Hệ thống quang điện

Hệ thống quang điện nói chung được chia thành hệ thống độc lập, hệ thống kết nối lưới điện và hệ thống lai. Theo hình thức ứng dụng, quy mô ứng dụng và loại tải của hệ thống quang điện mặt trời có thể chia thành sáu loại.

giới thiệu hệ thống

Theo mẫu đơn xin cấp điện, quy mô ứng dụng và loại tải của hệ thống điện mặt trời quang điện, hệ thống cung cấp điện quang điện nên được chia thành chi tiết hơn. Hệ thống điện quang điện cũng có thể được chia thành sáu loại sau: hệ thống cung cấp điện mặt trời nhỏ (Small DC); hệ thống DC đơn giản (Simple DC); hệ thống cung cấp điện mặt trời lớn (Large DC); hệ thống cung cấp điện AC và DC (AC/DC); hệ thống kết nối lưới (Utility Grid Connect); hệ thống cung cấp điện lai (Hybrid); hệ thống lai kết nối lưới. Nguyên lý hoạt động và đặc điểm của từng hệ thống được mô tả dưới đây.

hệ thống cung cấp điện

Đặc điểm của hệ thống cung cấp điện mặt trời nhỏ là chỉ có tải DC trong hệ thống và công suất tải tương đối nhỏ, toàn bộ hệ thống có cấu trúc đơn giản và dễ vận hành. Công dụng chính của nó là hệ thống gia dụng chung, các sản phẩm DC dân dụng khác nhau và các thiết bị giải trí liên quan. Ví dụ, ở khu vực phía tây của đất nước tôi, loại hệ thống quang điện này đã được sử dụng rộng rãi và tải là đèn DC, được sử dụng để giải quyết vấn đề chiếu sáng gia dụng ở những khu vực không có điện.

Hệ thống DC

Đặc điểm của hệ thống này là tải trong hệ thống là tải DC và không có yêu cầu đặc biệt nào về thời gian sử dụng của tải. Tải chủ yếu được sử dụng vào ban ngày, do đó không sử dụng pin trong hệ thống và không cần bộ điều khiển. Hệ thống có cấu trúc đơn giản và có thể sử dụng trực tiếp. Mô-đun quang điện cung cấp điện cho tải, loại bỏ quá trình lưu trữ và giải phóng năng lượng trong pin, cũng như tổn thất năng lượng trong bộ điều khiển và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống bơm nước PV, một số thiết bị tạm thời cấp điện vào ban ngày và một số cơ sở du lịch. Hình 1 cho thấy một hệ thống bơm PV DC đơn giản. Hệ thống này đã được sử dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển, nơi không có nước máy tinh khiết để uống và đã mang lại lợi ích xã hội tốt.

Hệ thống điện mặt trời quy mô lớn

So với hai hệ thống quang điện trên, hệ thống quang điện mặt trời quy mô lớn vẫn phù hợp với hệ thống điện DC, nhưng loại hệ thống quang điện mặt trời này thường có công suất tải lớn. Để đảm bảo cung cấp điện ổn định cho tải, quy mô hệ thống tương ứng cũng lớn và cần được trang bị một mảng lớn hơn các mô-đun quang điện và một bộ pin lớn hơn. Các hình thức ứng dụng phổ biến của nó bao gồm truyền thông, đo từ xa, cung cấp điện cho thiết bị giám sát, cung cấp điện tập trung ở các vùng nông thôn, đèn hiệu, đèn đường, v.v. Hình thức này được sử dụng trong một số nhà máy điện quang điện nông thôn được xây dựng ở một số khu vực không có điện ở phía tây đất nước tôi và các trạm gốc truyền thông do China Mobile và China Unicom xây dựng ở các vùng xa xôi không có lưới điện cũng sử dụng hệ thống quang điện này để cung cấp điện. Chẳng hạn như dự án trạm gốc truyền thông ở Wanjiazhai, Sơn Tây.

Hệ thống cung cấp điện AC và DC

Khác với ba hệ thống quang điện mặt trời trên, hệ thống quang điện này có thể cung cấp điện cho cả tải DC và AC cùng một lúc, và có nhiều bộ biến tần hơn ba hệ thống trên về mặt cấu trúc hệ thống, được sử dụng để chuyển đổi điện DC thành điện AC để đáp ứng nhu cầu của yêu cầu tải AC. Thông thường, mức tiêu thụ điện tải của một hệ thống như vậy cũng tương đối lớn, vì vậy quy mô của hệ thống cũng tương đối lớn. Nó được sử dụng trong một số trạm gốc truyền thông có cả tải AC và DC và các nhà máy điện quang điện khác có tải AC và DC.

