essere utilizzato direttamente. Il modulo fotovoltaico fornisce energia al carico, eliminando il processo di accumulo e rilascio di energia nella batteria, nonché la perdita di energia nel controller, migliorando l'efficienza di utilizzo dell'energia. È comunemente utilizzato nei sistemi di pompaggio dell'acqua fotovoltaica, in alcune apparecchiature temporanee durante il giorno e in alcune strutture turistiche. La Figura 1 mostra un semplice sistema di pompaggio fotovoltaico a corrente continua. Questo sistema è stato ampiamente utilizzato nei paesi in via di sviluppo dove non è disponibile acqua potabile pura, e ha prodotto buoni benefici sociali.

Sistema di energia solare su larga scala

Rispetto ai due sistemi fotovoltaici sopra menzionati, il sistema fotovoltaico su larga scala alimentato a energia solare è ancora adatto per il sistema di alimentazione a corrente continua, ma questo tipo di sistema fotovoltaico solare di solito ha una potenza di carico elevata. Per garantire un'alimentazione stabile al carico, la sua scala corrispondente è anche grande e deve essere dotato di una serie più ampia di moduli fotovoltaici e di un pacco batteria più grande. Le sue forme di applicazione comuni includono comunicazione, telemetria, alimentazione di apparecchiature di monitoraggio, alimentazione centralizzata in aree rurali, fari di segnalazione, lampioni, ecc. Questa forma è utilizzata in alcune centrali fotovoltaiche rurali costruite in alcune aree senza elettricità nell'ovest del mio paese, e le stazioni base di comunicazione costruite da China Mobile e China Unicom in aree remote senza reti elettriche utilizzano anche questo sistema fotovoltaico per l'alimentazione. Come il progetto della stazione base di comunicazione a Wanjiazhai, Shanxi.

Sistema di alimentazione CA e CC

A differenza dei tre sistemi fotovoltaici sopra descritti, questo sistema fotovoltaico può alimentare contemporaneamente carichi sia in corrente continua che alternata e, rispetto ai tre sistemi precedenti, presenta un numero maggiore di inverter, utilizzati per convertire la corrente continua in corrente alternata per soddisfare le esigenze dei carichi in corrente alternata. Solitamente, il consumo energetico di un sistema di questo tipo è relativamente elevato, quindi anche la scala del sistema è relativamente ampia. Viene utilizzato in alcune stazioni base per telecomunicazioni con carichi sia in corrente alternata che continua e in altri impianti fotovoltaici con carichi sia in corrente alternata che continua.

Sistema connesso alla rete

La caratteristica principale di questo sistema solare fotovoltaico è che la corrente continua generata dal campo fotovoltaico viene convertita in corrente alternata, che soddisfa i requisiti della rete elettrica, tramite l'inverter connesso alla rete e quindi collegata direttamente alla rete. Al di fuori del carico, l'energia in eccesso viene immessa in rete. Nei giorni di pioggia o di notte, quando il campo fotovoltaico non genera elettricità o l'elettricità generata non è in grado di soddisfare la domanda del carico, viene alimentata dalla rete. Poiché l'energia elettrica viene immessa direttamente nella rete elettrica, la configurazione della batteria viene eliminata e il processo di accumulo e rilascio della batteria viene risparmiato. Tuttavia, nel sistema è necessario un inverter dedicato connesso alla rete per garantire che la potenza in uscita soddisfi i requisiti della rete elettrica in termini di tensione, frequenza e altri indicatori. A causa del problema di efficienza dell'inverter, si verificheranno comunque delle perdite di energia. Tali sistemi sono spesso in grado di utilizzare l'alimentazione di rete e un insieme di moduli fotovoltaici in parallelo come fonti di alimentazione per i carichi CA locali. Il tasso di carenza di potenza del carico dell'intero sistema viene ridotto. Inoltre, il sistema fotovoltaico connesso alla rete può svolgere un ruolo nella regolazione dei picchi di potenza per la rete elettrica pubblica. In base alle caratteristiche del sistema connesso alla rete, Soying Electric ha sviluppato con successo diversi anni fa un inverter solare connesso alla rete, specificamente progettato per il riciclaggio dell'energia elettrica con diversi guadagni e perdite. Sono stati compiuti notevoli progressi e sono state superate una serie di difficoltà tecniche nel sistema connesso alla rete.

Sistema di fornitura misto

Oltre al pannello solare fotovoltaico utilizzato in questo impianto, viene utilizzato anche un generatore a olio come fonte di alimentazione di riserva. Lo scopo dell'utilizzo di un sistema di alimentazione ibrido è quello di sfruttare appieno i vantaggi delle diverse tecnologie di generazione di energia ed evitarne i rispettivi svantaggi. Ad esempio, i sistemi fotovoltaici indipendenti sopra menzionati presentano il vantaggio di richiedere una minore manutenzione, mentre lo svantaggio è che la produzione di energia è instabile e dipendente dalle condizioni meteorologiche.

