Το φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εκτός δικτύου δεν εξαρτάται από το ηλεκτρικό δίκτυο και λειτουργεί ανεξάρτητα και χρησιμοποιείται ευρέως σε απομακρυσμένες ορεινές περιοχές, περιοχές χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα, νησιά, σταθμούς βάσης επικοινωνιών και φώτα δρόμου και άλλες εφαρμογές, χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας για την επίλυση των αναγκών των κατοίκων σε περιοχές χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα, έλλειψη ηλεκτρικής ενέργειας και ασταθή ηλεκτρική ενέργεια, σχολεία ή μικρά εργοστάσια για διαβίωση και εργασία με ηλεκτρικό ρεύμα. Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας με τα πλεονεκτήματα της οικονομικής, καθαρής, περιβαλλοντικής προστασίας, χωρίς θόρυβο μπορεί να αντικαταστήσει εν μέρει ή πλήρως το ντίζελ. Η λειτουργία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της γεννήτριας.

1 Ταξινόμηση και σύνθεση φωτοβολταϊκών συστημάτων παραγωγής ενέργειας εκτός δικτύου
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ενέργειας από εκτός δικτύου ταξινομούνται γενικά σε μικρά συστήματα DC, μικρά και μεσαία συστήματα παραγωγής ενέργειας από εκτός δικτύου και μεγάλα συστήματα παραγωγής ενέργειας από εκτός δικτύου. Τα μικρά συστήματα DC εξυπηρετούν κυρίως τις πιο βασικές ανάγκες φωτισμού σε περιοχές χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Τα μικρά και μεσαία συστήματα αυτόνομου δικτύου εξυπηρετούν κυρίως τις ανάγκες ηλεκτρικής ενέργειας οικογενειών, σχολείων και μικρών εργοστασίων. Τα μεγάλα συστήματα αυτόνομου δικτύου εξυπηρετούν κυρίως τις ανάγκες ηλεκτρικής ενέργειας ολόκληρων χωριών και νησιών και πλέον ανήκουν στην κατηγορία των συστημάτων μικροδικτύου.
Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας εκτός δικτύου αποτελείται γενικά από φωτοβολταϊκές συστοιχίες που αποτελούνται από ηλιακές μονάδες, ηλιακούς ελεγκτές, μετατροπείς, συστοιχίες μπαταριών, φορτία κ.λπ.
Η φωτοβολταϊκή συστοιχία μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια όταν υπάρχει φως και παρέχει ισχύ στο φορτίο μέσω του ηλιακού ελεγκτή και του μετατροπέα (ή της μηχανής αντίστροφου ελέγχου), ενώ φορτίζει την μπαταρία. Όταν δεν υπάρχει φως, η μπαταρία παρέχει ισχύ στο φορτίο AC μέσω του μετατροπέα.
2 Κύριος εξοπλισμός συστήματος παραγωγής ενέργειας από φωτοβολταϊκά εκτός δικτύου
01. Ενότητες
Η φωτοβολταϊκή μονάδα είναι ένα σημαντικό μέρος του φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας εκτός δικτύου, του οποίου ο ρόλος είναι να μετατρέπει την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια συνεχούς ρεύματος. Τα χαρακτηριστικά ακτινοβολίας και τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας είναι τα δύο κύρια στοιχεία που επηρεάζουν την απόδοση της μονάδας.
02、Μετατροπέας
Ο μετατροπέας είναι μια συσκευή που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα (DC) σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) για να καλύψει τις ανάγκες ισχύος των φορτίων AC.
Σύμφωνα με την κυματομορφή εξόδου, οι μετατροπείς μπορούν να χωριστούν σε τετραγωνικούς, βηματικούς και ημιτονοειδείς. Οι ημιτονοειδείς μετατροπείς χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση, χαμηλές αρμονικές, μπορούν να εφαρμοστούν σε όλους τους τύπους φορτίων και έχουν ισχυρή φέρουσα ικανότητα για επαγωγικά ή χωρητικά φορτία.
03, Ελεγκτής
Η κύρια λειτουργία του φωτοβολταϊκού ελεγκτή είναι η ρύθμιση και ο έλεγχος της ισχύος DC που εκπέμπεται από τις φωτοβολταϊκές μονάδες και η έξυπνη διαχείριση της φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας. Τα συστήματα αυτόνομου δικτύου πρέπει να διαμορφώνονται σύμφωνα με το επίπεδο τάσης DC του συστήματος και την ισχύ του συστήματος με τις κατάλληλες προδιαγραφές του φωτοβολταϊκού ελεγκτή. Ο φωτοβολταϊκός ελεγκτής διαιρείται σε τύπο PWM και τύπο MPPT, που διατίθενται συνήθως σε διαφορετικά επίπεδα τάσης DC12V, 24V και 48V.
04, Μπαταρία
Η μπαταρία είναι η συσκευή αποθήκευσης ενέργειας του συστήματος παραγωγής ενέργειας και ο ρόλος της είναι να αποθηκεύει την ηλεκτρική ενέργεια που εκπέμπεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα για την παροχή ισχύος στο φορτίο κατά την κατανάλωση ενέργειας.
