太陽光発電システム

太陽光発電システムは一般に、独立システム、系統接続システム、ハイブリッドシステムに分類されます。太陽光発電システムは、その利用形態、利用規模、負荷の種類により6つのタイプに分類されます。

システム紹介

太陽光発電システムの適用形態、適用規模、負荷の種類に応じて、太陽光発電システムをより詳細に分割する必要があります。太陽光発電システムは、さらに次の 6 つのタイプに分類できます。 小型太陽光発電システム (Small DC)。簡易DCシステム(簡易DC);大規模太陽光発電システム（大型DC）;AC および DC 電源システム (AC/DC)。系統接続システム (Utility Grid Connect);ハイブリッド電源システム(Hybrid);系統接続ハイブリッドシステム。各システムの動作原理と特徴を以下に説明します。

電源システム

小型太陽光発電システムの特徴は、システム内に直流負荷のみが存在し、負荷電力が比較的小さく、システム全体の構造がシンプルで操作が簡単であることです。主な用途は、一般家庭用システム、各種民生用DC製品および関連エンターテインメント機器です。たとえば、私の国の西部地域では、このタイプの太陽光発電システムが広く使用されており、負荷はDCランプであり、電気のない地域の家庭用照明の問題を解決するために使用されています。

直流方式

このシステムの特徴は、システム内の負荷が直流負荷であり、負荷の使用時間に特別な制限がないことである。負荷は主に日中に使用されるため、システムにバッテリーは使用されず、コントローラーも必要ありません。シンプルな構造なのでそのまま使えます。太陽電池モジュールは負荷に電力を供給するため、バッテリーでのエネルギーの蓄積と放出のプロセス、およびコントローラーでのエネルギー損失がなくなり、エネルギー利用効率が向上します。これは、PV ウォーター ポンプ システム、日中の一部の臨時設備の電力、および一部の観光施設で一般的に使用されます。図 1 は、単純な DC PV ポンプ システムを示しています。このシステムは、飲料用のきれいな水道水がない発展途上国で広く使用され、良好な社会的利益を生み出しています。

大規模太陽光発電システム

上記の 2 つの太陽光発電システムと比較すると、大規模太陽光発電システムは依然として直流電源システムに適していますが、この種の太陽光発電システムは通常、負荷電力が大きくなります。負荷への安定した電力供給を確保するためには、それに対応するシステムの規模も大きくなり、より多くの太陽電池モジュールの配列やより大きな電池パックを搭載する必要があります。その一般的なアプリケーション形式には、通信、遠隔測定、監視装置の電源、農村部の集中電源、ビーコン灯台、街路灯などが含まれます。この形式は、私の西部の一部の電気のない地域に建設されたいくつかの田舎の太陽光発電所で使用されています。チャイナモバイルやチャイナユニコムが送電網のない遠隔地に建設した通信基地局もこの太陽光発電システムを電力供給に利用している。山西省万家寨市の通信基地局プロジェクトなど。

ACおよびDC電源システム

この太陽光発電システムは、上記3つの太陽光発電システムとは異なり、直流負荷と交流負荷に同時に電力を供給することができ、直流電力を交流に変換するインバーターの数が上記3システムよりも多いシステム構成となっています。 AC 負荷要件のニーズを満たす電力を供給します。通常、このようなシステムは負荷消費電力も比較的大きいため、システムの規模も比較的大きくなります。AC 負荷と DC 負荷の両方を備えた一部の通信基地局や、AC 負荷と DC 負荷を備えた他の太陽光発電所で使用されます。

系統連系システム

この太陽光発電システムの最大の特徴は、太陽光発電アレイによって生成された直流電流が、系統接続されたインバータを通じて商用電源の要件を満たす交流に変換され、商用電源ネットワークに直接接続されることです。負荷の外側では、過剰な電力がグリッドにフィードバックされます。雨の日や夜間、太陽電池アレイが発電しない場合、または発電した電力が負荷需要を満たせない場合は、グリッドから電力が供給されます。電気エネルギーが電力網に直接入力されるため、バッテリーの構成が省略され、バッテリーの保管と放出のプロセスが節約されます。ただし、出力電力が電圧、周波数、その他の指標に関するグリッド電力の要件を確実に満たすようにするには、システムに専用のグリッド接続インバーターが必要です。インバーターの効率の問題により、依然としてある程度のエネルギー損失が発生します。このようなシステムでは、多くの場合、商用電源と一連の太陽光発電モジュールをローカル AC 負荷の電源として並列に使用できます。システム全体の負荷電力不足率が軽減されます。さらに、系統接続された PV システムは、公共送電網のピーク規制の役割を果たすことができます。系統接続システムの特性に応じて、Soying Electric は数年前、さまざまな利益と損失を伴う電気エネルギーのリサイクル用に特別に設計された太陽光発電系統接続インバーターの開発に成功しました。大きな進歩が見られ、系統接続システムにおける一連の技術的問題は克服されました。

