sistema fotovoltaico

Los sistemas fotovoltaicos se dividen generalmente en sistemas independientes, sistemas conectados a la red y sistemas híbridos. Según su forma de aplicación, escala de aplicación y tipo de carga, se pueden clasificar en seis tipos.

introducción del sistema

Según el formulario de solicitud, la escala de aplicación y el tipo de carga del sistema solar fotovoltaico, el sistema de suministro de energía fotovoltaica debe dividirse con más detalle. Los sistemas fotovoltaicos también pueden subdividirse en los siguientes seis tipos: sistema de suministro de energía solar pequeño (CC pequeño); sistema de CC simple (CC simple); sistema de suministro de energía solar grande (CC grande); sistema de suministro de energía de CA y CC (CA/CC); sistema conectado a la red eléctrica (conexión a la red eléctrica); sistema de suministro de energía híbrido (híbrido); sistema híbrido conectado a la red eléctrica. El principio de funcionamiento y las características de cada sistema se describen a continuación.

sistema de suministro de energía

Las características de los sistemas pequeños de suministro de energía solar son que solo utilizan una carga de CC y su potencia es relativamente baja. El sistema en su conjunto tiene una estructura simple y es fácil de operar. Se utilizan principalmente en sistemas domésticos generales, diversos productos de CC para uso civil y equipos de entretenimiento relacionados. Por ejemplo, en la región occidental de mi país, este tipo de sistema fotovoltaico se ha extendido, y la carga es una lámpara de CC, lo que se utiliza para solucionar el problema de la iluminación doméstica en zonas sin electricidad.

Sistema de CC

La característica de este sistema es que la carga es de CC y no hay requisitos especiales para su uso. Se utiliza principalmente durante el día, por lo que no se utilizan baterías ni se requiere controlador. El sistema tiene una estructura simple y se puede usar directamente. El módulo fotovoltaico suministra energía a la carga, eliminando el almacenamiento y la liberación de energía en la batería y la pérdida de energía en el controlador, mejorando así la eficiencia energética. Se utiliza comúnmente en sistemas de bombeo de agua fotovoltaicos, en el suministro de energía temporal a equipos durante el día y en algunas instalaciones turísticas. La Figura 1 muestra un sistema simple de bombeo fotovoltaico de CC. Este sistema se ha utilizado ampliamente en países en desarrollo donde no hay agua potable del grifo y ha generado importantes beneficios sociales.

Sistema de energía solar a gran escala

En comparación con los dos sistemas fotovoltaicos anteriores, el sistema fotovoltaico de energía solar a gran escala sigue siendo adecuado para el sistema de energía de CC, pero este tipo de sistema solar fotovoltaico generalmente tiene una gran potencia de carga. Para garantizar un suministro de energía estable a la carga, su correspondiente La escala del sistema también es grande y necesita estar equipado con una matriz más grande de módulos fotovoltaicos y un paquete de baterías más grande. Sus formas de aplicación comunes incluyen comunicación, telemetría, suministro de energía para equipos de monitoreo, suministro de energía centralizado en áreas rurales, faros de baliza, alumbrado público, etc. Esta forma se utiliza en algunas centrales fotovoltaicas rurales construidas en algunas áreas sin electricidad en el oeste de mi país, y las estaciones base de comunicaciones construidas por China Mobile y China Unicom en áreas remotas sin redes eléctricas también utilizan este sistema fotovoltaico para el suministro de energía. Tal como el proyecto de la estación base de comunicaciones en Wanjiazhai, Shanxi.

Sistema de alimentación de CA y CC

A diferencia de los tres sistemas solares fotovoltaicos mencionados, este sistema fotovoltaico puede suministrar energía a cargas de CC y CA simultáneamente, y cuenta con más inversores que los tres sistemas mencionados en cuanto a su estructura. Estos inversores se utilizan para convertir la energía de CC en CA y satisfacer las necesidades de las cargas de CA. Normalmente, el consumo de energía de la carga de este sistema es relativamente alto, por lo que su escala también es considerable. Se utiliza en algunas estaciones base de comunicaciones con cargas de CA y CC, así como en otras plantas fotovoltaicas con cargas de CA y CC.

Sistema conectado a la red

La principal característica de este sistema solar fotovoltaico es que la corriente continua generada por el conjunto fotovoltaico se convierte en corriente alterna que satisface los requisitos de la red eléctrica mediante un inversor conectado a la red, el cual se conecta directamente a la misma. Fuera de la carga, el exceso de energía se devuelve a la red. En días lluviosos o por la noche, cuando el conjunto fotovoltaico no genera electricidad o la electricidad generada no puede satisfacer la demanda de la carga, se alimenta de la red. Dado que la energía eléctrica se inyecta directamente a la red eléctrica, se omite la configuración de la batería y se ahorra el proceso de almacenamiento y descarga de la misma. Sin embargo, se requiere un inversor dedicado conectado a la red para garantizar que la potencia de salida cumpla con los requisitos de la red en cuanto a voltaje, frecuencia y otros indicadores. Debido al problema de la eficiencia del inversor, aún se producirá cierta pérdida de energía. Estos sistemas suelen utilizar la energía de la red eléctrica y un conjunto de módulos solares fotovoltaicos en paralelo como fuentes de energía para las cargas locales de CA. Se reduce la tasa de escasez de energía de la carga en todo el sistema. Además, el sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica puede contribuir a la regulación de picos de demanda en la red eléctrica pública. Dadas las características del sistema conectado a la red, Soying Electric desarrolló con éxito hace varios años un inversor solar conectado a la red, especialmente diseñado para el reciclaje de energía eléctrica con diversas ganancias y pérdidas. Se han logrado grandes avances y se han superado una serie de dificultades técnicas en el sistema conectado a la red.

