1. 太陽光発電システムの構成と原理
太陽光発電システムは、次の 3 つの部分で構成されます。 充放電コントローラ、インバータ、試験機器、コンピュータ監視およびその他のパワーエレクトロニクス機器。 およびバッテリーまたはその他のエネルギー貯蔵および補助発電装置。
太陽光発電システムには次のような特徴があります。
- 回転部品がなく、騒音もありません。
- 大気汚染や廃水の排出がありません。
- 燃焼プロセスがなく、燃料も必要ありません。
- メンテナンスが簡単で、メンテナンスコストが低い。
- 優れた動作信頼性と安定性。
- 主要なコンポーネントである太陽電池は耐用年数が長く、結晶シリコン太陽電池の寿命は 25 年以上に達することがあります。
必要に応じて発電量を簡単にスケールアップできます。
太陽光発電システムは広く使用されています。 太陽光発電システムのアプリケーションの基本的な形態は、独立型発電システムと系統接続型発電システムの 2 つのカテゴリに分類できます。 主な応用分野は、主に宇宙航空機、通信システム、マイクロ波中継局、テレビの差動ターンテーブル、太陽光発電ポンプ、無電地域の家庭用電源などです。 技術の発展と世界経済の持続可能な発展のニーズに伴い、先進国では都市型太陽光発電を計画的に推進し始めており、主に家庭用の屋上太陽光発電システムやMWレベルの集中型大規模太陽光発電システムの構築が行われている。系統接続された発電システム。 同時に、太陽光発電システムの交通機関や都市照明への応用が精力的に推進されています。
太陽光発電システムにはさまざまな規模や利用形態があります。 たとえば、システムの規模は、0.3 ～ 2W のソーラー ガーデン ライトから、3.75kWp の家庭用屋上発電設備や敦煌 10MW プロジェクトなどの MW レベルの太陽光発電所まで多岐にわたります。 その応用形態も多岐にわたり、家庭用、交通用、通信用、宇宙用など様々な分野で幅広く使用されています。 太陽光発電システムのサイズは異なりますが、その構成と動作原理は基本的に同じです。 図4-1は、DC負荷に電力を供給する典型的な太陽光発電システムの概略図です。 これには、太陽光発電システムのいくつかの主要コンポーネントが含まれています。
太陽電池モジュールアレイ: システム要件に応じて直列および並列に接続された太陽電池素子 (太陽電池モジュールとも呼ばれます) で構成されます。 太陽光の下で太陽エネルギーを電気エネルギー出力に変換します。 太陽光発電システムの核となるコンポーネントです。
バッテリー: 太陽電池コンポーネントによって生成された電気エネルギーを蓄えます。 光が不十分な場合や夜間、または負荷の需要が太陽電池コンポーネントによって生成される電力よりも大きい場合、蓄えられた電気エネルギーは負荷のエネルギー需要を満たすために放出されます。 太陽光発電システムの蓄電池です。 機能部品。 現在、太陽光発電システムでは鉛蓄電池が一般的に使用されています。 より高い要件を備えたシステムの場合は、通常、深放電バルブ制御の密閉型鉛蓄電池、深放電液体吸収型鉛蓄電池などが使用されます。
コントローラー: バッテリーの充放電条件を規定および制御し、負荷の電力需要に応じて太陽電池コンポーネントとバッテリーの負荷への電力出力を制御します。 システム全体の中核となる制御部分です。 太陽光発電産業の発展に伴い、コントローラーの機能はますます強力になり、従来の制御部分、インバーター、監視システムを統合する傾向があります。 たとえば、AES の SPP および SMD シリーズ コントローラには、上記 3 つの機能が統合されています。
インバータ: 太陽光発電システムでは、AC 負荷がある場合、太陽電池コンポーネントによって生成された DC 電力またはバッテリによって放出された DC 電力を、電力供給システムが必要とする AC 電力に変換するためにインバータ装置を使用する必要があります。負荷。
太陽光発電システムの基本的な動作原理は、太陽の照射下で太陽電池コンポーネントによって生成された電気エネルギーをバッテリーに充電するか、負荷の需要が満たされたときに負荷に電力を直接供給することです。 日照が不十分な場合や夜間の場合 コントローラの制御により、バッテリが DC 負荷に電力を供給します。 AC 負荷を含む太陽光発電システムの場合、DC 電力を AC 電力に変換するためにインバーターを追加する必要があります。 太陽光発電システムのアプリケーションにはさまざまな形式がありますが、基本原理は同じです。 他のタイプの太陽光発電システムの場合、実際のニーズに応じて制御メカニズムとシステムコンポーネントのみが異なります。 異なるタイプの太陽光発電システムについては、以下で詳細に説明します。