Słoneczny przepływ energii i komponenty

Podstawowa koncepcja

System fotowoltaiczny przekształca energię światła (energia słoneczna) w prąd stały (DC) za pomocą paneli fotowoltaicznych, a następnie przekształca ją w prąd naprzemiennie (AC) za pomocą falownika, ostatecznie dostarczając ją do siatki lub do użytku lokalnego. Struktura montażowa i akcesoria (skrzynki połączenia, złącza, kable itp.) Są niezbędnymi komponentami wspornika strukturalnego i połączenia elektrycznego umożliwiające ten proces konwersji i transmisji energii.

Komponenty podstawowe i ich rola w przepływie elektrycznym

1. Panele fotowoltaiczne (moduły):

• Rola: punkt wyjścia systemu, podstawowa jednostka wytwarzania energii. Wykorzystuje efekt fotowoltaiczny do przekształcania światła słonecznego bezpośrednio w prąd stały (DC).

• Charakterystyka elektryczna: pojedynczy panel wytwarza ograniczone napięcie (np. 30-50 V DC), prąd (np. 8-12a) i zasilanie (np. 300W-600W+).

2. Skrzyżka:

• Bieżąca kolekcja i wyjście: zbiera prąd z komórek połączonych szeregowo wewnątrz panelu PV i wysyła go poprzez pozytywne (+) i ujemne (-).

• Dioda obejścia: krytyczny element elektryczny! Jeśli panel jest zacieniony lub uszkodzony, zmniejszając jego moc wyjściową, może stać się „wąskim gardłem” w ciągu serii, nie tylko nie wytwarzając mocy, ale także ogrzewanie (efekt gorącego punktu). Dioda obejściowa umożliwia przepływ prądu wokół panelu gorszych przez samą diodę, zapewniając, że prąd z innych zdrowych paneli może przejść. Chroni to moduł i zwiększa ogólną wydajność systemu.

• Punkt połączenia: Zapewnia znormalizowane interfejsy (zwykle gniazda MC4) dla łatwego połączenia z innymi paneli lub kabli za pomocą kabli i złączy.

• Lokalizacja: Zwykle zamontowane z tyłu każdego panelu PV.

• Rola:

3. Akcesoria - Kable i złącza:

• Połączenie międzypanelowe: Wykorzystuje gotowe krótkie kable z wtyczkami MC4 ( „Skoczki ”) do podłączenia dodatniego (+) terminala jednego panelu połączenia jednego panelu z ujemnym (-) zaciskiem następnego panelu, osiągając połączenie szeregowe (zwiększa napięcie). Może być również używane do połączenia równoległego (zwiększa prąd), ale wymaga odpowiednich metod łączenia.

• Wyjście strunowe: prowadzi wyniki dodatnie (+) i ujemne (-) sznury połączonego szeregowo paneli fotowoltaicznych (zwanych „string ”) za pomocą dłuższych kabli PV DC w kierunku pola kombinera DC lub bezpośrednio do falownika (dla małych systemów lub falowników smyczkowych). Te dłuższe kable to 'String Cable '.

• Kable PV DC: specjalnie zaprojektowane do środowisk PV na zewnątrz: odporne na wysokie temperatury (90 ° C), promieniowanie UV, wietrzenie i opóźnienie płomienia (zwykle certyfikowany kabel specyficzny dla PV, taki jak TUV PV1-F). Obejmuje dodatni (+) kabel i kabel ujemny (-).

• Złącza fotowoltaiczne: najczęściej MC4 lub typy kompatybilne. Zaprojektowane jako odporne na warunki atmosferyczne, bezpieczne dotykowe, blokujące złącza.

• Rodzaje:

• Rola:

4. Akcesoria - DC Combiner Box:

• Łączenie ciągu: łączy wyjścia DC wielu ciągów PV (np. 4, 6, 8, 10, 12, 16 ciągów) poprzez łączenie ich równolegle.

• Ochrona: kluczowy punkt ochrony po stronie DC.

• Wyjście: Połączone wyjścia DC dodatnie (+) i ujemne (-) są kierowane za pomocą kabli prądu stałego o cięższych miernikach do falownika.

