Yozeal нови енергийни технологии Ко, ООД
Начало > Изложба > Съдържание
Слънчево електричество: фотоволтаични системи, свързани с мрежата
- May 17, 2017 -

Слънчево електричество: фотоволтаични системи, свързани с мрежата

Фотоволтаичните централи преобразуват слънчевата светлина в електрическа енергия. По този начин енергийната мощност на тези фотоволтаични централи ще достигне своя връх в обяд, за да посрещне дневния пик на енергопотреблението, когато цените на енергията на място са най-високи.

  • Фотоволтаичната система с номинален капацитет от 8,96 киловата пик, както е показано на снимката, покрива нуждите от електроенергия на две четиричленни домакинства. Снимка: Sharp Electronics (Europe) GmbH

Въпреки тази икономическа полза, фотоволтаичната мощност все още не е достигнала паритета на мрежата, точката, при която разходите са равни на енергията на мрежата (с изключение на някои слънчеви острови като Хавайските острови, които използват дизелово гориво за производство на електроенергия).

Системи за нетно измерване (САЩ и Канада) и тарифни системи за емисии

Тъй като не са необходими местни съоръжения за съхранение на енергия, ограничаващите фактори за оразмеряване на свързаните с мрежата фотоволтаични системи са наличното пространство - често покрив - инвестиционните разходи и регулаторните рамки, включително програмите за субсидиране и насърчаване. Такива програми могат да включват субсидии за инвестиции, нетно отчитане или преференциални тарифи. При нетното измерване входящият поток от електрическа енергия се зарежда срещу електрическото потребление в същия имот, като се използва предимно двупосочен работещ електромер. Тази система се използва широко в САЩ и Канада. Тъй като в повечето случаи няма компенсация за приток, надхвърлящ годишното потребление, фотоволтаичните инсталации ще бъдат с големи размери, за да не осигуряват повече енергия, отколкото се консумира в един и същ имот през годината; мрежата се използва само като хранилище. В рамките на системата за тарифни преференции от друга страна, предоставянето (както в Германия) на фиксирани и гарантирани плащания на киловатчас, повече продукция означава повече печалба; така че съоръженията ще бъдат с по-големи размери.

  • Схематична схема на фотоволтаична система. Илюстрация: LGABW

Слънчева енергия: Слънчевата светлина се превръща в източник на електроенергия.

Фотоволтаичната система, свързана с мрежата, се състои основно от фотоволтаични панели (модули), един или няколко соларни инвертора, защитно устройство за автоматично изключване в случай на мрежова авария и брояч за подаване на слънчева енергия

Компонентите на фотоволтаичната система, свързана с мрежата, включват фотоволтаичните модули, захранващия инвертор, предпазното устройство за изключване при откази в мрежата и електромера. Инверторът "mains-commutated" преобразува постоянен ток (DC), осигурен от модулите, до променлив ток (AC), като синхронизира AC изхода към AC в мрежата.
Капацитетът за генериране на мощност на фотоволтаичната система се обозначава в киловат пик (измерен при стандартни условия на изпитване и слънчево облъчване от 1000 W на квадратен метър). Днешните фотоволтаични модули ще покрият площ между 7 и 10 м² на kWp. Приемайки, че модулите са ориентирани на юг и наклонени под ъгъл между 30 ° и 35 °, такава PV система ще генерира в Средна и Западна Европа - в зависимост от точната ширина и други фактори - между 800 и 1000 kWh електрическа енергия годишно и на kWp номинален капацитет. Като пример: На покрив в Кеймбридж или Оксфорд (Великобритания), инсталацията с 4 kWp с оптимизирана ориентация на модула и ъгъла на наклона на модула ще осигури около 3,380 kWh годишно, а в Севиля (Испания) - 5,640 kWh годишно. Заводът в Севиля ще се нуждае от инвертор с по-високо входно напрежение от този в Оксфорд.