05、Παρακολούθηση
3 λεπτομέρειες σχεδιασμού και επιλογής συστήματος: αρχές σχεδιασμού: να διασφαλιστεί ότι το φορτίο πρέπει να πληροί τις προϋποθέσεις ηλεκτρικής ενέργειας, με ελάχιστη χωρητικότητα φωτοβολταϊκών μονάδων και μπαταριών, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η επένδυση.
01, Σχεδιασμός φωτοβολταϊκής μονάδας
Τύπος αναφοράς: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) τύπος: P0 – η μέγιστη ισχύς της μονάδας ηλιακού στοιχείου, μονάδα Wp· P – η ισχύς του φορτίου, μονάδα W· t – οι ημερήσιες ώρες κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας του φορτίου, μονάδα H· η1 – η απόδοση του συστήματος· T – οι τοπικές μέσες ημερήσιες ώρες αιχμής ηλιοφάνειας, μονάδα HQ- – ο συντελεστής πλεονάσματος συνεχούς νεφελώδους περιόδου (γενικά 1,2 έως 2)
02, Σχεδιασμός φωτοβολταϊκού ελεγκτή
Τύπος αναφοράς: I = P0 / V
Όπου: I – Ρεύμα ελέγχου φωτοβολταϊκού ελεγκτή, μονάδα A· P0 – η μέγιστη ισχύς της μονάδας ηλιακού στοιχείου, μονάδα Wp· V – η ονομαστική τάση της μπαταρίας, μονάδα V ★ Σημείωση: Σε περιοχές με μεγάλο υψόμετρο, ο φωτοβολταϊκός ελεγκτής πρέπει να διευρύνει ένα συγκεκριμένο περιθώριο και να μειώσει την χωρητικότητα χρήσης.
03, Μετατροπέας εκτός δικτύου
Τύπος αναφοράς: Pn=(P*Q)/Cosθ Στον τύπο: Pn – η χωρητικότητα του μετατροπέα, μονάδα VA· P – η ισχύς του φορτίου, μονάδα W· Cosθ – ο συντελεστής ισχύος του μετατροπέα (γενικά 0,8)· Q – ο συντελεστής περιθωρίου που απαιτείται για τον μετατροπέα (γενικά επιλέγεται από 1 έως 5). ★Σημείωση: α. Διαφορετικά φορτία (ωμικά, επαγωγικά, χωρητικά) έχουν διαφορετικά ρεύματα εκκίνησης και διαφορετικούς συντελεστές περιθωρίου. β. Σε περιοχές με μεγάλο υψόμετρο, ο μετατροπέας πρέπει να διευρύνει ένα συγκεκριμένο περιθώριο και να μειώσει την χωρητικότητα χρήσης.
04, Μπαταρία μολύβδου-οξέος
Τύπος αναφοράς: C = P × t × T / (V × K × η2) τύπος: C – η χωρητικότητα της μπαταρίας, μονάδα Ah· P – η ισχύς του φορτίου, μονάδα W· t – οι ημερήσιες ώρες κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας του φορτίου, μονάδα H· V – η ονομαστική τάση της μπαταρίας, μονάδα V· K – ο συντελεστής εκφόρτισης της μπαταρίας, λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση της μπαταρίας, το βάθος εκφόρτισης, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τους παράγοντες που την επηρεάζουν, που γενικά λαμβάνεται από 0,4 έως 0,7· η2 – απόδοση του μετατροπέα· T – ο αριθμός των διαδοχικών ημερών με συννεφιά.
04, Μπαταρία ιόντων λιθίου
Τύπος αναφοράς: C = P × t × T / (K × η2)
Όπου: C – η χωρητικότητα της μπαταρίας, μονάδα kWh· P – η ισχύς του φορτίου, μονάδα W· t – ο αριθμός ωρών ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει το φορτίο ανά ημέρα, μονάδα H· K – ο συντελεστής εκφόρτισης της μπαταρίας, λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση της μπαταρίας, το βάθος εκφόρτισης, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τους παράγοντες που την επηρεάζουν, που γενικά λαμβάνεται από 0,8 έως 0,9· η2 – η απόδοση του μετατροπέα· T – ο αριθμός των διαδοχικών ημερών με συννεφιά. Περίπτωση Σχεδιασμού
Ένας υφιστάμενος πελάτης πρέπει να σχεδιάσει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές μέσες ημερήσιες ώρες αιχμής ηλιοφάνειας σύμφωνα με 3 ώρες, η ισχύς όλων των λαμπτήρων φθορισμού είναι κοντά στα 5KW και χρησιμοποιούνται για 4 ώρες την ημέρα, και οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος υπολογίζονται σύμφωνα με 2 ημέρες συνεχόμενων συννεφιασμένων ημερών. Υπολογίστε τη διαμόρφωση αυτού του συστήματος.