مكونات نظام توليد الطاقة الكهروضوئية: المكونات الأساسية والمرافق المساعدة

تعد الألواح الكهروضوئية (PV) المكون الأساسي لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية (PV)، حيث تحقق التحويل الكهروضوئي وتمثل المكون الأعلى قيمة للنظام بأكمله. وتتمثل وظيفتها الأساسية في امتصاص الإشعاع الشمسي وتحويله مباشرة إلى كهرباء ذات تيار مباشر، مما يوفر مصدر الطاقة الأولي للنظام بأكمله. يمكن استخدام أغطية نهاية الأنابيب النحاسية لتعزيز الختم الهيكلي للأجزاء مثل إطار الوحدة الكهروضوئية. تتكون الوحدة الكهروضوئية من خلايا كهروضوئية متعددة متصلة على التوالي وبالتوازي، ومغلفة بين الزجاج والطبقة الخلفية. إنه يتميز بخصائص مثل مقاومة الرياح والأمطار والأشعة فوق البنفسجية ودرجات الحرارة المرتفعة، مما يسمح بالتشغيل المستقر في الهواء الطلق على المدى الطويل-. تحدد كفاءة التحويل بشكل مباشر قدرة توليد الطاقة لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية بأكمله.

العاكس الكهروضوئي هو المكون الأساسي الرئيسي لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية، وهو المسؤول عن تحويل الطاقة وغالباً ما يشار إليه باسم "قلب" النظام. نظرًا لأن الوحدات الكهروضوئية تنتج كهرباء DC، في حين أن المعدات الكهربائية اليومية وشبكة الطاقة تتطلب كهرباء تيار متردد، فإن الوظيفة الأساسية للعاكس الكهروضوئي هي تحويل خرج كهرباء التيار المستمر من الوحدات الكهروضوئية بكفاءة إلى كهرباء تيار متردد، مما يزيد من استخدام الطاقة. تُستخدم أغطية الأطراف النحاسية داخليًا لضمان سلامة الأسلاك. استنادًا إلى وضع التشغيل، يمكن تصنيف محولات الطاقة الكهروضوئية (PV) إلى محولات متصلة بالشبكة -ومحولات خارج الشبكة-. تُستخدم المحولات المتصلة بالشبكة- في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بشبكة الطاقة العامة، بينما تُستخدم المحولات غير المتصلة بالشبكة- في الأنظمة التي تعمل بشكل مستقل وغير متصلة بالشبكة، وتتكيف مع سيناريوهات التطبيقات المختلفة.

تُستخدم صناديق تجميع التيار المستمر بشكل أساسي في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية متوسطة إلى كبيرة الحجم-بقدرة عدة مئات من الكيلووات أو أكثر، وهي مكونات أساسية لتجميع طاقة التيار المستمر وحمايتها. في الأنظمة ذات الحجم المتوسط ​​إلى الكبير-، يتم تقسيم الوحدات الكهروضوئية إلى مصفوفات متعددة، كل منها يقوم بإخراج كابل تيار مباشر واحد. تتمثل وظيفة صندوق مجمع التيار المستمر في توصيل كابلات التيار المستمر المتعددة مركزيًا، ومن خلال الصمامات الخاصة بـ PV - الداخلية، وقواطع دوائر التيار المستمر، والمكونات الأخرى، لحماية طاقة التيار المستمر واكتشافها قبل دمجها وإخراجها إلى العاكس الكهروضوئي. يمكن تعزيز حماية غلافها باستخدام غطاء منصهر نحاسي لتحسين السلامة. يؤدي استخدام صندوق تجميع التيار المستمر إلى تبسيط عملية توصيل الأسلاك بين الوحدات الكهروضوئية والعاكس بشكل كبير، مما يجعل تخطيط الأسلاك أكثر تنظيمًا، ويسهل فحص المجموعة وصيانتها. عند حدوث خطأ في مصفوفة واحدة، يمكن عزلها لإصلاحها دون التأثير على توليد الطاقة المستمر للنظام بأكمله.

بالنسبة لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (PV) واسعة النطاق، لا يمكن لصناديق تجميع التيار المستمر وحدها تلبية احتياجات تجميع الطاقة؛ خزانات توزيع التيار المستمر مطلوبة أيضًا كأجهزة مجمعة ثانوية وثلاثية. تتمثل الوظيفة الأساسية لخزانة توزيع التيار المستمر في -إعادة تجميع مخرجات كابلات التيار المستمر من عدة صناديق مجمعة للتيار المستمر، وإجراء حماية وتوزيع موحدين، ثم توصيلها بالعاكس الكهروضوئي. تستخدم الواجهات الداخلية أغطية نهاية داخلية لتعزيز أداء الحماية. يعمل تكوين خزانات توزيع التيار المستمر على تحسين تخطيط أسلاك النظام بشكل أكبر، وتقليل فقد الخطوط، وتسهيل تركيب النظام وتشغيله وصيانته اللاحقة، مما يؤدي إلى تحسين الاستقرار التشغيلي وقابلية التشغيل لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق-.

تعد خزانات توزيع التيار المتردد وصناديق تجميع التيار المتردد مكونات أساسية لنقل وتوزيع طاقة التيار المتردد في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية، حيث تقوم بتوصيل العاكس بالحمل أو بشبكة الطاقة العامة. تتمثل الوظيفة الرئيسية لخزانات توزيع التيار المتردد في تلقي خرج طاقة التيار المتردد من العاكس، وإجراء الجدولة، والتوزيع، والقياس، مع مراقبة معلمات الطاقة، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وضمان سلامة مصدر الطاقة. تستخدم المكونات الداخلية أغطية داخلية من النحاس لتعزيز الحماية الداخلية. تُستخدم صناديق تجميع التيار المتردد بشكل أساسي في أنظمة عاكسات السلسلة. وتتمثل وظيفتها في دمج خرج طاقة التيار المتردد من محولات متعددة في شكل مركزي ثانوي قبل إرساله إلى خزانة توزيع التيار المتردد، مما يؤدي إلى تبسيط عملية توصيل الأسلاك وتحسين كفاءة التشغيل الإجمالية للنظام.