混合供給システム

この太陽光発電システムでは、太陽光発電モジュールアレイに加え、バックアップ電源として石油発電機も使用しています。ハイブリッド電源システムは、さまざまな発電技術の利点を総合的に活用し、それぞれの欠点を回避することが目的です。例えば、上記の独立した太陽光発電システムの利点は、メンテナンスが少なくて済むことですが、欠点は、エネルギー出力が天候に依存し、不安定であることです。

ディーゼル発電機と太陽光発電アレイを組み合わせて使用​​するハイブリッド電源システムは、単一エネルギーのスタンドアロン システムと比較して、天候に依存しないエネルギーを提供できます。

系統連系混合供給システム

太陽光オプトエレクトロニクス産業の発展に伴い、太陽光発電モジュールアレイ、商用電力、バックアップ石油発電機を総合的に利用できる系統接続ハイブリッド電源システムが登場しました。この種のシステムは通常、コントローラとインバータを統合し、コンピュータチップを使用してシステム全体の動作を完全に制御し、さまざまなエネルギー源を包括的に使用して最適な動作状態を達成し、バッテリを使用してシステムの負荷電力をさらに向上させることもできます供給保証率、AES社のSMDインバーターシステムなど。このシステムは、ローカル負荷に適切な電力を供給でき、オンライン UPS (無停電電源装置) として機能します。電力は送電網に供給したり、送電網から取得したりすることもできます。システムの動作モードは通常、商用電力と太陽光発電と並行して動作します。ローカル負荷の場合、太陽電池モジュールによって生成された電力が負荷の使用に十分である場合、太陽電池モジュールによって生成された電力を直接使用して負荷のニーズを供給します。太陽光発電モジュールによって生成された電力が直接の負荷の需要を超えた場合、余剰電力をグリッドに戻すこともできます。太陽光発電モジュールによって生成された電力が不十分な場合、商用電力が自動的に有効になり、商用電力がローカル負荷の需要を供給するために使用されます。負荷の電力消費が SMD インバータの定格主電源容量の 60% 未満の場合、主電源はバッテリを自動的に充電して、バッテリが長時間フローティング状態になるようにします。主電源に障害が発生した場合、つまり主電源障害または主電源の品質が標準に達していない場合、システムは自動的に主電源を切断し、独立動作モードに切り替わり、負荷に必要な AC 電源が供給されます。バッテリーとインバーターで駆動します。主電源が通常に戻ると、つまり電圧と周波数が上記の通常の状態に戻ると、システムはバッテリーを切断し、系統接続モードに変更して主電源から電力を供給します。一部のグリッド接続ハイブリッド電源システムでは、システム監視、制御、およびデータ収集機能を制御チップに統合することもできます。このようなシステムの核となるコンポーネントは、コントローラーとインバーターです。

オフグリッド太陽光発電システム

オフグリッド太陽光発電システムは、太陽電池モジュールで発電し、コントローラーでバッテリーの充放電を管理し、インバーターを介して直流負荷または交流負荷に電気エネルギーを供給する新しいタイプの電源です。 。高原、島嶼、山間部、過酷な環境の現場作業などで幅広く使用されています。通信基地局、広告灯、街路灯などの電源としてもご利用いただけます。 太陽光発電システムは無尽蔵の自然エネルギーを利用するため、電力不足地域の需要競合を効果的に緩和し、電力不足の問題を解決できます。遠隔地での生活とコミュニケーション。地球の生態環境を改善し、持続可能な人類の発展を促進します。

システム機能

太陽光発電パネルは発電コンポーネントです。太陽光発電コントローラーは、発電した電気エネルギーを調整・制御します。一方では、調整されたエネルギーが DC 負荷または AC 負荷に送られ、他方では、余剰エネルギーが蓄電のためにバッテリー パックに送られます。発電した電力が負荷の需要に応えられない場合 コントローラーがバッテリーの電力を負荷に送る場合。バッテリーが完全に充電された後、コントローラーはバッテリーが過充電されないように制御する必要があります。バッテリーに蓄えられた電気エネルギーが放電される場合、コントローラーはバッテリーを保護するために過放電しないようにバッテリーを制御する必要があります。コントローラーの性能が悪いとバッテリーの寿命に大きく影響し、最終的にはシステムの信頼性に影響します。バッテリーの役割は、夜間や雨の日に負荷に電力を供給できるようにエネルギーを蓄えることです。インバータは、AC 負荷で使用できるように DC 電力を AC 電力に変換する役割を果たします。