ما هو توليد الطاقة الكهروضوئية؟
تقنية لتوليد الطاقة تعمل على تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية عن طريق الاستفادة من التأثير الكهروضوئي للمواد شبه الموصلة.
إن التأثير الكهروضوئي - الظاهرة التي يخلق فيها التعرض للضوء فرقًا محتملاً بين مناطق مختلفة من أشباه الموصلات غير المنتظمة أو تقاطع أشباه الموصلات والمعدن - بمثابة الأساس المادي لتوليد الطاقة الكهروضوئية.
هدف النظام الأساسي: تحويل الطاقة الإشعاعية الشمسية بكفاءة وأمان وثبات إلى كهرباء ذات تيار متردد تلبي متطلبات الشبكة، ونقلها إلى الشبكة.
سيناريوهات التطبيق الرئيسية: تستخدم على نطاق واسع في محطات توليد الطاقة الموزعة على الأسطح، ومحطات الطاقة المثبتة على الأرض واسعة النطاق، والخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV)، وإمدادات الطاقة الكهروضوئية المحمولة.
الوحدات الكهروضوئية (الألواح الشمسية) هي جوهر النظام؛ ويحدد أدائها بشكل مباشر كفاءة وإنتاج الطاقة لنظام التوليد بأكمله.
الوحدة الهيكلية الأساسية: تتكون من خلايا شمسية متعددة (وحدات فردية) متصلة على التوالي وبالتوازي، ثم يتم تغليفها داخل الزجاج، وEVA، وطبقة خلفية، وإطار من سبائك الألومنيوم لتشكيل أصغر وحدة توليد طاقة تعمل بشكل مستقل.
المسارات التقنية الرئيسية: تشمل تقنيات اللوحات الرئيسية السيليكون أحادي البلورات والسيليكون متعدد البلورات، بالإضافة إلى التقنيات عالية الكفاءة سريعة التطور مثل خلايا الأغشية الرقيقة، وPERC، وTOPCon، وHJT.
نظرًا لأن خرج الطاقة لوحدة كهروضوئية واحدة محدود، يتم عادةً توصيل وحدات متعددة على التوالي وبالتوازي لتشكيل مصفوفة كهروضوئية، مما يلبي متطلبات الجهد والطاقة الخاصة بالنظام.
اتصال السلسلة: توصيل الأطراف الموجبة والسالبة لوحدات متعددة من طرف إلى طرف لزيادة جهد الخرج، وبالتالي تلبية متطلبات جهد الإدخال للمعدات مثل المحولات.
الاتصال المتوازي: توصيل سلاسل وحدات متعددة متصلة بالسلسلة بالتوازي لزيادة إجمالي تيار الإخراج للنظام، وبالتالي تعزيز خرج الطاقة للمصفوفة الكهروضوئية بأكملها.
الصندوق الموحد الكهروضوئييقع بين مجموعة الكهروضوئية والعاكس. فهو يجمع كابلات التيار المستمر من سلاسل كهروضوئية متعددة، مما يسهل الإدارة والصيانة المركزية. الوظيفة الأساسية لصندوق الموحد: تجميع تيار التيار المستمر من سلاسل الوحدات الكهروضوئية المتعددة وإخراجه إلى العاكس.
السلامة والمراقبة
حماية التيار الزائد: كل دائرة مجهزة بصمام؛ إذا واجهت سلسلة وحدة معينة ماسًا كهربيًا أو شذوذًا، ينفجر المصهر لحماية النظام دون التأثير على الدوائر الأخرى.
حماية القطبية العكسية: تمنع تلف المعدات الناتج عن التوصيلات الإيجابية والسلبية المعكوسة.
حماية ضد الشحن العكسي: يمنع العاكس أو الفروع الأخرى من تغذية التيار مرة أخرى إلى الوحدات.
حماية الجهد الزائد: يحد من الجهد الزائد على جانب التيار المستمر.
جهاز حماية من زيادة التيار المستمر (SPD): يحول تيار البرق إلى الأرض في حالة حدوث البرق أو ارتفاع الجهد.
