Sistema fotovoltaico

Os sistemas fotovoltaicos são geralmente divididos em sistemas independentes, sistemas conectados à rede e sistemas híbridos. De acordo com a forma de aplicação, a escala de aplicação e o tipo de carga, o sistema solar fotovoltaico pode ser dividido em seis tipos.

introdução do sistema

De acordo com a forma de aplicação, a escala de aplicação e o tipo de carga do sistema solar fotovoltaico, o sistema de fornecimento de energia fotovoltaica deve ser dividido em mais detalhes. Os sistemas fotovoltaicos também podem ser subdivididos nos seguintes seis tipos: sistema de fornecimento de energia solar pequeno (Small DC); sistema de fornecimento de energia solar simples (Simple DC); sistema de fornecimento de energia solar grande (Large DC); sistema de fornecimento de energia CA e CC (CA/CC); sistema conectado à rede (Utility Grid Connect); sistema de fornecimento de energia híbrido (Hybrid); sistema híbrido conectado à rede. O princípio de funcionamento e as características de cada sistema são descritos abaixo.

sistema de alimentação elétrica

As características do pequeno sistema de fornecimento de energia solar são que há apenas uma carga CC no sistema e a potência da carga é relativamente pequena, todo o sistema tem uma estrutura simples e é fácil de operar. Seus principais usos são sistemas domésticos em geral, diversos produtos CC civis e equipamentos de entretenimento relacionados. Por exemplo, na região oeste do meu país, esse tipo de sistema fotovoltaico tem sido amplamente utilizado, e a carga é uma lâmpada CC, que é usada para resolver o problema de iluminação residencial em áreas sem eletricidade.

Sistema DC

A característica deste sistema é que a carga no sistema é uma carga CC e não há requisitos especiais para o tempo de uso da carga. A carga é usada principalmente durante o dia, portanto, nenhuma bateria é usada no sistema e nenhum controlador é necessário. O sistema tem uma estrutura simples e pode ser usado diretamente. O módulo fotovoltaico fornece energia para a carga, eliminando o processo de armazenamento e liberação de energia na bateria, bem como a perda de energia no controlador, e melhorando a eficiência do uso de energia. É comumente usado em sistemas de bombas de água fotovoltaicas, alguns equipamentos temporários de energia durante o dia e algumas instalações turísticas. A Figura 1 mostra um sistema simples de bomba fotovoltaica CC. Este sistema tem sido amplamente utilizado em países em desenvolvimento onde não há água potável pura da torneira e produziu bons benefícios sociais.

Sistema de energia solar em larga escala

Comparado com os dois sistemas fotovoltaicos acima, o sistema fotovoltaico de energia solar em larga escala ainda é adequado para o sistema de energia CC, mas esse tipo de sistema solar fotovoltaico geralmente tem uma grande potência de carga. Para garantir um fornecimento de energia estável para a carga, sua escala correspondente do sistema também é grande e precisa ser equipado com uma matriz maior de módulos fotovoltaicos e um conjunto de baterias maior. Suas formas de aplicação comuns incluem comunicação, telemetria, fornecimento de energia para equipamentos de monitoramento, fornecimento de energia centralizado em áreas rurais, faróis de sinalização, iluminação pública, etc. Essa forma é usada em algumas usinas fotovoltaicas rurais construídas em algumas áreas sem eletricidade no oeste do meu país, e as estações base de comunicação construídas pela China Mobile e China Unicom em áreas remotas sem redes elétricas também usam esse sistema fotovoltaico para fornecimento de energia. Como o projeto da estação base de comunicação em Wanjiazhai, Shanxi.

Sistema de alimentação CA e CC

Diferentemente dos três sistemas solares fotovoltaicos acima, este sistema fotovoltaico pode fornecer energia para cargas CC e CA simultaneamente, e possui mais inversores do que os três sistemas acima em termos de estrutura, que são usados ​​para converter energia CC em CA para atender às necessidades das cargas CA. Normalmente, o consumo de energia de carga de tal sistema também é relativamente grande, portanto, a escala do sistema também é relativamente grande. Ele é usado em algumas estações base de comunicação com cargas CA e CC e outras usinas fotovoltaicas com cargas CA e CC.

Sistema conectado à rede

A principal característica deste sistema solar fotovoltaico é que a corrente contínua gerada pelo painel fotovoltaico é convertida em corrente alternada que atende aos requisitos da rede elétrica por meio do inversor conectado à rede e, em seguida, conectada diretamente à rede elétrica. Fora da carga, o excesso de energia é realimentado para a rede. Em dias chuvosos ou à noite, quando o painel fotovoltaico não gera eletricidade ou a eletricidade gerada não consegue atender à demanda da carga, ele é alimentado pela rede. Como a energia elétrica é inserida diretamente na rede elétrica, a configuração da bateria é omitida e o processo de armazenamento e liberação da bateria é salvo. No entanto, um inversor dedicado conectado à rede é necessário no sistema para garantir que a potência de saída atenda aos requisitos de tensão, frequência e outros indicadores da rede elétrica. Devido ao problema de eficiência do inversor, ainda haverá alguma perda de energia. Esses sistemas geralmente conseguem usar a energia da rede elétrica e um conjunto de módulos solares fotovoltaicos em paralelo como fontes de energia para cargas CA locais. A taxa de escassez de energia da carga de todo o sistema é reduzida. Além disso, o sistema fotovoltaico conectado à rede pode desempenhar um papel na regulação de picos de energia da rede elétrica pública. De acordo com as características do sistema conectado à rede, a Soying Electric desenvolveu com sucesso um inversor solar conectado à rede há vários anos, especialmente projetado para a reciclagem de energia elétrica com ganhos e perdas variáveis. Grandes progressos foram feitos e uma série de dificuldades técnicas foram superadas no sistema conectado à rede.

