دقيقة واحدة لفهم تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية

تتزايد أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية الذكية، مما يوفر للأسر طاقة خضراء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مما يقلل فواتير الكهرباء، ويعزز مستويات المعيشة. تستغل هذه الأنظمة الطاقة الشمسية نهارًا للاستخدام الليلي وتوفر الدعم أثناء انقطاع التيار، مما يحافظ على طاقة ثابتة لتلبية احتياجات المنزل. يتم شحنها عندما يكون الطلب منخفضًا ويمكنها موازنة استخدام الطاقة لتوفير التكاليف، وتعمل مثل محطات الطاقة الشخصية المستقلة عن ضغوط الشبكة الحضرية.

ما هي المكونات العامة لنظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلي القوي هذا وما الذي يعتمد عليه بشكل أساسي في التشغيل؟ ما هي تصنيفات أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية؟&نبسب;

ما هو نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية？

نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلي هو نظام يجمع بين نظام تحويل الطاقة الشمسية الكهروضوئية وجهاز تخزين الطاقة الذي يحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للتخزين. يسمح هذا النوع من النظام لأصحاب المنازل بتوليد الكهرباء خلال النهار وتخزين الفائض للاستخدام ليلاً أو في ظروف الإضاءة المنخفضة.

تصنيف أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية

يتم تصنيف أنظمة تخزين الطاقة المنزلية حاليًا إلى نوعين، أحدهما لأنظمة تخزين الطاقة المنزلية المتصلة بالشبكة والآخر لأنظمة تخزين الطاقة المنزلية خارج الشبكة.

1. نظام تخزين الطاقة المنزلي المتصل بالشبكة

ويتكون من خمسة أجزاء رئيسية، بما في ذلك: المصفوفات الشمسية، والعاكسات المتصلة بالشبكة، ونظام إدارة خدمات إدارة المباني، وحزم البطاريات، وأحمال التيار المتردد. يعتمد النظام مصدر طاقة هجينًا من الطاقة الكهروضوئية ونظام تخزين الطاقة. عندما تكون طاقة المرافق طبيعية، يتم تشغيل الحمل بواسطة النظام المتصل بالشبكة الكهروضوئية وطاقة المرافق؛ عند انقطاع طاقة المرافق، يتم تشغيل الحمل عن طريق مصدر الطاقة المشترك لنظام تخزين الطاقة والنظام المتصل بالشبكة الكهروضوئية. يتم تصنيف نظام تخزين الطاقة المنزلية المتصل بالشبكة إلى ثلاثة أوضاع عمل، الوضع 1: توفر الطاقة الكهروضوئية تخزين الطاقة، ويتم تغذية الكهرباء المتبقية إلى الإنترنت؛ الوضع 2: توفر الطاقة الكهروضوئية تخزين الطاقة، ويستخدم جزء من المستخدمين الكهرباء؛ الوضع 3: توفر الطاقة الكهروضوئية جزءًا فقط من تخزين الطاقة.

2 、 نظام تخزين الطاقة المنزلية خارج الشبكة

إنه مستقل وليس لديه أي اتصال كهربائي بالشبكة، لذلك لا يحتاج النظام بأكمله إلى عاكس متصل بالشبكة، ويمكن للعاكس الكهروضوئي تلبية المتطلبات. ينقسم نظام تخزين الطاقة المنزلية خارج الشبكة إلى ثلاثة أوضاع عمل، الوضع 1: توفر الطاقة الكهروضوئية تخزين الطاقة وكهرباء المستخدم (الأيام المشمسة)؛ الوضع 2: توفر البطارية الكهروضوئية وبطارية التخزين الكهرباء للمستخدم (الأيام الغائمة)؛ الوضع 3: بطارية تخزين توفر الكهرباء للمستخدم (في المساء والأيام الممطرة).