يحمي المعدات النهائية، مثل العاكسون، من أضرار البرق.
مراقبة في الوقت الحقيقي للتيار والجهد ودرجة الحرارة لكل دائرة.
إنذارات الأعطال: يطلق إنذارًا تلقائيًا في حالة وجود تيار غير طبيعي في الدائرة أو في حالة انفجار أحد المصهرات.
واجهات الاتصال (RS485/Ethernet): تمكن المراقبة عن بعد، مما يسمح لموظفي التشغيل والصيانة بتحديد موقع السلاسل المعيبة بسرعة.
تعمل خزانة توزيع التيار المستمر بمثابة "المحور" لجانب التيار المستمر، حيث يتم استخدامها لتجميع وتوزيع الطاقة الكهربائية مع توفير مدخلات مستقرة وآمنة للعاكسات.
يستقبل طاقة التيار المستمر من صناديق التجميع ويوزعها على وحدات العاكس المقابلة بناءً على تصميم النظام وتكوين العاكس.
مجهزة بأجهزة حماية متنوعة - مثل قواطع دوائر التيار المستمر وأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) - لمنع تلف النظام بسبب الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة وضربات البرق.
خزانة توصيل الشبكة الكهروضوئية
يُعرف أيضًا باسم أخزانة التوزيع ذات الشبكة الكهروضوئيةأو خزانة مضادة للجزيرة، وهي معدات متخصصة لتوزيع الطاقة في نظام كهروضوئي يربط مخرج العاكس بالشبكة العامة.
وهو بمثابة "مفتاح الواجهة الرئيسي" بين محطة الطاقة الكهروضوئية والشبكة؛ يجب أن تمر جميع الكهرباء المولدة من النظام الكهروضوئي عبره ليتم تغذيتها في الشبكة. الوظائف الأساسية
1. وظيفة التجميع
يجمع مخرجات التيار المتردد من محولات متعددة في خزانة توصيل الشبكة
مثال: محولات 10 × 100 كيلو وات ← التجميع في خزانة توصيل الشبكة ← خرج فردي بقدرة 1 ميجاوات
2. حماية اتصال الشبكة (حرجة)
حماية من الجهد الزائد: يتم قطع الاتصال عندما يكون جهد الشبكة مرتفعًا جدًا
حماية من انخفاض الجهد: يتم قطع الاتصال عندما يكون جهد الشبكة منخفضًا جدًا
الحماية من التردد الزائد: يتم قطع الاتصال عندما يكون تردد الشبكة مرتفعًا جدًا
الحماية من انخفاض التردد: يتم قطع الاتصال عندما يكون تردد الشبكة منخفضًا جدًا
الحماية ضد العزلة: يكتشف تلقائيًا انقطاعات الشبكة وقطع الاتصال لمنع النظام الكهروضوئي من تنشيط الخط الذي تم إلغاء تنشيطه (متطلبات الشبكة الإلزامية)
3. وظيفة القياس
تركيب عداد الطاقة ثنائي الاتجاه
للأمام: تغذية الطاقة الكهروضوئية إلى الشبكة (بيع الكهرباء)
العكس: الطاقة المسحوبة من الشبكة (تم شراء الكهرباء)
تستخدم لتسوية فواتير الكهرباء
4. تبديل التحكم
يعمل قاطع الدائرة الرئيسي (ACB/MCCB) كمفتاح اتصال الشبكة الرئيسي
قطع الاتصال اليدوي/التلقائي للصيانة أو معالجة الأخطاء
يوفر العزل الكهربائي بين النظام الكهروضوئي والشبكة
5. الحماية من الصواعق
جهاز حماية من التيار المتردد المدمج (SPD)
يحمي العاكسون ومعدات الشبكة من العواصف والصواعق
6. المراقبة والتواصل (الميزات الذكية)
مراقبة في الوقت الحقيقي للجهد والتيار والطاقة
يدعم اتصالات RS485 / إيثرنت
تمكين المراقبة عن بعد وإنذارات الخطأ
-