Hệ thống kết nối lưới điện

Đặc điểm lớn nhất của hệ thống quang điện mặt trời này là dòng điện một chiều do mảng quang điện tạo ra được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều đáp ứng các yêu cầu của lưới điện thông qua bộ biến tần kết nối lưới điện và sau đó được kết nối trực tiếp với mạng lưới điện. Bên ngoài tải, công suất dư thừa được đưa trở lại lưới điện. Vào những ngày mưa hoặc ban đêm, khi mảng quang điện không tạo ra điện hoặc điện tạo ra không đáp ứng được nhu cầu của tải, thì lưới điện sẽ cung cấp điện cho nó. Vì năng lượng điện được đưa trực tiếp vào lưới điện nên cấu hình của pin được bỏ qua và quá trình lưu trữ và giải phóng pin được lưu lại. Tuy nhiên, cần có một bộ biến tần kết nối lưới điện chuyên dụng trong hệ thống để đảm bảo rằng công suất đầu ra đáp ứng các yêu cầu của điện lưới về điện áp, tần số và các chỉ số khác. Do vấn đề về hiệu suất của bộ biến tần, vẫn sẽ có một số tổn thất năng lượng. Các hệ thống như vậy thường có thể sử dụng nguồn điện tiện ích và một mảng các mô-đun quang điện mặt trời song song làm nguồn điện cho các tải AC cục bộ. Tỷ lệ thiếu hụt công suất tải của toàn bộ hệ thống được giảm xuống. Hơn nữa, hệ thống PV kết nối lưới có thể đóng vai trò trong việc điều chỉnh đỉnh cho lưới điện công cộng. Theo đặc điểm của hệ thống kết nối lưới điện, Soying Electric đã phát triển thành công một bộ biến tần kết nối lưới điện mặt trời cách đây vài năm, được thiết kế chuyên dụng để tái chế năng lượng điện với nhiều mức tăng và giảm khác nhau. Đã đạt được tiến bộ lớn và một loạt các khó khăn về mặt kỹ thuật đã được khắc phục trên hệ thống kết nối lưới điện.

Hệ thống cung cấp hỗn hợp

Ngoài mảng mô-đun quang điện mặt trời được sử dụng trong hệ thống quang điện mặt trời này, máy phát điện dầu cũng được sử dụng làm nguồn điện dự phòng. Mục đích của việc sử dụng hệ thống cung cấp điện lai là tận dụng toàn diện các ưu điểm của các công nghệ phát điện khác nhau và tránh các nhược điểm tương ứng của chúng. Ví dụ, ưu điểm của các hệ thống quang điện độc lập nêu trên là ít bảo trì hơn và nhược điểm là đầu ra năng lượng phụ thuộc vào thời tiết và không ổn định.

Hệ thống cung cấp điện kết hợp sử dụng máy phát điện diesel và tấm pin quang điện có thể cung cấp năng lượng không phụ thuộc vào thời tiết so với hệ thống độc lập chỉ có một nguồn năng lượng.

