يحتاج تصميم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الكامل الموزع بالطاقة الشمسية إلى مراعاة العديد من العوامل وتنفيذ تصميمات مختلفة ، مثل تصميم الأداء الكهربائي ، وتصميم التأريض للحماية من الصواعق ، وتصميم التدريع الكهروستاتيكي ، وتصميم الهيكل الميكانيكي ، وما إلى ذلك ، لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة المستقلة المطبقة على الأرض. يقال إن أهم شيء هو تحديد سعة مجموعة الخلايا الشمسية وبطارية التخزين حسب متطلبات الاستخدام ، وذلك لتلبية احتياجات العمل العادي. يتمثل مبدأ التصميم العام لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة في تحديد الحد الأدنى من مكونات الخلايا الشمسية وسعة البطارية على أساس ضمان تلبية الحمل ، وذلك لتقليل الاستثمار ، أي مراعاة الموثوقية والاقتصاد في نفس الوقت.
تتمثل فكرة تصميم نظام كهروضوئي مستقل في تحديد قوة وحدة الخلايا الشمسية أولاً وفقًا لاستهلاك الطاقة للحمل الكهربائي ، ثم حساب سعة بطارية التخزين. ومع ذلك ، فإن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزع بالشبكة الشمسية له خصوصيته. من الضروري ضمان استقرار وموثوقية تشغيل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزع ، لذلك يجب الانتباه إلى العناصر التالية أثناء التصميم:
1) يتأثر الطيف وشدة الضوء للضوء المشع من الشمس الساطعة على المصفوفة المربعة من الخلايا الشمسية على الأرض بسمك الغلاف الجوي (أي جودة الغلاف الجوي) والموقع الجغرافي والمناخ وطقس الموقع ، والتضاريس والميزات ، وما إلى ذلك. هناك اختلافات كبيرة في كل من الشهر وفي غضون عام ، وهناك اختلافات كبيرة في إجمالي الإشعاع السنوي بين السنوات. المنطقة التي يستخدم فيها نظام توليد الطاقة الشمسية الموزعة ، والإشعاع الشمسي للمنطقة ، وخط الطول وخط العرض للمكان الذي تستخدم فيه الخلايا الشمسية. فهم وإتقان موارد الأرصاد الجوية لمكان الاستخدام ، مثل متوسط الإشعاع الشمسي الشهري (السنوي) ومتوسط درجة الحرارة والرياح والأمطار وما إلى ذلك. السمت.
2) بسبب الاستخدامات المختلفة ، يختلف استهلاك الطاقة ووقت استهلاك الطاقة ومتطلبات موثوقية مزود الطاقة. تحتوي بعض المعدات الكهربائية على نمط استهلاك طاقة ثابت ، في حين أن بعض الأحمال لها أنماط استهلاك طاقة غير منتظمة. تؤثر طاقة الخرج (W) للنظام الشمسي الكهروضوئي بشكل مباشر على معلمات النظام بأكمله. تتأثر كفاءة التحويل الكهروضوئي لمجموعة الخلايا الشمسية بدرجة حرارة الخلية الشمسية نفسها ، وشدة ضوء الشمس وفولطية الشحن العائمة للبطارية ، وستتغير هذه الثلاثة في غضون يوم واحد ، وبالتالي فإن كفاءة التحويل الكهروضوئي للطاقة الشمسية صفيف الخلايا متغير أيضًا. لذلك ، تتقلب طاقة خرج كتيبة الخلايا الشمسية أيضًا مع تغيرات هذه العوامل.
3) وقت العمل (ح) للنظام الشمسي الكهروضوئي هو المعلمة الأساسية التي تحدد حجم مكونات الخلايا الشمسية في النظام الشمسي الكهروضوئي. من خلال تحديد وقت العمل ، يمكن حساب استهلاك الطاقة اليومي للحمل وتيار الشحن المقابل لمكونات الخلايا الشمسية مبدئيًا.
4) تحدد معلمة عدد الأيام الممطرة المتتالية (د) في المكان الذي يستخدم فيه نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية حجم سعة البطارية وقوة مكونات الخلايا الشمسية المطلوبة لاستعادة سعة البطارية بعد يوم ممطر. تحديد عدد الأيام D بين يومين ممطرين متتاليين هو تحديد طاقة مكون البطارية المطلوبة من قبل النظام لشحن البطارية بالكامل بعد يوم ممطر مستمر.