سواء كان نظام تخزين الطاقة المنزلي متصلاً بالشبكة أو نظام تخزين الطاقة المنزلي خارج الشبكة، لا يمكن فصله عن العاكس، الذي يشبه عقل النظام وقلبه.

ما هو العاكس؟

انالعاكسهو مكون نموذجي في إلكترونيات الطاقة، قادر على تحويل طاقة التيار المستمر (البطاريات، بطاريات التخزين) إلى طاقة تيار متردد (عموما 220 فولت 50 هرتز جيبية أو موجة مربعة). في مصطلحات الشخص العادي، العاكس هو جهاز يحول التيار المباشر (العاصمة) إلى تيار متردد (تكييف). وهو يتألف من جسر عاكس ومنطق تحكم ودائرة مرشح. المكونات المشتركة هي الثنائيات المعدل والثايرستور. تحتوي جميع الأجهزة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر تقريبًا على مقومات مثبتة في مصدر الطاقة الخاص بالجهاز، من تيار مستمر إلى تيار متردد، تسمى العاكسات.

لماذا تحتل العاكسون مثل هذا المكان المهم؟

تعتبر العاكسات ضرورية لأن نقل التيار المتردد أكثر كفاءة من التيار المستمر، مما يقلل من فقدان الطاقة في الأنظمة الكهربائية. نظرًا لأنه من غير العملي تقليل مقاومة السلك، فإن خفض التيار عن طريق تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد وزيادة الجهد الكهربائي يوفر الطاقة. تنتج أنظمة الطاقة الشمسية التيار المستمر، لكن العديد من الأجهزة تحتاج إلى التيار المتردد، وهو ما توفره العاكسات. تقوم العاكسات، وهي جوهر أنظمة الطاقة الشمسية، بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد قابل للاستخدام، ودمج ميزات السلامة ومكونات إدارة الطاقة، ويرتبط تطويرها بالتقدم في إلكترونيات الطاقة وتقنيات التحكم.

تصنيف العاكسون

يمكن تصنيف العاكسون على نطاق واسع إلى الأنواع الثلاثة التالية:

1. العاكس متصل بالشبكة

العاكس متصل بالشبكةهو نوع خاص من العاكس، بالإضافة إلى تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، يمكن مزامنة خرج التيار المتردد الخاص به مع تردد ومرحلة طاقة المرافق، لذلك يمكن إرجاع التيار المتردد الناتج إلى طاقة المرافق، أي العاكس المتصل بالشبكة لديه القدرة على مزامنة الواجهة مع خط المرافق. تم تصميم هذا العاكس لنقل الطاقة غير المستخدمة إلى الشبكة دون الحاجة إلى بطاريات ويمكن تجهيزه بتقنية MTTP في دائرة الإدخال الخاصة به.

2. العاكسون خارج الشبكة

تقوم العاكسات خارج الشبكة، والتي يتم تركيبها عادةً على الألواح الشمسية أو توربينات الرياح الصغيرة أو غيرها من مصادر طاقة التيار المستمر، بتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد يمكن استخدامها لتشغيل المنزل، ويمكن استخدام الطاقة من الشبكة والبطاريات لتشغيل الأحمال الكهربائية. تسمى"خارج الشبكة"لأنها مستقلة عن الأداة المساعدة ولا تتطلب أي مصدر طاقة خارجي.

تم تصميم العاكسات خارج الشبكة في الأصل لتكون أنظمة تعمل بالبطارية للشبكات الصغيرة الإقليمية. مع المدخلات الحالية ومدخلات التيار المستمر ومدخلات الشحن السريع ومخرجات التيار المستمر عالية السعة ومخرجات التيار المتردد السريعة، يمكن للعاكس خارج الشبكة تخزين الطاقة وتحويلها إلى استخدامات أخرى. ويستخدم منطق التحكم لضبط ظروف الإدخال والإخراج لضمان توفير أفضل كفاءة من مصادر مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح الصغيرة، ويحسن جودة الطاقة باستخدام خرج موجة جيبية نقية.