Un sistema di alimentazione ibrido che utilizza una combinazione di generatori diesel e pannelli fotovoltaici può fornire energia indipendente dalle condizioni meteorologiche rispetto a un sistema autonomo monoelettrico.

Sistema di alimentazione misto connesso alla rete

Con lo sviluppo del settore dell'optoelettronica solare, è emerso un sistema di alimentazione ibrido connesso alla rete in grado di utilizzare in modo completo array di moduli fotovoltaici, alimentazione di rete e generatori a olio di riserva. Questo tipo di sistema solitamente integra il controller e l'inverter, utilizzando un chip per controllare completamente il funzionamento dell'intero sistema, utilizzando in modo completo diverse fonti di energia per raggiungere il miglior stato di funzionamento e può anche utilizzare batterie per migliorare ulteriormente il tasso di garanzia dell'alimentazione del carico del sistema, come il sistema di inverter SMD di AES. Il sistema può fornire alimentazione qualificata per carichi locali e può funzionare come un UPS (gruppo di continuità) online. L'alimentazione può anche essere fornita o ottenuta dalla rete. La modalità di funzionamento del sistema è solitamente quella di lavorare in parallelo con l'alimentazione commerciale e l'energia solare. Per il carico locale, se l'energia generata dai moduli fotovoltaici è sufficiente per l'utilizzo del carico, utilizzerà direttamente l'energia generata dai moduli fotovoltaici per soddisfare le esigenze del carico. Se l'energia generata dai moduli fotovoltaici supera la domanda del carico immediato, l'energia in eccesso può anche essere restituita alla rete; Se la potenza generata dai moduli fotovoltaici è insufficiente, l'alimentazione di rete verrà automaticamente attivata e utilizzata per soddisfare la domanda del carico locale. Quando il consumo di energia del carico è inferiore al 60% della capacità di rete nominale dell'inverter SMD, la rete caricherà automaticamente la batteria per garantire che la batteria rimanga in stato di mantenimento per un lungo periodo; in caso di interruzione della rete, ovvero in caso di interruzione dell'alimentazione di rete o di mancanza di alimentazione di rete, il sistema disconnetterà automaticamente l'alimentazione di rete e passerà alla modalità di funzionamento indipendente, e l'alimentazione CA richiesta dal carico sarà fornita dalla batteria e dall'inverter. Una volta che la rete torna alla normalità, ovvero quando la tensione e la frequenza tornano allo stato normale sopra menzionato, il sistema disconnetterà la batteria, passerà alla modalità di connessione alla rete e fornirà energia dalla rete. In alcuni sistemi di alimentazione ibridi connessi alla rete, anche le funzioni di monitoraggio, controllo e acquisizione dati del sistema possono essere integrate nel chip di controllo. I componenti principali di tale sistema sono il controller e l'inverter.

Sistema fotovoltaico fuori rete

Il sistema di generazione di energia fotovoltaica off-grid è un nuovo tipo di fonte di energia che genera elettricità da moduli fotovoltaici, gestisce la carica e la scarica della batteria tramite un controller e fornisce energia elettrica al carico CC o al carico CA tramite un inverter. È ampiamente utilizzato in altopiani, isole, aree montuose remote e operazioni sul campo in ambienti difficili. Può anche essere utilizzato come alimentazione per stazioni base di comunicazione, cassoni pubblicitari, lampioni stradali, ecc. Il sistema di generazione di energia fotovoltaica utilizza energia naturale inesauribile, che può alleviare efficacemente i conflitti di domanda nelle aree con carenza di energia elettrica e risolvere i problemi di vita e di comunicazione nelle aree remote. Migliora l'ambiente ecologico globale e promuove uno sviluppo umano sostenibile.

Funzioni di sistema

I pannelli fotovoltaici sono componenti che generano energia. Il regolatore fotovoltaico regola e controlla l'energia elettrica generata. Da un lato, l'energia regolata viene inviata al carico CC o al carico CA, e dall'altro, l'energia in eccesso viene inviata al pacco batteria per l'accumulo. Quando l'elettricità generata non è sufficiente a soddisfare il fabbisogno del carico, il regolatore invia l'energia della batteria al carico. Dopo che la batteria è completamente carica, il regolatore dovrebbe controllare che non si sovraccarichi. Quando l'energia elettrica immagazzinata nella batteria si scarica, il regolatore dovrebbe controllare che non si scarichi eccessivamente per proteggerla. Quando le prestazioni del regolatore non sono buone, ciò influirà notevolmente sulla durata della batteria e, in definitiva, sull'affidabilità del sistema. Il compito della batteria è quello di immagazzinare energia in modo che il carico possa essere alimentato di notte o nei giorni di pioggia. L'inverter è responsabile della conversione dell'alimentazione CC in alimentazione CA per l'utilizzo da parte dei carichi CA.