บทนำการจำแนกประเภทระบบโฟโตวอลตาอิคพลังงานแสงอาทิตย์

โดยทั่วไป เราจะแบ่งระบบโฟโตวอลตาอิคออกเป็น 2 ประเภท คือ ระบบที่เชื่อมต่อกริดและระบบไฮบริด หากพิจารณาจากรูปแบบการใช้งานของระบบโฟโตวอลตาอิคพลังงานแสงอาทิตย์ ขนาดการใช้งาน และประเภทของโหลด ระบบจ่ายไฟโซลาร์เซลล์สามารถแบ่งย่อยได้อย่างละเอียดมากขึ้น ระบบโฟโตวอลตาอิคสามารถแบ่งย่อยได้เป็น 6 ประเภท ได้แก่ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก (SmallDC); ระบบ DC แบบง่าย (SimpleDC); ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ (LargeDC); ระบบจ่ายไฟ AC และ DC (AC/DC); ระบบที่เชื่อมต่อกริด (UtilityGridConnect); ระบบจ่ายไฟไฮบริด (Hybrid); ระบบไฮบริดที่เชื่อมต่อกริด หลักการทำงานและลักษณะเฉพาะของแต่ละระบบจะอธิบายไว้ด้านล่าง

1. ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก (SmallDC)

ลักษณะเฉพาะของระบบนี้คือมีเพียงโหลด DC ในระบบและกำลังโหลดค่อนข้างน้อย ระบบทั้งหมดมีโครงสร้างเรียบง่ายและใช้งานง่าย การใช้งานหลักคือระบบครัวเรือนทั่วไป ผลิตภัณฑ์ DC พลเรือนต่างๆ และอุปกรณ์ความบันเทิงที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ระบบโฟโตวอลตาอิคประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในภูมิภาคตะวันตกของประเทศของฉันและโหลดเป็นหลอดไฟ DC เพื่อแก้ปัญหาแสงสว่างภายในบ้านในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า

2. ระบบ DC แบบง่าย (SimpleDC)

ลักษณะเฉพาะของระบบคือโหลดในระบบเป็นโหลด DC และไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับเวลาใช้งานของโหลด โหลดส่วนใหญ่ใช้ในระหว่างวัน ดังนั้นจึงไม่มีแบตเตอรี่หรือตัวควบคุมในระบบ ระบบมีโครงสร้างเรียบง่ายและสามารถใช้งานได้โดยตรง ส่วนประกอบของโฟโตวอลตาอิคจ่ายพลังงานให้กับโหลด ขจัดความจำเป็นในการเก็บและปล่อยพลังงานในแบตเตอรี่ รวมถึงการสูญเสียพลังงานในตัวควบคุม และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

3 ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ (LargeDC)

เมื่อเทียบกับระบบโฟโตวอลตาอิคทั้งสองระบบข้างต้น ระบบโฟโตวอลตาอิคนี้ยังคงเหมาะสำหรับระบบจ่ายไฟ DC แต่ระบบโฟโตวอลตาอิคพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทนี้มักจะมีกำลังโหลดสูง เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจ่ายไฟได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยแหล่งจ่ายไฟที่เสถียร ระบบที่เกี่ยวข้องจึงมีขนาดใหญ่เช่นกัน โดยต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่และชุดแบตเตอรี่โซลาร์ขนาดใหญ่ รูปแบบการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การสื่อสาร การวัดระยะไกล แหล่งจ่ายไฟอุปกรณ์ตรวจสอบ แหล่งจ่ายไฟส่วนกลางในพื้นที่ชนบท ไฟสัญญาณ ไฟถนน ฯลฯ 4 ระบบจ่ายไฟ AC, DC (AC/DC)

แตกต่างจากระบบโซลาร์เซลล์แบบโฟโตวอลตาอิคทั้งสามระบบข้างต้น ระบบโซลาร์เซลล์นี้สามารถจ่ายไฟให้กับโหลดทั้งแบบ DC และ AC ได้ในเวลาเดียวกัน ในแง่ของโครงสร้างระบบ มีอินเวอร์เตอร์มากกว่าระบบทั้งสามระบบข้างต้นเพื่อแปลงไฟ DC เป็นไฟ AC ความต้องการโหลด AC โดยทั่วไป การใช้พลังงานโหลดของระบบประเภทนี้ค่อนข้างมาก ดังนั้นขนาดของระบบจึงค่อนข้างใหญ่เช่นกัน ใช้ในสถานีฐานการสื่อสารบางแห่งที่มีโหลดทั้งแบบ AC และ DC และโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อื่นๆ ที่มีโหลดแบบ AC และ DC

ระบบเชื่อมต่อ 5 กริด (UtilityGridConnect)

คุณสมบัติที่ใหญ่ที่สุดของระบบโซลาร์เซลล์ประเภทนี้คือพลังงาน DC ที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์จะถูกแปลงเป็นพลังงาน AC ที่ตรงตามข้อกำหนดของเครือข่ายไฟฟ้าหลักโดยอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดแล้วเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายไฟฟ้าหลัก ในระบบที่เชื่อมต่อกับกริด พลังงานที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้จ่ายให้กับ AC นอกโหลดเท่านั้น พลังงานส่วนเกินจะถูกป้อนกลับไปที่กริด ในวันที่ฝนตกหรือตอนกลางคืน เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้หรือไฟฟ้าที่ผลิตได้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของโหลดได้ ก็จะใช้พลังงานจากกริด

6 ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริด (Hybrid)

นอกจากการใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบโฟโตวอลตาอิคแล้ว ระบบโซลาร์เซลล์ประเภทนี้ยังใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเป็นแหล่งพลังงานสำรองอีกด้วย จุดประสงค์ในการใช้ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดคือการใช้ประโยชน์จากข้อดีของเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าต่างๆ อย่างครอบคลุมและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ข้อดีของระบบโซลาร์เซลล์อิสระที่กล่าวถึงข้างต้นคือการบำรุงรักษาที่น้อยกว่า แต่ข้อเสียคือผลผลิตพลังงานขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและไม่เสถียร เมื่อเปรียบเทียบกับระบบอิสระด้านพลังงานเดี่ยว ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลและแผงโซลาร์เซลล์สามารถให้พลังงานที่ไม่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศได้ ข้อดีมีดังนี้

1. การใช้ระบบจ่ายพลังงานแบบไฮบริดยังช่วยให้ใช้พลังงานหมุนเวียนได้ดียิ่งขึ้นอีกด้วย

2. มีความสามารถในการใช้งานระบบได้สูง

3. เมื่อเปรียบเทียบกับระบบเครื่องปั่นไฟดีเซลแบบใช้ครั้งเดียวแล้ว จะมีการบำรุงรักษาน้อยกว่าและใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า

4. ประหยัดน้ำมันมากขึ้น

5. ความยืดหยุ่นที่ดีขึ้นสำหรับการจับคู่โหลด

ระบบไฮบริดมีข้อบกพร่องของตัวเอง:

1. การควบคุมมีความซับซ้อนมากขึ้น

2. โครงการเริ่มแรกมีขนาดค่อนข้างใหญ่

3. ต้องมีการบำรุงรักษามากกว่าระบบแบบสแตนด์อโลน

4. มลพิษและเสียงรบกวน

7. ระบบจ่ายไฟฟ้าแบบไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริด (Hybrid)

ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมออปโตอิเล็กทรอนิกส์พลังงานแสงอาทิตย์ จึงมีระบบจ่ายไฟไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริดซึ่งสามารถใช้แผงโซลาร์เซลล์ ระบบไฟฟ้าหลัก และเครื่องสำรองน้ำมันได้อย่างครอบคลุม ระบบประเภทนี้มักรวมเข้ากับตัวควบคุมและอินเวอร์เตอร์ โดยใช้ชิปคอมพิวเตอร์เพื่อควบคุมการทำงานของระบบทั้งหมดอย่างครอบคลุม โดยใช้แหล่งพลังงานต่างๆ อย่างครอบคลุมเพื่อให้ได้สถานะการทำงานที่ดีที่สุด และยังสามารถใช้แบตเตอรี่เพื่อปรับปรุงอัตราการรับประกันแหล่งจ่ายไฟโหลดของระบบได้อีกด้วย เช่น ระบบอินเวอร์เตอร์ SMD ของ AES ระบบนี้สามารถจ่ายไฟที่ผ่านการรับรองสำหรับโหลดในพื้นที่ และสามารถทำงานเป็น UPS ออนไลน์ (แหล่งจ่ายไฟสำรอง) ได้ นอกจากนี้ยังสามารถจ่ายไฟให้กับกริดหรือรับไฟจากกริดได้อีกด้วย

โหมดการทำงานของระบบโดยทั่วไปจะทำงานคู่ขนานกับไฟหลักและพลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับโหลดในพื้นที่ หากพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยโมดูลโฟโตวอลตาอิคเพียงพอสำหรับโหลด ก็จะใช้พลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยโมดูลโฟโตวอลตาอิคโดยตรงเพื่อจ่ายความต้องการของโหลด หากพลังงานที่สร้างโดยโมดูลโฟโตวอลตาอิคเกินความต้องการของโหลดทันที พลังงานส่วนเกินสามารถส่งคืนไปยังกริดได้ หากพลังงานที่สร้างโดยโมดูลโฟโตวอลตาอิคไม่เพียงพอ พลังงานสาธารณูปโภคจะถูกเปิดใช้งานโดยอัตโนมัติ และพลังงานสาธารณูปโภคจะถูกใช้เพื่อจ่ายความต้องการของโหลดในพื้นที่ เมื่อการใช้พลังงานของโหลดน้อยกว่า 60% ของความจุไฟหลักที่กำหนดของอินเวอร์เตอร์ SMD ไฟหลักจะชาร์จแบตเตอรี่โดยอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่อยู่ในสถานะลอยเป็นเวลานาน หากไฟหลักล้มเหลว ไฟหลักล้มเหลวหรือไฟหลัก หากคุณภาพไม่ดี ระบบจะตัดการเชื่อมต่อไฟหลักโดยอัตโนมัติและสลับไปยังโหมดการทำงานอิสระ แบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์จ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่โหลดต้องการ

เมื่อไฟหลักกลับมาเป็นปกติ นั่นคือ แรงดันไฟและความถี่จะกลับคืนสู่สถานะปกติดังที่กล่าวข้างต้น ระบบจะตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่และเปลี่ยนเป็นโหมดการทำงานที่เชื่อมต่อกับกริดซึ่งใช้พลังงานจากไฟหลัก ในระบบจ่ายไฟไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริดบางระบบ ฟังก์ชันการตรวจสอบระบบ การควบคุม และการรวบรวมข้อมูลยังสามารถรวมไว้ในชิปควบคุมได้ ส่วนประกอบหลักของระบบนี้คือตัวควบคุมและอินเวอร์เตอร์