太陽光発電システムの構成と動作原理

太陽光発電システムは、太陽光発電効果を利用し、太陽エネルギーを発電システムに変換するもので、独立型太陽光発電システム、系統接続型太陽光発電システム、分散型太陽光発電システムに分けられます。 次の言葉では、太陽光発電システムの構成と動作原理、およびそれらについて簡単に説明します。
1. 太陽光発電モジュール
太陽光発電モジュールは、発電システム全体の核となる部分であり、レーザー切断機や鋼線切断機などで切断された、仕様の異なる太陽電池モジュールシートや太陽電池モジュールで構成されています。 単一の太陽電池セルの電流と電圧は非常に小さいため、最初に直列で高電圧を取得し、次に並列で大電流を取得し、(電流の逆入力を防ぐため) 極管を通して出力してからパッケージングする必要があります。ステンレス鋼、アルミニウム、またはその他の非金属フレームにガラスを上に、バックプレーンを背面に取り付け、窒素を充填して密閉します。 太陽光発電モジュールは直列および並列に結合されて、太陽​​光発電アレイとしても知られる太陽光発電モジュール アレイを形成します。
動作原理: 太陽が半導体 PN 接合を照らし、新しい正孔 - 電子ペアを形成します。PN 接合電界の作用により、正孔は p 領域から n 領域に流れ、電子は n 領域から n 領域に流れます。回路がオンになった後に電流が形成されます。 その役割は、太陽エネルギーを電気に変換し、バッテリーに送って蓄電したり、負荷作業を促進したりすることです。
コンポーネントの種類:
① 単結晶シリコン: 光電変換率 ≈ 18%、最高 24% は、すべての太陽電池モジュールの中で最も高い変換率で、一般に強化ガラスと防水樹脂パッケージを使用しており、耐久性があり、耐用年数は一般に 25 年に達します。
② ポリシリコン：光電変換率 ≈ 14%、単結晶シリコンの製造プロセスは似ていますが、ポリシリコンとの違いは、光電変換率が低く、価格が低く、寿命が短いことですが、ポリシリコン材料は製造が簡単です。製造が容易で、消費電力が節約され、製造コストが低いため、精力的に開発されています。
③ アモルファスシリコン：光電変換率約10％、単結晶シリコンとポリシリコンの製造方法は全く異なり、薄膜太陽電池であり、プロセスが大幅に簡略化され、シリコン材料の消費量が非常に少なく、消費電力が低い、その主な利点暗い場所でも発電できます。
2、コントローラー（オフグリッドシステム用）
太陽光発電コントローラーは、バッテリーの過充電や過放電を自動的に防止する自動制御装置です。 高速CPUマイクロプロセッサと高精度A/Dアナログデジタルコンバータを使用した、マイクロコンピュータデータ収集および監視制御システムであり、太陽光発電システムの現在の動作状態を迅速かつリアルタイムで収集し、太陽光発電所の稼動情報を随時把握し、太陽光発電所の履歴データを詳細に蓄積します。 これは、太陽光発電システム設計の合理性を評価し、システムコンポーネントの品質の信頼性をテストするための正確かつ十分な基礎を提供します。 シリアル通信によるデータ送信機能も備えており、複数の太陽光発電システムの子局を集中管理・遠隔制御することができます。
3. インバータ
インバータは太陽光発電で発電した直流を交流に変換する装置で、太陽光発電システムにおける重要なシステムバランスの一つであり、一般的な交流電源装置で使用できます。 ソーラーインバータには、高出力点追跡や単独運転保護など、太陽光発電アレイを備えた特別な機能があります。
太陽光発電インバータは、次の 3 つのカテゴリに分類できます。
① 独立インバータ：独立したシステムで使用され、太陽電池アレイがバッテリを充電し、インバータがバッテリの直流電圧をエネルギー源として利用します。 多くの個々のインバータには、AC 電源でバッテリを充電できるバッテリ充電器も組み込まれています。 一般に、このようなインバータは電力網に接続されないため、単独運転保護機能は必要ありません。
② 系統連系インバータ：インバータの出力電圧を商用交流電源に送り返すことができるため、出力される弦波は電源の位相、周波数、電圧と同じである必要があります。 系統連系インバータは、電源に接続されていない場合は自動的に出力をオフにする安全設計となっています。 系統電源が停電すると、系統接続されたインバータは電源供給機能を失います。
(3) スタンバイバッテリーインバーター: 特別なインバーターで、電源としてバッテリーを使用し、バッテリーを充電するバッテリー充電器を備えています。電力が多すぎる場合は、AC 電源端に再充電されます。 このインバータは、系統電源がオフになったときに指定された負荷に交流電力を供給できるため、単独運転保護機能が必要です。
4、バッテリー（系統接続システムには不要）
バッテリーは太陽光発電システムにおいて電気を蓄える装置です。 現在、鉛メンテナンスフリー電池には通常の鉛蓄電池、コロイド電池、アルカリニッケルカドミウム電池の4種類があり、鉛メンテナンスフリー電池とコロイド電池が広く使用されています。
動作原理：日中、太陽光が太陽光発電モジュールを照らし、DC電圧を生成し、光エネルギーを電気に変換してコントローラーに送信します。コントローラーの過充電保護の後、太陽光発電モジュールからの電気が送信されます。必要なときに使用できるように、バッテリーに保管します。