لا يعتمد نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة على شبكة الطاقة ويعمل بشكل مستقل، ويُستخدم على نطاق واسع في المناطق الجبلية النائية والمناطق الخالية من الكهرباء والجزر ومحطات الاتصالات وأضواء الشوارع وغيرها من التطبيقات، باستخدام توليد الطاقة الكهروضوئية لحل احتياجات السكان في المناطق التي لا تحتوي على كهرباء ونقص الكهرباء والكهرباء غير المستقرة والمدارس أو المصانع الصغيرة للكهرباء المعيشية والعملية، وتوليد الطاقة الكهروضوئية مع مزايا اقتصادية ونظيفة وحماية البيئة، ولا ضوضاء يمكن أن تحل جزئيًا أو تحل محل الديزل تمامًا وظيفة توليد الطاقة للمولد.

1 تصنيف وتركيبة نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
تُصنف أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المستقلة عن الشبكة عمومًا إلى أنظمة تيار مستمر صغيرة، وأنظمة توليد طاقة صغيرة ومتوسطة مستقلة عن الشبكة، وأنظمة توليد طاقة كبيرة مستقلة عن الشبكة. يُخصص نظام التيار المستمر الصغير بشكل أساسي لتلبية احتياجات الإضاءة الأساسية في المناطق التي لا تتوفر فيها الكهرباء؛ بينما يُخصص نظام التيار المستمر الصغير والمتوسط ​​بشكل أساسي لتلبية احتياجات الكهرباء للأسر والمدارس والمصانع الصغيرة؛ بينما يُخصص نظام التيار المستمر الكبير بشكل أساسي لتلبية احتياجات الكهرباء لقرى وجزر بأكملها، ويُصنف الآن أيضًا ضمن أنظمة الشبكات الصغيرة.
يتكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة بشكل عام من مجموعات كهروضوئية مكونة من وحدات شمسية، ووحدات تحكم شمسية، ومحولات، وبنوك بطاريات، وأحمال، وما إلى ذلك.
تقوم مجموعة الخلايا الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء عندما يكون هناك ضوء، وتزود الحمل بالطاقة من خلال وحدة التحكم الشمسية والعاكس (أو آلة التحكم العكسي)، أثناء شحن مجموعة البطارية؛ عندما لا يكون هناك ضوء، تزود البطارية الحمل بالتيار المتردد من خلال العاكس.
2 المعدات الرئيسية لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
01. الوحدات
تُعد الوحدة الكهروضوئية جزءًا أساسيًا من نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل عن الشبكة، حيث تقوم بتحويل طاقة الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية مستمرة. وتُعد خصائص الإشعاع ودرجة الحرارة العاملان الرئيسيان المؤثران على أداء الوحدة.
02، العاكس
العاكس هو جهاز يقوم بتحويل التيار المستمر (DC) إلى تيار متناوب (AC) لتلبية احتياجات الطاقة للأحمال المترددة.
وفقًا لشكل موجة الخرج، تُصنف العاكسات إلى عاكسات موجة مربعة، عاكسات موجة متدرجة، وعاكسات موجة جيبية. تتميز عاكسات الموجة الجيبية بكفاءة عالية وتوافقيات منخفضة، ويمكن استخدامها على جميع أنواع الأحمال، وتتميز بقدرة تحمل عالية للأحمال الحثية والسعوية.
03، وحدة التحكم
الوظيفة الرئيسية لوحدة تحكم الطاقة الكهروضوئية هي تنظيم وضبط طاقة التيار المستمر المنبعثة من وحدات الطاقة الكهروضوئية، وإدارة شحن وتفريغ البطارية بذكاء. يجب تهيئة الأنظمة المستقلة عن الشبكة وفقًا لمستوى جهد التيار المستمر وسعته الكهربائية، مع مراعاة المواصفات المناسبة لوحدة تحكم الطاقة الكهروضوئية. تنقسم وحدات تحكم الطاقة الكهروضوئية إلى نوعين: PWM وMPPT، وتتوفر عادةً بمستويات جهد مختلفة: 12 فولت، 24 فولت، و48 فولت.