Някои съвети за планиране на свързана с мрежата PV система

- Размер на фотоволтаичния генератор

Икономически оптималният размер на свързаната с електрическата мрежа фотоволтаична система зависи най-вече от различни финансови стимули и законови параметри, тъй като паритетът на мрежата - т.е. разходите за фотоволтаична електроенергия са равни или по-евтини от цената на електроенергийната мрежа - се постига само в много малко континенти. Концепциите за измерване на мрежата, тъй като те се използват широко в САЩ и Канада, не предоставят стимули за изграждане на системи, които генерират повече електроенергия, отколкото се консумират в едно и също имущество през годината; мрежата замества само местно съхранение на батериите. Захранващите тарифни системи от другата страна правят големите системи с нетен излишен печеливш.

  • Фотоволтаичната система може да покрива целия покрив; изобразеният слънчев покрив (233 квадратни метра) има номинална мощност 24,2 киловата (kWp). Снимка: Hieronimi regenerative Energien GmbH

- Необходимо модулно пространство:

В рамките на по-големи системи се използват предимно кристални силиконови модули. За да се инсталира номинален капацитет от 1 kWp (киловатски връх) с такива модули, е необходима площ между около 7 м² (с монокристални клетки) и 10 м² (с използване на поликристални клетки). В противен случай неизползваните стръмни покриви в много случаи са най-рентабилните места за инсталиране на фотоволтаична система, особено ако те са ориентирани на юг и наклонени до степен от около 30 ° до 37 °.

- PV ориентация и изход

Ефективността на фотоволтаичния процес е най-висока, ако слънчевите лъчи удари панела вертикално. Ето защо фотоволтаичните модули трябва да бъдат ориентирани на юг (говорещи за северното полукълбо) и малко наклонени; оптичният ъгъл на наклона зависи от местоположението (включително географска ширина, височина и други фактори). Като правило, ъгълът на наклон ще бъде най-добре между 3/4 и 4/5 от географската ширина, което ще доведе до ъгли от 32 ° до 38 ° в Средна и Западна Европа или 30 ° до 36 ° в повечето от САЩ. Въпреки това: Малките отклонения от оптималната ориентация и наклон водят само до още по-малко намаления на енергийната мощност годишно.

За да се използва най-ефективно Слънчевата радиация, фотоволтаичният модул или колекторът на фотоволтаична система и съответно слънчевата отоплителна система са подравнени, за да абсорбират или събират възможно най-много от излъчването. Ъгълът на наклона на лъчението, ъгълът на наклона на модула или колектора и ъгълът на азимута играят роля в постигането на възможно най-голяма мощност.

Ъгълът на азимута (β) в картинката в дясно) определя колко градуса повърхността на модула или колектора се различава от точната посока на юг. Ъгълът на наклона (α) определя отклонението от хоризонталата.

Експериментите показват, че фотоволтаичните системи работят най-ефективно с ъгъл на азимута от около 0 ° и ъгъл на наклона около 30 °. Разбира се, малките разлики в тези стойности изобщо не са проблематични: със системата, ориентирана към югоизток или югозапад, около 95% от най-високата възможна светлина все още може да бъде усвоена. Големите системи с масиви са оборудвани с електрически мотори, които следи слънцето, за да оптимизират изхода.

  • Инсталиране на мощностни инвертори на фотоволтаична система с мощност 123 kWp в Германия.

- Захранващ инвертор:

Фотоволтаичните системи осигуряват постоянен ток (DC) напрежение. За да се захранва към мрежата, това DC напрежение трябва да се обърне към мрежата с променлив ток (АС) чрез комутационния кабел, свързан към мрежата или мрежата, като автоматично се синхронизира неговият AC изход до точното AC напрежение и честотата на мрежата ,

Този МРР се колебае по време на работа в интервал в зависимост от излъчването, температурата на клетката и типа клетка и така трябва да бъдат проследени от контролния блок на инвертора.

Втората важна задача на соларния инвертор е да контролира фотоволтаичната система да работи близо до максималната си точка на захранване (MPP) - работната точка, при която комбинираните стойности на тока и напрежението на соларните модули водят до максимална мощност. Този МРР се колебае по време на работа в интервал в зависимост от излъчването, температурата на клетката и типа клетка и така трябва да бъдат проследени от контролния блок на инвертора.