Объяснение автономных систем солнечной энергии

Автономная солнечная энергетическая система использует солнечные панели для преобразования солнечной энергии в электрическую, когда есть свет, подавая питание на нагрузку через контроллер солнечной зарядки/разрядки и одновременно заряжая аккумулятор; в пасмурную погоду или при отсутствии света нагрузка постоянного тока питается от аккумуляторной батареи через контроллер заряда/разряда солнечной батареи, в то время как батарея должна подавать питание непосредственно на независимый инвертор, который преобразуется в мощность переменного тока для питания переменного тока. нагрузка через независимый инвертор.

Автономные солнечные энергетические системы широко используются в отдаленных горных районах, районах без электричества, на островах, в базовых станциях связи и других приложениях. Система обычно состоит из солнечной энергии

Принцип выработки электроэнергии

При попадании солнечного света на полупроводниковый pn-переход образуется новая пара дырка-электрон, и под действием электрического поля pn-перехода дырки перетекают из n-зоны в p-зону, а электроны перетекают из p-зоны. зоны в n-зону, образуя электрический ток при включении цепи. Это принцип работы солнечной батареи с фотоэлектрическим эффектом.

 Существует два способа выработки электроэнергии из солнечной энергии: один — метод преобразования света в тепловую энергию, а другой — метод прямого преобразования света в электричество.

(1) Метод фототермоэлектрического преобразования вырабатывает электроэнергию, используя тепловую энергию, вырабатываемую солнечным излучением, как правило, путем преобразования поглощенной тепловой энергии солнечных коллекторов в пар из рабочей массы, который затем приводит в действие турбину для выработки электроэнергии. Первый процесс представляет собой процесс фототермического преобразования; последний процесс представляет собой процесс термоэлектрического преобразования.

(2) Прямое преобразование света в электричество - это использование фотоэлектрического эффекта, энергия солнечного излучения непосредственно в электричество, преобразование света в электричество, основным устройством является солнечный элемент. Солнечная батарея — это устройство, которое преобразует солнечную энергию непосредственно в электрическую благодаря фотогальваническому эффекту. Это полупроводниковый фотодиод, и когда солнечный свет падает на фотодиод, фотодиод преобразует световую энергию солнца в электрическую энергию и производит электрический ток. Когда много элементов соединены последовательно или параллельно, они могут стать массивом солнечных элементов с относительно большой выходной мощностью.

Установочные факторы

Факторы, которые следует учитывать при проектировании солнечной электростанции.

1. Где будет использоваться система солнечной энергии? Какова дневная радиация в этом месте?

2. Какова мощность нагрузки системы?

3. Какое выходное напряжение системы, постоянное или переменное?

4. Сколько часов в день должна работать система?

5. Сколько дней система должна непрерывно питаться, если нет дневного света в дождливую погоду?

6. Какая нагрузка, чисто резистивная, емкостная или индуктивная, и каков пусковой ток?

Параметрфакторы

Модули солнечных батарей

Модуль солнечных батарей является основной частью автономной солнечной энергосистемы и наиболее ценным компонентом системы, его роль заключается в передаче солнечного излучения.

Энергия преобразуется в энергию постоянного тока. в зависимости от требований пользователя к мощности и напряжению, солнечные модули могут быть изготовлены для индивидуального использования или несколько солнечных модулей могут быть соединены последовательно (для удовлетворения требований по напряжению) и параллельно (для удовлетворения требований по току) для формирования массива источника питания для обеспечивают большую электрическую мощность. Солнечные модули характеризуются высоким отношением площади к мощности, длительным сроком службы и высокой надежностью, при этом выходная мощность обычно снижается не более чем на 20 процентов в течение 20-летнего срока службы. При изменении температуры ток, напряжение и мощность модулей также будут меняться, поэтому модули должны проектироваться последовательно с учетом отрицательного температурного коэффициента напряжения.

Солнечные контроллеры заряда и разряда

Контроллер заряда и разряда солнечной батареи, также известный как «фотоэлектрический контроллер», предназначен для регулирования и контроля электрической энергии, вырабатываемой солнечными модулями, для максимального заряда батареи и защиты батареи от перезарядки и перезарядки. разрядка. В местах, где есть большая разница температур, контроллер PV должен иметь функцию температурной компенсации. В зависимости от уровня постоянного напряжения системы и мощности модуля солнечной батареи для настройки соответствующего контроллера PV, обычный контроллер PV имеет различные уровни напряжения постоянного тока 12 В, 24 В, 48 В, 110 В, 220 В.