04، البطارية
البطارية هي جهاز تخزين الطاقة لنظام توليد الطاقة، ودورها هو تخزين الطاقة الكهربائية المنبعثة من وحدة الطاقة الكهروضوئية لتزويد الحمل بالطاقة أثناء استهلاك الطاقة.
05.المراقبة
3 تفاصيل تصميم النظام واختياره مبادئ التصميم: لضمان أن الحمل يحتاج إلى تلبية فرضية الكهرباء، مع الحد الأدنى من الوحدات الكهروضوئية وسعة البطارية، من أجل تقليل الاستثمار.
01. تصميم الوحدة الكهروضوئية
صيغة المرجع: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) الصيغة: P0 - ذروة قدرة وحدة الخلايا الشمسية، وحدة Wp؛ P - قدرة الحمل، وحدة W؛ t - ساعات استهلاك الكهرباء اليومية للحمل، وحدة H؛ η1 - كفاءة النظام؛ T - متوسط ​​ساعات سطوع الشمس اليومية المحلية، وحدة HQ- - عامل فائض فترة الغيوم المستمرة (عادةً ما يكون من 1.2 إلى 2)
02، تصميم وحدة تحكم الطاقة الكهروضوئية
صيغة المرجع: I = P0 / V
أين: I – تيار التحكم في وحدة التحكم الكهروضوئية، الوحدة A؛ P0 – ذروة طاقة وحدة الخلية الشمسية، الوحدة Wp؛ V – الجهد المقدر لحزمة البطارية، الوحدة V ★ ملاحظة: في المناطق المرتفعة، يحتاج جهاز التحكم الكهروضوئي إلى تكبير هامش معين وتقليل القدرة على الاستخدام.
03، عاكس خارج الشبكة
الصيغة المرجعية: Pn=(P*Q)/Cosθ. في الصيغة: Pn هي سعة العاكس، بوحدة فولت أمبير؛ P هي قدرة الحمل، بوحدة واط؛ Cosθ هي معامل قدرة العاكس (عادةً 0.8)؛ Q هي معامل الهامش المطلوب للعاكس (عادةً ما يُختار من 1 إلى 5). ★ملاحظة: أ. تختلف تيارات بدء التشغيل ومعاملات الهامش للأحمال المختلفة (المقاومة، الحثية، السعوية). ب. في المناطق المرتفعة، يحتاج العاكس إلى زيادة هامش معين وتقليل سعة الاستخدام.
04. بطارية الرصاص الحمضية
صيغة المرجع: C = P × t × T / (V × K × η2) الصيغة: C - سعة حزمة البطارية، وحدة Ah؛ P - قدرة الحمل، وحدة W؛ t - ساعات استهلاك الكهرباء اليومية للحمل، وحدة H؛ V - الجهد المقدر لحزمة البطارية، وحدة V؛ K - معامل تفريغ البطارية، مع الأخذ في الاعتبار كفاءة البطارية وعمق التفريغ ودرجة الحرارة المحيطة والعوامل المؤثرة، والتي تؤخذ عمومًا على أنها 0.4 إلى 0.7؛ η2 - كفاءة العاكس؛ T - عدد الأيام الغائمة المتتالية.
04.بطارية ليثيوم أيون
صيغة المرجع: C = P × t × T / (K × η2)
حيث: C - سعة البطارية، بوحدة كيلوواط/ساعة؛ P - قدرة الحمل، بوحدة واط؛ t - عدد ساعات الكهرباء التي يستهلكها الحمل يوميًا، بوحدة H؛ K - معامل تفريغ البطارية، مع مراعاة كفاءتها، وعمق التفريغ، ودرجة الحرارة المحيطة، والعوامل المؤثرة، والتي تتراوح عادةً بين 0.8 و0.9؛ η2 - كفاءة العاكس؛ T - عدد الأيام الغائمة المتتالية. دراسة حالة التصميم
يحتاج أحد العملاء الحاليين إلى تصميم نظام توليد طاقة كهروضوئية، ويُحسب متوسط ​​ساعات ذروة سطوع الشمس اليومية المحلية على أساس 3 ساعات، وتبلغ طاقة جميع مصابيح الفلورسنت حوالي 5 كيلوواط، وتُستخدم لمدة 4 ساعات يوميًا، وتُحسب بطاريات الرصاص الحمضية على أساس يومين غائمين متواصلين. احسب تكوين هذا النظام.