Sistema de suministro mixto

Además del conjunto de módulos solares fotovoltaicos, este sistema solar fotovoltaico también utiliza un generador de petróleo como fuente de energía de respaldo. El objetivo de un sistema híbrido de suministro de energía es aprovechar al máximo las ventajas de las diversas tecnologías de generación de energía y evitar sus respectivas deficiencias. Por ejemplo, las ventajas de los sistemas fotovoltaicos independientes mencionados anteriormente son su menor mantenimiento, mientras que la desventaja es que la producción de energía depende de las condiciones climáticas y es inestable.

Un sistema de suministro de energía híbrido que utiliza una combinación de generadores diésel y paneles fotovoltaicos puede proporcionar energía independiente del clima en comparación con un sistema independiente de energía única.

Sistema de suministro mixto conectado a la red

Con el desarrollo de la industria optoelectrónica solar, ha surgido un sistema híbrido de suministro de energía conectado a la red que utiliza de forma integral paneles solares fotovoltaicos, energía de la red eléctrica y generadores de petróleo de respaldo. Este tipo de sistema generalmente integra el controlador y el inversor, utilizando un chip de computadora para controlar completamente el funcionamiento de todo el sistema, utilizando diversas fuentes de energía para lograr el mejor estado de funcionamiento. También puede usar baterías para mejorar aún más la tasa de garantía de suministro de energía de carga del sistema, como el sistema de inversor SMD de AES. El sistema puede proporcionar energía calificada para cargas locales y funcionar como un SAI (sistema de alimentación ininterrumpida) en línea. La energía también puede suministrarse a la red eléctrica o recibirse de ella. El modo de funcionamiento del sistema suele ser en paralelo con la energía comercial y la energía solar. Para la carga local, si la energía generada por los módulos fotovoltaicos es suficiente para su uso, se utilizará directamente para satisfacer las necesidades de la carga. Si la energía generada por los módulos fotovoltaicos supera la demanda de la carga inmediata, el exceso también se puede devolver a la red eléctrica. Si la energía generada por los módulos fotovoltaicos es insuficiente, la red eléctrica se activará automáticamente y se utilizará para satisfacer la demanda de la carga local. Cuando el consumo de energía de la carga sea inferior al 60 % de la capacidad nominal de la red eléctrica del inversor SMD, la red eléctrica cargará automáticamente la batería para garantizar que permanezca en estado de flotación durante un largo periodo. Si falla la red eléctrica, es decir, si la calidad de la red eléctrica no cumple con los estándares, el sistema desconectará automáticamente la red eléctrica y cambiará al modo de funcionamiento independiente, y la batería y el inversor proporcionarán la alimentación de CA requerida por la carga. Una vez que la red eléctrica se normalice, es decir, cuando la tensión y la frecuencia vuelvan a su estado normal, el sistema desconectará la batería, cambiará al modo de conexión a la red eléctrica y suministrará energía desde la red eléctrica. En algunos sistemas de suministro de energía híbridos conectados a la red, las funciones de monitorización, control y adquisición de datos también pueden integrarse en el chip de control. Los componentes principales de este sistema son el controlador y el inversor.

Sistema fotovoltaico fuera de la red

El sistema de generación de energía fotovoltaica fuera de la red es un nuevo tipo de fuente de energía que genera electricidad a partir de módulos fotovoltaicos, gestiona la carga y descarga de la batería mediante un controlador y suministra energía eléctrica a la carga de CC o a la de CA mediante un inversor. Se utiliza ampliamente en mesetas, islas, zonas montañosas remotas y operaciones de campo con entornos hostiles. También puede utilizarse como fuente de alimentación para estaciones base de comunicaciones, cajas de luz publicitarias, alumbrado público, etc. El sistema de generación de energía fotovoltaica aprovecha la energía natural inagotable, lo que puede mitigar eficazmente el conflicto de demanda en zonas con escasez de energía y resolver los problemas de vida y comunicación en zonas remotas. Mejora el entorno ecológico global y promueve el desarrollo humano sostenible.

Funciones del sistema

Los paneles fotovoltaicos son componentes generadores de energía. El controlador fotovoltaico ajusta y controla la energía eléctrica generada. Por un lado, la energía ajustada se envía a la carga de CC o CA, y por otro lado, el exceso de energía se envía al paquete de baterías para su almacenamiento. Cuando la electricidad generada no puede satisfacer las necesidades de la carga, el controlador envía la energía de la batería a la carga. Una vez que la batería está completamente cargada, el controlador debe controlar que la batería no se sobrecargue. Cuando la energía eléctrica almacenada en la batería se descarga, el controlador debe controlar que la batería no se descargue demasiado para protegerla. Un rendimiento deficiente del controlador afectará considerablemente la vida útil de la batería y, en última instancia, la confiabilidad del sistema. La tarea de la batería es almacenar energía para que la carga pueda alimentarse por la noche o en días lluviosos. El inversor es responsable de convertir la energía de CC en energía de CA para su uso por las cargas de CA.