ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการจำแนกประเภทของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

โดยทั่วไป เราแบ่งระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ออกเป็นระบบอิสระ ระบบเชื่อมต่อโครงข่าย และระบบไฮบริด หากตามรูปแบบการใช้งานของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาดการใช้งาน และประเภทของโหลด ระบบจ่ายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สามารถแบ่งรายละเอียดเพิ่มเติมได้ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ยังสามารถแบ่งย่อยได้เป็น 6 ประเภทดังต่อไปนี้: ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก (SmallDC); ระบบไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่าย (SimpleDC); ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ (LargeDC); ระบบจ่ายไฟ AC และ DC (AC/DC); ระบบเชื่อมต่อกริด (UtilityGridConnect); ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริด (Hybrid); ระบบไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริด หลักการทำงานและคุณลักษณะของแต่ละระบบมีอธิบายไว้ด้านล่าง

1. ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก (SmallDC)

ลักษณะของระบบนี้คือมีเฉพาะโหลด DC ในระบบและกำลังโหลดค่อนข้างน้อย ระบบทั้งหมดมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและใช้งานง่าย การใช้งานหลักคือระบบในครัวเรือนทั่วไป ผลิตภัณฑ์ DC พลเรือนต่างๆ และอุปกรณ์ความบันเทิงที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ชนิดนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคตะวันตกของประเทศของฉัน และโหลดเป็นหลอดไฟ DC เพื่อแก้ปัญหาไฟส่องสว่างภายในบ้านในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้าใช้

2. ระบบซิมเพิลดีซี (SimpleDC)

คุณลักษณะของระบบคือโหลดในระบบเป็นโหลด DC และไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับเวลาการใช้งานของโหลด โหลดส่วนใหญ่จะใช้ในระหว่างวัน ดังนั้นจึงไม่มีแบตเตอรี่หรือตัวควบคุมในระบบ ระบบมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและสามารถใช้งานได้โดยตรง ส่วนประกอบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จ่ายพลังงานให้กับโหลด ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการกักเก็บและปล่อยพลังงานในแบตเตอรี่ รวมถึงการสูญเสียพลังงานในตัวควบคุม และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

3 ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ (LargeDC)

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สองระบบข้างต้น ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์นี้ยังคงเหมาะสำหรับระบบจ่ายไฟ DC แต่ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดนี้มักจะมีกำลังไฟสูง เพื่อให้แน่ใจว่าโหลดสามารถจ่ายได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยแหล่งจ่ายไฟที่เสถียร ระบบที่เกี่ยวข้อง เครื่องชั่งก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน โดยต้องใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ขึ้นและชุดแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่กว่า แบบฟอร์มการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การสื่อสาร การวัดและส่งข้อมูลทางไกล แหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์ตรวจสอบ แหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์ในพื้นที่ชนบท บีคอนบีคอน ไฟถนน ฯลฯ 4 ระบบจ่ายไฟ AC, DC (AC/DC)

แตกต่างจากระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์สามระบบข้างต้น ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์นี้สามารถจ่ายพลังงานให้กับทั้งโหลด DC และ AC ในเวลาเดียวกัน ในแง่ของโครงสร้างระบบ มีอินเวอร์เตอร์มากกว่าสามระบบข้างต้นเพื่อแปลงไฟ DC เป็นไฟ AC ความต้องการโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ โดยทั่วไป การใช้พลังงานโหลดของระบบประเภทนี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่ ดังนั้นขนาดของระบบจึงค่อนข้างใหญ่เช่นกัน ใช้ในสถานีฐานการสื่อสารบางแห่งที่มีโหลดทั้ง AC และ DC และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อื่นๆ ที่มีโหลด AC และ DC

5 ระบบเชื่อมต่อกริด (UtilityGridConnect)

คุณลักษณะที่ใหญ่ที่สุดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้คือ พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่สร้างโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ตรงตามข้อกำหนดของโครงข่ายไฟฟ้าหลักโดยอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย จากนั้นจึงเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายหลัก ในระบบที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย พลังงานที่สร้างโดยอาร์เรย์ PV ไม่เพียงแต่จ่ายให้กับไฟฟ้ากระแสสลับ นอกเหนือจากโหลดเท่านั้น พลังงานส่วนเกินจะถูกป้อนกลับไปยังโครงข่ายอีกด้วย ในวันที่ฝนตกหรือตอนกลางคืน เมื่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่ผลิตกระแสไฟฟ้าหรือไฟฟ้าที่ผลิตได้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการโหลดได้ ก็จะใช้พลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า

6 ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริด (Hybrid)

