1. Cấu tạo và nguyên lý của hệ thống quang điện mặt trời
Một hệ thống quang điện mặt trời bao gồm ba phần sau: các thành phần pin mặt trời; bộ điều khiển sạc và xả, bộ biến tần, dụng cụ kiểm tra, giám sát máy tính và các thiết bị điện tử công suất khác; và pin hoặc thiết bị lưu trữ năng lượng và phát điện phụ trợ khác.
Hệ thống quang điện mặt trời có các đặc điểm sau:
- Không có bộ phận quay, không gây tiếng ồn;
- Không gây ô nhiễm không khí và không xả nước thải;
- Không cần quá trình đốt cháy, không cần nhiên liệu;
- Bảo trì đơn giản và chi phí bảo trì thấp;
- Độ tin cậy và ổn định hoạt động tốt;
- Là thành phần quan trọng, pin mặt trời có tuổi thọ cao và tuổi thọ của pin mặt trời silicon tinh thể có thể lên tới hơn 25 năm;
Việc phát điện có thể dễ dàng được mở rộng quy mô khi cần thiết.
Hệ thống quang điện được sử dụng rộng rãi. Các hình thức cơ bản của ứng dụng hệ thống quang điện có thể được chia thành hai loại: hệ thống phát điện độc lập và hệ thống phát điện nối lưới. Các lĩnh vực ứng dụng chính chủ yếu là máy bay vũ trụ, hệ thống thông tin liên lạc, trạm chuyển tiếp vi sóng, bàn xoay vi sai TV, máy bơm nước quang điện và cung cấp điện gia đình ở những khu vực không có điện. Với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu phát triển bền vững của nền kinh tế thế giới, các nước phát triển đã bắt đầu đẩy mạnh sản xuất điện quang điện nối lưới đô thị theo quy hoạch, chủ yếu xây dựng hệ thống phát điện quang điện trên mái nhà hộ gia đình và quy mô lớn tập trung cấp MW. hệ thống phát điện nối lưới. Đồng thời, việc ứng dụng hệ thống quang điện mặt trời được đẩy mạnh mạnh mẽ trong giao thông và chiếu sáng đô thị.
Hệ thống quang điện có quy mô và hình thức ứng dụng khác nhau. Ví dụ: quy mô hệ thống trải rộng trên phạm vi rộng, từ đèn sân vườn năng lượng mặt trời 0,3 đến 2W cho đến các trạm quang điện mặt trời cấp MW, chẳng hạn như thiết bị phát điện trên mái nhà hộ gia đình 3,75kWp và dự án Đôn Hoàng 10MW. Các hình thức ứng dụng của nó cũng rất đa dạng và có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như ứng dụng gia đình, giao thông, thông tin liên lạc và không gian. Mặc dù các hệ thống quang điện có kích thước khác nhau nhưng thành phần và nguyên lý hoạt động của chúng về cơ bản là giống nhau. Hình 4-1 là sơ đồ của một hệ thống quang điện điển hình cung cấp cho tải DC. Nó chứa một số thành phần chính trong hệ thống quang điện:
Mảng mô-đun quang điện: Bao gồm các phần tử pin mặt trời (còn gọi là mô-đun tế bào quang điện) được kết nối nối tiếp và song song theo yêu cầu hệ thống. Nó chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện dưới ánh sáng mặt trời. Nó là thành phần cốt lõi của hệ thống quang điện mặt trời.
Pin: Lưu trữ năng lượng điện được tạo ra bởi các thành phần pin mặt trời. Khi ánh sáng không đủ hoặc vào ban đêm, hoặc nhu cầu tải lớn hơn năng lượng do các thành phần pin mặt trời tạo ra, năng lượng điện tích trữ sẽ được giải phóng để đáp ứng nhu cầu năng lượng của phụ tải. Nó là pin lưu trữ của hệ thống quang điện mặt trời. các bộ phận chức năng. Hiện nay, pin axit chì được sử dụng phổ biến trong các hệ thống quang điện mặt trời. Đối với các hệ thống có yêu cầu cao hơn, người ta thường sử dụng pin axit chì kín được điều chỉnh bằng van xả sâu, pin axit chì hấp thụ chất lỏng phóng điện sâu, v.v.
Bộ điều khiển: Nó quy định và kiểm soát các điều kiện sạc và xả của pin, đồng thời điều khiển công suất đầu ra của các bộ phận pin mặt trời và pin tới phụ tải theo nhu cầu điện năng của phụ tải. Đây là phần điều khiển cốt lõi của toàn bộ hệ thống. Với sự phát triển của ngành công nghiệp quang điện mặt trời, chức năng của bộ điều khiển ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn và có xu hướng tích hợp bộ phận điều khiển, biến tần và hệ thống giám sát truyền thống. Ví dụ: bộ điều khiển dòng SPP và SMD của AES tích hợp ba chức năng trên.
Biến tần: Trong hệ thống cung cấp năng lượng quang điện mặt trời, nếu có tải AC thì phải sử dụng thiết bị biến tần để chuyển đổi nguồn DC do các bộ phận pin mặt trời tạo ra hoặc nguồn DC do pin giải phóng thành nguồn AC theo yêu cầu của trọng tải.
Nguyên lý làm việc cơ bản của hệ thống cung cấp năng lượng quang điện mặt trời là sạc pin bằng năng lượng điện do các thành phần pin mặt trời tạo ra dưới sự chiếu xạ của mặt trời hoặc cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải khi nhu cầu phụ tải được đáp ứng. Nếu không đủ nắng hoặc vào ban đêm Ắc quy sẽ cấp nguồn cho tải DC dưới sự điều khiển của bộ điều khiển. Đối với hệ thống quang điện có tải AC, cần thêm bộ biến tần để chuyển đổi nguồn DC thành nguồn AC. Các ứng dụng của hệ thống quang điện có nhiều dạng, nhưng các nguyên tắc cơ bản vẫn giống nhau. Đối với các loại hệ thống quang điện khác, chỉ có cơ chế điều khiển và các thành phần hệ thống là khác nhau tùy theo nhu cầu thực tế. Các loại hệ thống quang điện khác nhau sẽ được mô tả chi tiết dưới đây.