• Bezpieczeństwa/DC wyłączniki: Zapewnij ochronę nadprądową dla każdego ciągu wejściowego. Zapobiega prądowi błędu z innych ciągów „zasypek” i uszkadzanie paneli fotowoltaicznych w uszkodzonym ciągu, jeśli szorty.

• Urządzenia ochrony Surge (SPD): Chroni przed indukowanymi piorunem gwałtownymi liniami DC, niszcząc sprzęt niższy, taki jak falownik.

• Odłącz przełącznik/izolator: umożliwia bezpieczne odłączenie strony DC w celu konserwacji lub sytuacji awaryjnych.

• Lokalizacja: W systemach falowników strunowych, zwykle instalowanych w pobliżu tablicy PV i falownika (np. Na dachu, obok mocowania naziemnego lub w pomieszczeniu przełączowym).

• Rola:

5. Falownik:

• Konwersja DC na AC: przekształca energię elektryczną prądu stałego wytwarzaną przez panele fotowoltaiczne w elektryczność AC kompatybilną z siatką lub lokalnymi obciążeniami (np. 220 V/380 V, 50 Hz).

• Maksymalne śledzenie punktu mocy (MPPT): Ciągle monitoruje i dostosowuje punkt roboczy wejściowego DC, aby układ PV działał przy maksymalnej mocy wyjściowej, maksymalizując zbiór energii.

• Interakcja siatki (dla związana z siatką): monitoruje napięcie siatki i częstotliwość dla systemów związanych z siatką, zapewniając zsynchronizowanie prądu wyjściowego z siatką w celu spełnienia wymagań związanych z połączeniem. Automatycznie odłącza się od siatki, jeżeli wykryto uszkodzenie siatki (ochrona przeciw wyspieniu).

• Monitorowanie i komunikacja: Zwykle ma wbudowany rejestrator danych, generowanie rejestrowania, status itp. I przesyła dane za pośrednictwem przewodowego (RS485, Ethernet) lub bezprzewodowych (Wi-Fi, 4G) dla platformy monitorowania.

• Funkcje ochrony: Zapewnia wiele ochrony: nadpływ/pod napięciem, nad/w częstotliwości, nadprąd, wyprzedzenie, odwrotna polaryzacja, uskoki izolacyjne itp.

• Rola: „serce ” systemu, jednostka konwersji mocy rdzenia.

• Wejście: Odbiera energię elektryczną DC z pole kombineru DC (lub bezpośrednio z ciągów).

• Wyjście: wytwarza prąd elektryczny AC.

6. Akcesoria - kable prądu przemiennego:

• Rola: przesyła wyjście prądu przemiennego z falownika do płyty rozkładu prądu przemiennego (ACDB) lub bezpośrednio do punktu połączenia (POI) z obciążeniami siatki / lokalnych.

• Wymagania: Standardowe kable zasilania prądu przemiennego zgodne z lokalnymi kodami elektrycznymi (np. THHN/THWN, XHW w przewodzie lub użycie-2/RHW-2 do bezpośredniego pochówku).

7. Płyta dystrybucyjna prądu przemiennego (ACDB) / obciążenie:

• Ochrona i dystrybucja: zawiera wyłączniki zapewniające ochronę (przeciążenie i zwarcia) dla wyjścia AC falownika.

• Pomiar: mieści miernik energii elektrycznej (miernik KWH) do pomiaru produkcji energii systemu PV (energia zasilana do siatki lub samozwańczy).

• Punkt połączenia siatki: Ostateczny punkt połączenia między systemem a siatką lub główny panel elektryczny użytkownika. Miernik narzędzi jest zwykle instalowany tutaj lub w pobliżu.

• Ochrona przed podstępem: SPD po stronie prądu przemiennego.

• Izolacja: zapewnia przełącznik izolacji do konserwacji.

• Rola:

8. Siatka / obciążenia:

• System związany z siatką: Przekształcona energia elektryczna prądu przemiennego jest podawana do siatki do użytku przez innych. Moc systemu jest najpierw używana przez lokalne obciążenia; Nadmiar jest eksportowany do siatki; Niedobór jest importowany z siatki.

• System poza siecią: zasilanie prądu przemiennego jest dostarczane bezpośrednio do lokalnych obciążeń (często wymaga przechowywania akumulatora).

