Солнечная фотогальваника используется для преобразования солнечного света в электричество. Солнечные фотоэлементы изготовлены из полупроводниковых материалов (например, кремния). При воздействии солнечного света полупроводниковый материал вызывает выбивание электронов в атомах материалов. Выбитые электроны затем протекают через материал, создавая электрический ток, известный как постоянный ток. В физике этот эффект известен как фотоэффект. Генерируемый таким образом постоянный ток может быть преобразован в переменный ток с помощью специального инструмента, называемого инвертором.
Зміст
Что такое фотоэлектрическая солнечная электростанция?
Фотогальваника широко используется от простых калькуляторов и часов до сложных промышленных объектов. Сетевые солнечные электростанции отличаются от других аналогичных генерирующих объектов двумя основными характеристиками:
-
Солнечные установки напрямую используют фотоэффект и не требуют каких-либо дополнительных процессов или устройств (таких как нагревание теплоносителя).
-
Сетевые солнечные установки не концентрируют энергию (например, нагревая воду), они передают его в сеть.
Любая фотоэлектрическая солнечная установка имеет следующие основные структурные компоненты:
-
Солнечные панели, которые преобразуют солнечный свет в электричество, генерируя постоянный ток с напряжением до 1500 В;
-
Инверторная система, которая преобразует постоянный ток в переменный ток;
-
Система мониторинга для контроля и управления;
-
Внешняя электрическая сеть.
Структура сетевой солнечной электростанции
Солнечные панели
Солнечные батареи составляют самый важный элемент всей станции, поскольку они преобразуют солнечный свет в электричество. В конструкции солнечных панелей используется не содержащее свинца оптически прозрачное антибликовое стекло. Солнечные панели состоят из модулей, которые образуются путем соединения отдельных элементов.
В зависимости от технологии производства можно выделить две категории солнечных батарей.
-
Во-первых, это кристаллические солнечные панели, обычно сделанные из кристаллического кремния. В зависимости от типа используемых кристаллов они могут быть монокристаллическими и поли- или мульти кристаллическими. Монокристаллические модули, как правило, более эффективны, но относительно дороже, чем модули из кристаллического кремния.
-
Во-вторых, существуют также тонкопленочные солнечные панели, основанные на серии пленок, которые поглощают разные части светового спектра. Эти панели в основном изготавливаются из аморфного кремния, теллурида кадмия, сульфида кадмия, диселенида меди — индия (галлия). Тонкопленочные солнечные панели можно применять в виде гибких пленок, уложенных поверх существующих поверхностей или интегрированных с компонентами здания, такими как черепица.
Несущие конструкции
Солнечные панели устанавливают на несущих конструкциях и соединяют последовательными цепями. Несущие конструкции выполнены из алюминиевых профилей и крепежей из нержавеющей стали. Наиболее часто используемый тип — это стационарная конструкция с фиксированным углом установки солнечной панели. Фиксированные несущие конструкции могут быть на основе якорного блока и на основе балласта. Первый используется в строительстве солнечных фотоэлектрических установок на земле; последнее позволяет интегрировать солнечные панели в офисные, производственные здания и жилые дома.
Солнечные панели также оснащены трекерами — устройствами, которые отслеживают движение солнца и таким образом позволяют максимизировать энергетические показатели установки. Благодаря трекерам солнечные панели могут вращаться, чтобы максимально использовать дневной свет и быть более эффективными.
Инверторная система
Солнечные панели установлены на несущих конструкциях и соединены последовательными цепями. Цепи солнечных панелей соединены в группы с сетевыми инверторами. Инверторы являются «мозгом» всей солнечной электростанции. Инверторы эффективно преобразуют постоянный ток от солнечных батарей в переменный ток и, с помощью трансформатора, увеличивают напряжение и передают электроэнергию в сеть.
Как правило, существует три типа инверторов:
-
Центральные инверторы мощностью от 100 кВт до нескольких МВт. Это платформа со встроенными повышающими трансформаторами вместе с соединительными коробками для создания последовательных цепей солнечных панелей. Один центральный инвертор обычно контролирует максимальную мощность солнечных батарей. Центральные инверторные системы в настоящее время достигают эффективности до 98,6%.
-
Струнные инверторы меньше по размеру и обладают меньшей мощностью, от 10 до 30 кВт при 380 В выходного напряжения. Эти инверторы не требуют каких-либо специальных технологий для установки, и именно поэтому использование струнных инверторов значительно облегчает весь процесс строительства солнечной фотоэлектрической установки и снижает будущие эксплуатационные расходы.
-
Обычные цепные и центральные солнечные инверторы подключены к нескольким модулям, чтобы создать массив, который фактически представляет собой одну большую панель.
Система наблюдения
Инверторная система дополняется системой мониторинга, которая каждые 15 секунд сохраняет и отправляет снимки, содержащие информацию обо всех узлах фотоэлектрической установки. Фотоэлектрические солнечные установки мощностью 15 МВт или более дополняются метеостанциями, которые помогают прогнозировать выработку энергии системой и возможные непредвиденные обстоятельства.
Система мониторинга контролирует рабочие параметры всей солнечной установки, помогает выявлять неисправности и отклонения от установленных схем, а также позволяет лучше управлять рисками. Система контроля дополняет инверторную систему. Она собирает и хранит все рабочие данные от основных компонентов солнечной установки.
Основными функциями системы являются:
-
Мониторинг работы оборудования в режиме реального времени
-
Аварийная сигнализация об отклонениях от нормы и других экстремальных условиях
-
Интерактивная схема отображения PVS, включая подробную информацию о местонахождении компонентов и возможность навигации и локализации любых технических сбоев
-
Экспорт результатов мониторинга, публикация данных на веб-сервере и печать
-
Доступ к системе мониторинга обычно предоставляется через веб-браузер или мобильное приложение.
Система мониторинга помогает вести учет произведенной и потребленной энергии и анализировать эффективность установки, выявлять и прогнозировать технические неисправности, планировать техническое обслуживание и замену инвентаря.
Солнце является основным источником энергии, и мы все можем извлекать выгоду, используя его ресурсы.