นอกเหนือจากการใช้อาร์เรย์โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แล้ว ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ประเภทนี้ยังใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเป็นแหล่งพลังงานสำรองอีกด้วย วัตถุประสงค์ของการใช้ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดคือการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าต่างๆ อย่างครอบคลุม และหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ข้อดีของระบบเซลล์แสงอาทิตย์อิสระที่กล่าวข้างต้นคือการบำรุงรักษาน้อยกว่า แต่ข้อเสียคือพลังงานที่ผลิตได้ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและไม่เสถียร เมื่อเปรียบเทียบกับระบบอิสระด้านพลังงานเดี่ยว ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลและแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถให้พลังงานที่ไม่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ข้อดีของมันคือ:

1. การใช้ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดสามารถบรรลุการใช้พลังงานหมุนเวียนได้ดีขึ้น

2. มีความเป็นไปได้ของระบบสูง

3. เมื่อเทียบกับระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบใช้ครั้งเดียว มีการบำรุงรักษาน้อยกว่าและใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า

4. ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่สูงขึ้น

5. ความยืดหยุ่นที่ดีขึ้นสำหรับการจับคู่โหลด

ระบบไฮบริดมีข้อบกพร่องในตัวเอง:

1. การควบคุมมีความซับซ้อนมากขึ้น

2. โครงการเริ่มแรกมีขนาดค่อนข้างใหญ่

3. ต้องการการบำรุงรักษามากกว่าระบบแบบสแตนด์อโลน

4. มลพิษและเสียงรบกวน

7. ระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริด (Hybrid)

ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมออปโตอิเล็กทรอนิกส์พลังงานแสงอาทิตย์ จึงมีระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริด ซึ่งสามารถใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ แผงหลัก และเครื่องจักรน้ำมันสำรองได้อย่างครอบคลุม ระบบประเภทนี้มักจะบูรณาการเข้ากับตัวควบคุมและอินเวอร์เตอร์โดยใช้ชิปคอมพิวเตอร์เพื่อควบคุมการทำงานของทั้งระบบอย่างเต็มรูปแบบโดยใช้แหล่งพลังงานต่างๆอย่างครอบคลุมเพื่อให้ได้สถานะการทำงานที่ดีที่สุดและยังสามารถใช้แบตเตอรี่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติม อัตราการรับประกันโหลดไฟฟ้าของระบบ เช่นระบบอินเวอร์เตอร์ SMD ของ AES ระบบสามารถจ่ายไฟที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับโหลดในพื้นที่ และสามารถทำงานเป็น UPS ออนไลน์ได้ (เครื่องสำรองไฟ) นอกจากนี้ยังสามารถจ่ายพลังงานให้กับโครงข่ายหรือรับพลังงานจากโครงข่ายได้อีกด้วย

โหมดการทำงานของระบบมักจะทำงานควบคู่ไปกับไฟหลักและพลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับโหลดในท้องถิ่น หากพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพียงพอสำหรับโหลด ก็จะใช้พลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์โดยตรงเพื่อจ่ายความต้องการโหลด หากพลังงานที่สร้างโดยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เกินความต้องการของโหลดทันที พลังงานส่วนเกินจะถูกส่งกลับไปยังโครงข่าย หากพลังงานที่สร้างโดยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ ไฟฟ้าสาธารณูปโภคจะถูกเปิดใช้งานโดยอัตโนมัติ และไฟฟ้าจากสาธารณูปโภคจะถูกนำมาใช้เพื่อรองรับความต้องการโหลดในท้องถิ่น เมื่อการใช้พลังงานของโหลดน้อยกว่า 60% ของความจุหลักที่กำหนดของอินเวอร์เตอร์ SMD ไฟหลักจะชาร์จแบตเตอรี่โดยอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่อยู่ในสถานะลอยตัวเป็นเวลานาน หากแหล่งจ่ายไฟหลักขัดข้อง แหล่งจ่ายไฟหลักขัดข้อง หรือแหล่งจ่ายไฟหลัก หากคุณภาพไม่เพียงพอ ระบบจะตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟหลักโดยอัตโนมัติ และสลับไปยังโหมดการทำงานอิสระ แบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์จ่ายไฟ AC ที่จำเป็นสำหรับโหลด

เมื่อไฟฟ้าหลักกลับสู่ภาวะปกติ กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าและความถี่กลับคืนสู่สถานะปกติดังที่กล่าวข้างต้น ระบบจะถอดแบตเตอรี่ออกและเปลี่ยนเป็นโหมดเชื่อมต่อกับโครงข่ายซึ่งจ่ายไฟจากแหล่งจ่ายไฟหลัก ในระบบจ่ายไฟแบบไฮบริดที่เชื่อมต่อกับกริดบางระบบ ฟังก์ชันการตรวจสอบระบบ การควบคุม และการเก็บข้อมูลสามารถรวมไว้ในชิปควบคุมได้เช่นกัน ส่วนประกอบหลักของระบบนี้คือตัวควบคุมและอินเวอร์เตอร์