• Rola:

Rola struktury montażowej (rdzeń nieelektryczny, ale niezbędna do wydajności elektrycznej)

• Wsparcie strukturalne: jest to podstawowa funkcja. Bezpiecznie naprawia panele fotowoltaiczne do dachu, ziemi lub innej konstrukcji, podtrzymującej wiatr, śnieg, deszcz i obciążenia martwe, zapewniając długoterminowe panele pod optymalnym kątem i pozycją.

• Optymalizacja kątowa: mocowania można naprawić lub używać systemów śledzenia, aby zmaksymalizować natężenie promieniowania słonecznego odbierane przez panele, bezpośrednio wpływając na wydajność energii (ostateczne wyjście układu elektrycznego).

• Wentylacja i chłodzenie: Właściwa konstrukcja montażowa (np. Instalacja podwyższona) zapewnia przepływ powietrza za paneli, pomagając chłodzeniem. Wyższe temperatury zmniejszają wydajność panelu PV.

• Ścieżka uziemienia: Metalowa konstrukcja montażowa jest istotną częścią całego systemu uziemienia macierzy PV. Zapewnia ścieżkę o niskiej impedancji na ziemię do ramek panelu, szyn i innych elementów metalowych, bezpiecznie prowadząc potencjalne prądy usterkowe lub prądy błyskawiczne do Ziemi, chroniąc sprzęt i personel. Przewody uziemiające łączą się z szynami montażowymi i ramą macierzy.

Pełne podsumowanie przepływu elektrycznego

1. Energia światła -> prąd DC: światło słoneczne uderza w panele fotowoltaiczne, wytwarzając prąd prąd DC.

2. Zbieranie i ochrona wewnątrz panel: prąd jest gromadzony i wyjściowy za pośrednictwem skrzynki przyłączeniowej; W razie potrzeby dioda obejściowa zapewnia ochronę.

3. Formacja łańcucha: kable i złącza PV łączą wiele paneli szeregowych, tworząc „string ” z wyższym napięciem wyjściowym.

4. Łączenie łańcucha i ochrona: Wyjścia DC z wielu ciągów są podłączone za pomocą kabli ciągów do pola kombinera DC. Pole Combiner łączy ciągami równolegle, zwiększając prąd wyjściowy i zapewnia ochronę za pomocą wewnętrznych bezpieczników/wyłączników i SPD.

5. Transmisja prądu stałego: Połączona moc DC jest przesyłana za pomocą głównych kabli DC do falownika.

6. DC -> AC Conversion & Optimization: falownik przekształca DC na AC i maksymalizuje moc wejściową za pomocą MPPT.

7. Wyjście i ochrona prądu przemiennego: Wyjście prądu przemiennego falownika jest przesyłane za pomocą kabli prądu przemiennego do płyty dystrybucyjnej prądu przemiennego (ACDB).

8. Połączenie pomiarowe i siatki: W ACDB, po ochronie przez wyłączniki prądu przemiennego, energia jest mierzona za pomocą miernika, a ostatecznie połączona z siatką w punkcie połączenia (POI) lub dostarczona do lokalnych obciążeń.

9. Zużycie energii/eksport: Elektryczność AC jest zużywana przez obciążenia lub eksportowana do siatki.

Struktura montażowa zapewnia fizyczne wsparcie, optymalizację kąta, środowisko chłodzenia i podstawy uziemienia paneli fotowoltaicznych, skrzynek do połączeń, złącza i kabli (w ramach tablicy) zaangażowanych w kroki 1-4. Jest to infrastruktura zapewniająca, że proces elektryczny działa bezpiecznie, stabilnie i wydajnie.

Podsumowanie akcesoriów: skrzynki połączenia, złącza, kable (DC + AC), pola kombinerowe, wyłączniki/metry w ACDB itp., Są niezbędnymi „częściami ”, które tworzą pełną ścieżkę elektryczną, umożliwiają przesyłanie energii i zapewniają ochronę bezpieczeństwa.

Zrozumienie tego przepływu i roli każdego komponentu wyraźnie pokazuje, w jaki sposób energia słoneczna jest przekształcana krok po kroku w użyteczną energię elektryczną.