5) تعمل حزمة البطارية في حالة الشحن العائم ، ويتغير جهدها مع توليد الطاقة لمجموعة الخلايا الشمسية واستهلاك الطاقة للحمل. تتأثر الطاقة التي توفرها البطارية أيضًا بدرجة الحرارة المحيطة.
6) تتكون أجهزة التحكم في شحن وتفريغ البطارية الشمسية والمحولات من مكونات إلكترونية. عند تشغيلهم ، لديهم استهلاك للطاقة يؤثر على كفاءة عملهم. يرتبط أداء وجودة المكونات المحددة بواسطة وحدات التحكم والمحولات أيضًا باستهلاك الطاقة. حجم الطاقة ، وبالتالي يؤثر على كفاءة نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة.
هذه العوامل معقدة للغاية. من حيث المبدأ ، يجب حساب كل نظام لتوليد الطاقة بشكل منفصل. بالنسبة لبعض العوامل المؤثرة التي لا يمكن تحديد كمياتها ، يمكن فقط استخدام بعض المعاملات لتقديرها. نظرًا للعوامل المختلفة التي تم أخذها في الاعتبار وتعقيدها ، فإن الأساليب المعتمدة مختلفة أيضًا.
تتمثل مهمة تصميم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة بالطاقة الشمسية في تحديد مجموعة الخلايا الشمسية المربعة في ظل الظروف البيئية لمربع الخلايا الشمسية ، وتشكل البطارية ووحدة التحكم والعاكس نظامًا لتزويد الطاقة ليس له فوائد اقتصادية عالية فحسب ، بل أيضًا يضمن موثوقية عالية للنظام.
تبلغ دورة تغيير ضوء الشمس والإشعاع في مناطق مختلفة على الأرض 24 ساعة في اليوم ، كما يتغير توليد الطاقة لصفائف الخلايا الشمسية في منطقة معينة بشكل دوري خلال 24 ساعة. القواعد هي نفسها. لكن التغيرات في الطقس ستؤثر على كمية الطاقة التي تولدها المجموعة الشمسية. إذا كانت هناك عدة أيام من الأيام الممطرة المستمرة ، فإن كتيبة الخلايا الشمسية بالكاد يمكن أن تولد الكهرباء ، ولا يمكن تشغيلها إلا بالبطارية ، وتحتاج البطارية إلى التجديد في أسرع وقت ممكن بعد تفريغها بعمق. في التصميم ، يجب استخدام إجمالي الطاقة المشعة اليومية للشمس أو متوسط قيمة ساعات سطوع الشمس السنوية التي توفرها محطة الأرصاد الجوية كبيانات رئيسية للتصميم. نظرًا لأن البيانات في منطقة ما تختلف من سنة إلى أخرى ، يجب أخذ الحد الأدنى من البيانات في السنوات العشر الماضية من أجل الموثوقية. وفقًا لاستهلاك الطاقة للحمل ، يجب تشغيل البطارية تحت أشعة الشمس وبدون أشعة الشمس ، وبالتالي فإن إجمالي الإشعاع الشمسي أو إجمالي ساعات سطوع الشمس التي توفرها محطة الأرصاد الجوية هي بيانات لا غنى عنها لتحديد سعة البطارية.
بالنسبة لمصفوفات الخلايا الشمسية ، يجب أن يشمل الحمل استهلاك جميع الأجهزة المستهلكة للطاقة في النظام (باستثناء الأجهزة الكهربائية والبطاريات والخطوط ووحدات التحكم والمحولات وما إلى ذلك). ترتبط طاقة خرج مجموعة الخلايا الشمسية بعدد الوحدات المتصلة في سلسلة ومتوازية. توصيل السلسلة هو الحصول على جهد التشغيل المطلوب ، والاتصال المتوازي هو الحصول على تيار التشغيل المطلوب. وفقًا للطاقة التي يستهلكها الحمل ، بالنسبة لعدد مناسب من وحدات الخلايا الشمسية ، بعد الاتصال المتسلسل المتوازي ، يتم تشكيل طاقة الإخراج المطلوبة لمجموعة الخلايا الشمسية.