Hệ thống cung cấp hỗn hợp lưới điện

Với sự phát triển của ngành công nghiệp quang điện tử mặt trời, một hệ thống cung cấp điện lai kết nối lưới có thể sử dụng toàn diện các mảng mô-đun quang điện mặt trời, nguồn điện tiện ích và máy phát điện dầu dự phòng đã xuất hiện. Loại hệ thống này thường tích hợp bộ điều khiển và biến tần, sử dụng chip máy tính để kiểm soát hoàn toàn hoạt động của toàn bộ hệ thống, sử dụng toàn diện các nguồn năng lượng khác nhau để đạt được trạng thái làm việc tốt nhất và cũng có thể sử dụng pin để cải thiện hơn nữa tỷ lệ đảm bảo cung cấp điện cho tải của hệ thống, chẳng hạn như hệ thống biến tần SMD của AES. Hệ thống có thể cung cấp điện đủ tiêu chuẩn cho các tải cục bộ và có thể hoạt động như một UPS (Bộ nguồn liên tục) trực tuyến. Điện cũng có thể được cung cấp cho hoặc lấy từ lưới điện. Chế độ làm việc của hệ thống thường là hoạt động song song với điện thương mại và điện mặt trời. Đối với tải cục bộ, nếu điện do các mô-đun quang điện tạo ra đủ để tải sử dụng, thì sẽ sử dụng trực tiếp điện do các mô-đun quang điện tạo ra để cung cấp cho nhu cầu của tải. Nếu công suất do các mô-đun quang điện tạo ra vượt quá nhu cầu của tải trực tiếp, công suất dư thừa cũng có thể được trả lại lưới điện; nếu công suất do các mô-đun quang điện tạo ra không đủ, nguồn điện lưới sẽ tự động được bật và nguồn điện lưới sẽ được sử dụng để cung cấp nhu cầu của tải cục bộ. Khi mức tiêu thụ điện của tải nhỏ hơn 60% công suất lưới điện định mức của biến tần SMD, nguồn điện lưới sẽ tự động sạc pin để đảm bảo pin ở trạng thái nổi trong thời gian dài; nếu nguồn điện lưới bị hỏng, tức là nguồn điện lưới bị mất hoặc nguồn điện lưới Nếu chất lượng không đạt tiêu chuẩn, hệ thống sẽ tự động ngắt nguồn điện lưới và chuyển sang chế độ làm việc độc lập, và nguồn điện xoay chiều mà tải yêu cầu sẽ được cung cấp bởi pin và biến tần. Khi nguồn điện lưới trở lại bình thường, tức là điện áp và tần số trở lại trạng thái bình thường đã đề cập ở trên, hệ thống sẽ ngắt pin, chuyển sang chế độ kết nối lưới điện và cung cấp điện từ nguồn điện lưới. Trong một số hệ thống cung cấp điện lai kết nối lưới, chức năng giám sát hệ thống, điều khiển và thu thập dữ liệu cũng có thể được tích hợp vào chip điều khiển. Các thành phần cốt lõi của hệ thống như vậy là bộ điều khiển và biến tần.

Hệ thống quang điện ngoài lưới điện

Hệ thống phát điện quang điện ngoài lưới là một loại nguồn điện mới tạo ra điện từ các mô-đun quang điện, quản lý việc sạc và xả pin thông qua bộ điều khiển và cung cấp năng lượng điện cho tải DC hoặc cho tải AC thông qua bộ biến tần. Nó được sử dụng rộng rãi ở các cao nguyên, đảo, vùng núi xa xôi và các hoạt động thực địa có môi trường khắc nghiệt. Nó cũng có thể được sử dụng làm nguồn điện cho các trạm gốc truyền thông, hộp đèn quảng cáo, đèn đường, v.v. Hệ thống phát điện quang điện sử dụng năng lượng tự nhiên vô tận, có thể làm giảm hiệu quả xung đột nhu cầu ở những khu vực thiếu điện và giải quyết các vấn đề về cuộc sống và thông tin liên lạc ở những vùng xa xôi. Cải thiện môi trường sinh thái toàn cầu và thúc đẩy phát triển bền vững của con người.

Chức năng hệ thống

Tấm pin quang điện là thành phần tạo ra điện. Bộ điều khiển quang điện điều chỉnh và kiểm soát năng lượng điện được tạo ra. Một mặt, năng lượng được điều chỉnh được gửi đến tải DC hoặc tải AC, mặt khác, năng lượng dư thừa được gửi đến bộ pin để lưu trữ. Khi điện được tạo ra không đáp ứng được nhu cầu của tải Khi bộ điều khiển gửi điện của pin đến tải. Sau khi pin được sạc đầy, bộ điều khiển phải kiểm soát pin không được sạc quá mức. Khi năng lượng điện được lưu trữ trong pin bị xả, bộ điều khiển phải kiểm soát pin không được xả quá mức để bảo vệ pin. Khi hiệu suất của bộ điều khiển không tốt, nó sẽ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của pin và cuối cùng ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống. Nhiệm vụ của pin là lưu trữ năng lượng để tải có thể được cấp điện vào ban đêm hoặc trong những ngày mưa. Bộ biến tần có nhiệm vụ chuyển đổi điện DC thành điện AC để sử dụng cho các tải AC.