Sistema de abastecimento misto

Além do conjunto de módulos solares fotovoltaicos utilizado neste sistema solar fotovoltaico, um gerador a óleo também é utilizado como fonte de energia reserva. O objetivo do uso de um sistema híbrido de fornecimento de energia é aproveitar ao máximo as vantagens de diversas tecnologias de geração de energia e evitar suas respectivas deficiências. Por exemplo, as vantagens dos sistemas fotovoltaicos independentes mencionados acima são a menor necessidade de manutenção, e a desvantagem é que a produção de energia depende das condições climáticas e é instável.

Um sistema híbrido de fornecimento de energia que usa uma combinação de geradores a diesel e painéis fotovoltaicos pode fornecer energia independente das condições climáticas, em comparação a um sistema autônomo de energia única.

Sistema de fornecimento misto conectado à rede

Com o desenvolvimento da indústria de optoeletrônica solar, surgiu um sistema de fornecimento de energia híbrido conectado à rede que pode utilizar de forma abrangente conjuntos de módulos solares fotovoltaicos, energia elétrica e geradores de óleo de reserva. Esse tipo de sistema geralmente integra o controlador e o inversor, usando um chip de computador para controlar totalmente a operação de todo o sistema, usando de forma abrangente várias fontes de energia para atingir o melhor estado de funcionamento e também pode usar baterias para melhorar ainda mais a taxa de garantia de fornecimento de energia de carga do sistema, como o sistema inversor SMD da AES. O sistema pode fornecer energia qualificada para cargas locais e pode funcionar como um UPS (Fonte de Alimentação Ininterrupta) online. A energia também pode ser fornecida ou obtida da rede. O modo de funcionamento do sistema geralmente é trabalhar em paralelo com a energia comercial e a energia solar. Para a carga local, se a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos for suficiente para o uso da carga, ele usará diretamente a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos para suprir as necessidades da carga. Se a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos exceder a demanda da carga imediata, o excesso de energia também pode ser devolvido à rede; se a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos for insuficiente, a energia da rede elétrica será habilitada automaticamente e a energia da rede elétrica será usada para suprir a demanda da carga local. Quando o consumo de energia da carga for inferior a 60% da capacidade nominal da rede elétrica do inversor SMD, a rede elétrica carregará automaticamente a bateria para garantir que ela permaneça em estado flutuante por um longo tempo; se a rede elétrica falhar, ou seja, a falha de energia da rede elétrica ou a qualidade da rede elétrica não estiver de acordo com o padrão, o sistema desconectará automaticamente a energia da rede elétrica e mudará para o modo de trabalho independente, e a energia CA necessária para a carga será fornecida pela bateria e pelo inversor. Assim que a rede elétrica retornar ao normal, ou seja, a tensão e a frequência retornarem ao estado normal mencionado acima, o sistema desconectará a bateria, mudará para o modo conectado à rede elétrica e fornecerá energia da rede elétrica. Em alguns sistemas de alimentação híbridos conectados à rede, as funções de monitoramento, controle e aquisição de dados do sistema também podem ser integradas ao chip de controle. Os componentes principais desse sistema são o controlador e o inversor.

Sistema Fotovoltaico Off-Grid

O sistema de geração de energia fotovoltaica off-grid é um novo tipo de fonte de energia que gera eletricidade a partir de módulos fotovoltaicos, gerencia a carga e a descarga da bateria por meio de um controlador e fornece energia elétrica para a carga CC ou CA por meio de um inversor. É amplamente utilizado em planaltos, ilhas, áreas montanhosas remotas e operações de campo com ambientes adversos. Também pode ser usado como fonte de alimentação para estações rádio-base de comunicação, caixas de luz publicitárias, postes de iluminação pública, etc. O sistema de geração de energia fotovoltaica utiliza energia natural inesgotável, o que pode efetivamente aliviar o conflito de demanda em áreas com escassez de energia e resolver os problemas de vida e comunicação em áreas remotas. Melhore o meio ambiente ecológico global e promova o desenvolvimento humano sustentável.

Funções do sistema

Os painéis fotovoltaicos são componentes geradores de energia. O controlador fotovoltaico ajusta e controla a energia elétrica gerada. Por um lado, a energia ajustada é enviada para a carga CC ou CA e, por outro lado, o excesso de energia é enviado para a bateria para armazenamento. Quando a eletricidade gerada não consegue atender às necessidades da carga Quando o controlador envia a energia da bateria para a carga. Depois que a bateria estiver totalmente carregada, o controlador deve controlar a bateria para não ser sobrecarregada. Quando a energia elétrica armazenada na bateria estiver descarregada, o controlador deve controlar a bateria para não ser descarregada em excesso para protegê-la. Quando o desempenho do controlador não for bom, isso afetará muito a vida útil da bateria e, em última análise, afetará a confiabilidade do sistema. A tarefa da bateria é armazenar energia para que a carga possa ser alimentada à noite ou em dias chuvosos. O inversor é responsável por converter energia CC em energia CA para uso por cargas CA.