Аккумуляторы

Его основная задача – накапливать энергию, чтобы обеспечить питание нагрузки ночью или в дождливые дни. Количество батарей, подключенных последовательно и параллельно, можно настроить в соответствии с требованиями уровня постоянного напряжения системы. При последовательном и параллельном соединении аккумуляторов следует соблюдать одинаковую спецификацию, одного производителя, одну партию и принцип одновременной установки и использования.

Автономные инверторы

Автономный инвертор является одним из основных компонентов автономной солнечной энергосистемы и отвечает за преобразование мощности постоянного тока в мощность переменного тока для использования нагрузками переменного тока. Для повышения общей производительности фотоэлектрической системы производства электроэнергии и обеспечения долгосрочной стабильной работы электростанции очень важны показатели производительности инвертора. Выбор инвертора основывается на характеристиках нагрузки (например, резистивная, индуктивная или емкостная) и величине мощности нагрузки.

Преимущества

По сравнению с обычно используемой системой выработки тепловой энергии, преимущества солнечной фотоэлектрической выработки электроэнергии в основном отражаются в

1, нет опасности истощения.

2, безопасный и надежный, без шума, без выбросов загрязняющих веществ снаружи, чистый (без опасности для населения).

3, не ограничены географическим распределением ресурсов и могут использовать в своих интересах здания крыш.

4, нет необходимости потреблять топливо и устанавливать линии электропередачи для выработки электроэнергии на месте.

5, высокое качество энергии.

6. Короткий срок строительства и короткие затраты времени на получение энергии.

Недостатки

1, прерывистая и случайная в наземном применении, выработка электроэнергии связана с климатическими условиями, ночью или в дождливые дни она не может или редко вырабатывает энергию.

2, плотность энергии низкая, при стандартных условиях интенсивность солнечного излучения, поступающего на землю, составляет 1000 Вт/м^2. при использовании в больших размерах он должен занимать большую площадь.

3, цена по-прежнему относительно высока, в 3-15 раз выше, чем при обычном производстве электроэнергии, а первоначальные инвестиции высоки.

Системные приложения

I. Источники солнечной энергии для пользователей: (1) небольшой источник питания мощностью 10-100 Вт, используемый в отдаленных районах без электричества, таких как плато, острова, пастбищные районы, пограничные посты и другие источники энергии для военных и гражданских нужд, такие как освещение, телевизор, магнитофон и т. д.; (2) 3-5Система выработки электроэнергии на крыше, подключенная к сети, семейства кВт; (3) фотоэлектрический водяной насос: для питья и орошения глубоких колодцев в районах без электричества. Во-вторых, область транспорта, такая как маяки, дорожные/железнодорожные сигналы, дорожные предупреждающие/вывесочные огни, уличные фонари Юй Сян, высотные огни препятствий, автомобильные/железнодорожные беспроводные телефонные будки, автономный источник питания для смены дороги и т. д. В-третьих, поле связи/коммуникации: солнечная необслуживаемая микроволновая ретрансляционная станция, станция технического обслуживания оптического кабеля, система электропитания вещания/связи/пейджинговой связи; сельская телефонная фотоэлектрическая система, небольшая машина связи, солдатский источник питания GPS и т. Д. Четыре, нефтяная, морская, метеорологическая область: нефтепроводы и ворота резервуара, катодная защита, солнечная энергетическая система, срок службы нефтяной буровой платформы и аварийное электроснабжение, морское оборудование для обнаружения, оборудование для метеорологических / гидрологических наблюдений и т. д. V. Электропитание бытовых ламп и фонарей: таких как садовые лампы, уличные фонари, переносные лампы, лампы для кемпинга, походные лампы, лампы для рыбалки, черные фонари, лампы для резки резины, энергосберегающие лампы и т. д. В-шестых, фотоэлектрическая электростанция: независимая фотоэлектрическая электростанция мощностью 10 кВт -50 МВт, дополнительная электростанция с декорациями (дрова), различные зарядные станции для крупных парковок и т. д. создание будущего крупных зданий для достижения энергетической самодостаточности, является основным направлением будущего развития. Во-вторых, другие области включают: (1) и автомобильную поддержку: солнечные автомобили / электромобили, оборудование для зарядки аккумуляторов, автомобильное кондиционирование воздуха, вентиляторы, коробки для холодных напитков и т. Д .; (2) система регенеративного производства электроэнергии на основе солнечного водорода и топливных элементов; (3) электропитание оборудования для опреснения морской воды; (4) спутник, космический корабль, космическая солнечная электростанция и т. д.