الحديث عن كيفية تصميم نظام كهروضوئي خارج الشبكة، وإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية، ومحطة إنتاج الطاقة الشمسية الصغيرة

1. البيانات الأساسية التي يجب فهمها قبل التركيب: أولًا، من الضروري تحديد طور جهد التيار الكهربائي للمستخدم، هل هو تيار متردد أحادي الطور 220 فولت، أم تيار متردد ثلاثي الأطوار 380 فولت؟ يحدد هذا خصائص خرج العاكس. ثانيًا، نوع الحمل، هل هو حمل حثي أم حمل مقاوم؟ يحدد هذا قدرة الحمل وشكل موجة خرج العاكس. ثالثًا، مدة تشغيل الحمل بكامل طاقته، أي ما هو متوسط ​​استهلاك الطاقة الكهربائية يوميًا؟ إذا كانت محطة طاقة كهروضوئية متصلة بالشبكة، ولعدم وجود جهاز تخزين طاقة، يكفي فقط تحديد قدرة مناسبة للوحدات الكهروضوئية. أما إذا كان نظام توليد طاقة كهروضوئية غير متصل بالشبكة، فيجب أيضًا حساب سعة البطارية، بما في ذلك حالة انقطاع توليد الطاقة الكهروضوئية في الأيام الممطرة المتواصلة، أي قدرة الاحتياط الذاتي للنظام. ٢- حالة توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة: نأخذ محطة توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة التابعة لمزارع صغير على ضفاف بحيرة كمثال. نظرًا لبُعد مسافة نقل الطاقة، وارتفاع التكلفة، وكبر فقد الطاقة والجهد في أسلاك النقل، فضلًا عن تأثير الأعاصير، مما يؤدي إلى عدم استقرار استهلاك الطاقة، وانقطاعات متكررة وغير متوقعة للتيار الكهربائي، الأمر الذي يؤثر على الإنتاج والاستهلاك المنزلي للطاقة. لهذا السبب، يُقترح استخدام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة. تتميز هذه المحطة بشدة الإشعاع الشمسي العالية خلال النهار، حيث يقوم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بتحويل الطاقة المُخرجة مباشرةً، مما يُشغل مصدر الطاقة ويشحن البطارية في الوقت نفسه، ثم تقوم البطارية بتحويل الطاقة المُخرجة ليلًا. الجهد الكهربائي هو 220 فولت تيار متردد، 50 هرتز، وتشمل المعدات الكهربائية بشكل أساسي: مضخة أكسجين لحوض الأسماك (300 واط)، 10 أجهزة تلفزيون + جهاز استقبال فضائي (200 واط)، جهاز طهي أرز (750 واط)، موقد حثي (2000 واط)، ثلاجة (100 واط)، ووحدة إضاءة (100 واط). لا يتم استخدام أي من هذه الأجهزة في نفس الوقت. تعمل مضخة الأكسجين عندما تكون الشمس مشرقة خلال النهار، وتتوقف عن العمل ليلاً. تبلغ قدرة الأجهزة الكهربائية الأخرى حوالي 3000 واط، ويبلغ استهلاك الكهرباء اليومي حوالي 10 وحدات. نظرًا لوجود إضاءة كافية على البحيرة، لم يتم احتساب أيام المطر. يوجد احتياطي طاقة ذاتي. 03 محول الطاقة الكهروضوئية: بناءً على البيانات المذكورة أعلاه المقدمة من المستخدم، في تصميم هذا النظام، SAKO Sanke؟ تم اختيار جهاز متكامل مع عاكس كهروضوئي خارج الشبكة، بقدرة 48 فولت و6 كيلو فولت أمبير، ومعامل قدرة 0.9، وكفاءة تحويل العاكس > 88%، ويمكن أن تصل قدرة الحمل الفعلية إلى 5000 واط، مما يلبي متطلبات الطاقة الخارجة للأجهزة الكهربائية للمستخدم. سعة البطارية: جهاز تخزين الطاقة المستخدم في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة هذا هو بطارية رصاص حمضية شائعة الاستخدام، تتميز بسعة كبيرة وأداء عالي التكلفة. تبلغ سعة البطارية الاحتياطية 10 كيلو واط ساعة. بما أن جهد دخل التيار المستمر للعاكس الكهروضوئي هو 48 فولت، فإن السعة النظرية للبطارية تُحسب كالتالي: 10000 فولت أمبير ساعة / 48 فولت ÷ 208 أمبير ساعة. وفقًا للمعايير الفنية ذات الصلة بالبطارية، فإن معدل تفريغ البطارية أكثر اقتصادية ومعقولية عند 0.5C²، مما يضمن دورات شحن وتفريغ البطارية ويطيل عمرها الافتراضي بشكل فعال. بسبب وفرة أشعة الشمس في البحيرة، يتم تحويل الطاقة الكهروضوئية مباشرةً خلال النهار، دون الحاجة إلى تفريغ البطارية بشكل متكرر. أما في الليل، فيكون استهلاك الطاقة الكهربائية منخفضًا ووقت التفريغ قصيرًا. لذلك، تم رفع معدل تفريغ البطارية إلى 0.6C2 في تصميم هذا النظام. حساب السعة الفعلية: 208 أمبير/ساعة / 0.6 أمبير/ساعة. القيمة هنا هي 400 أمبير/ساعة، أي أن السعة الإجمالية هي: مواصفات بطارية الرصاص الحمضية 48 فولت 400 أمبير/ساعة هي 12 فولت 200 أمبير/ساعة/بطارية، وطريقة التوصيل هي 4 بطاريات على التوالي و4 على التوازي، ويلزم 8 بطاريات إجمالًا. 05 طاقة الوحدة الكهروضوئية: بعد الحصول على سعة البطارية من خلال الحساب أعلاه، يتم حساب طاقة الوحدة الكهروضوئية. يتميز الموقع الجغرافي للبحيرة بشدة إشعاع شمسي عالية، ويصل وقت سطوع الشمس الفعال إلى 6 ساعات. باستخدام وحدات الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات، تصل كفاءة التحويل الكهروضوئي إلى 16%، وهو ما يفي بالمعايير التي حددتها الهيئة الوطنية للطاقة. صيغة حساب توليد الطاقة الكهروضوئية هي: توليد طاقة النظام = قدرة الوحدة الكهروضوئية × مدة سطوع الشمس × المعامل الشامل. يشير المعامل الشامل إلى معامل الفقد الناتج عن عوامل مثل تغير درجة الحرارة، وفقدان الطاقة في الخطوط، وكفاءة تحويل وحدة التحكم (أو العاكس)، ويتراوح عادةً بين 0.5 و0.7، وفي هذه الحالة 0.6. لذا، فإن حساب قدرة الوحدة الكهروضوئية هو: 48 فولت × 400 أمبير/ساعة / (6 ساعات × 0.6) = 5333 واط. مواصفات الوحدة هي 36 فولت 275 واط، وأبعادها 1900 × 980 × 45 مم، ومساحتها حوالي مترين مربعين. طريقة التوصيل هي توصيل كل قطعتين (72 فولت) على التوالي كمجموعة، ثم يتم توصيل 10 سلاسل على التوازي، ويتطلب ذلك ما مجموعه 20 وحدة كهروضوئية، وتبلغ الطاقة الإجمالية 72 فولت 5500 واط، وتبلغ مساحة مصفوفة الوحدات الكهروضوئية 40 مترًا مربعًا.