عاكس خارج الشبكة بالنسبة لأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة، تعد البطاريات إلزامية، حيث يتم من خلالها تخزين الطاقة لاستخدامها عند غروب الشمس أو في حالة عدم وجود كهرباء. تساعد المحولات خارج الشبكة أيضًا على تقليل الاعتماد على الشبكة التقليدية، الأمر الذي يؤدي غالبًا إلى انقطاع التيار الكهربائي وانقطاع التيار الكهربائي وعدم استقرار الطاقة الذي لا تستطيع المرافق التخلص منه.

بالإضافة إلى ذلك، فإن العاكس خارج الشبكة مع وحدة التحكم بالشحن الشمسي يعني أن العاكس الشمسي يحتوي على وحدة تحكم شمسية داخلية بوم أو MPPT تسمح للمستخدم بتوصيل المدخلات الكهروضوئية في العاكس الشمسي والتحقق من حالة الكهروضوئية على شاشة العاكس الشمسية، مما يجعل من السهل الاتصال والتحقق من النظام. تقوم المحولات خارج الشبكة بإجراء اختبار ذاتي في المولدات والبطاريات الاحتياطية لضمان جودة طاقة كاملة ومستقرة. وهي تستخدم بشكل رئيسي لتوفير الطاقة لبعض المشاريع السكنية والتجارية، حيث يتم استخدام القوة الكهربائية المنخفضة لتشغيل الأجهزة في المنازل.

3. العاكس الهجين

لالعاكسون الهجين، عادة ما يكون هناك معنيان مختلفان، أحدهما عبارة عن عاكس خارج الشبكة مزود بوحدة تحكم مدمجة في الشحن بالطاقة الشمسية، والآخر عبارة عن عاكس مدمج متصل بالشبكة وخارجها، والذي يمكن استخدامه لكل من الاتصال بالشبكة وخارجها - الأنظمة الكهروضوئية الشبكية، والتي يمكن تكوين بطارياتها بمرونة.

الوظائف الرئيسية للعاكس

1 、 وظيفة التشغيل والإيقاف التلقائي

على مدار اليوم، مع ارتفاع زاوية الشمس تدريجيًا، تزداد شدة الإشعاع الشمسي، ويمكن للنظام الكهروضوئي امتصاص المزيد من الطاقة الشمسية، وبمجرد الوصول إلى الطاقة الناتجة المطلوبة لعمل العاكس، يمكن أن يبدأ العاكس في التشغيل تلقائيًا. عندما تصبح طاقة الخرج للنظام الكهروضوئي أصغر ويكون خرج عاكس الشبكة/التخزين 0 أو قريبًا من 0، فسوف يتوقف عن التشغيل ويصبح في وضع الاستعداد.

2 、 وظيفة تأثير مكافحة الجزر

عملية توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية وتشغيل شبكة نظام الطاقة، عندما تكون شبكة الكهرباء العامة بسبب ظروف غير طبيعية وانقطاع التيار الكهربائي، ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية إذا لم تتمكن من التوقف عن العمل في الوقت المناسب أو فصلها عن نظام الطاقة ، لا يزال في حالة مصدر الطاقة، المعروفة باسم تأثير الجزيرة. يعد تأثير الجزر خطيرًا على كل من النظام الكهروضوئي وشبكة الطاقة.

دائرة حماية داخلية مضادة للجزيرة متصلة بالشبكة / تخزين الطاقة، يمكن أن تكون كشفًا ذكيًا في الوقت الحقيقي للشبكة ليتم دمجها في الجهد والتردد وغيرها من المعلومات، بمجرد العثور على الشبكة العامة بسبب التشوهات، يمكن أن يكون العاكس بناءً على قيم مقاسة مختلفة في الوقت المقابل لفصل التيار وإيقاف الإخراج والإبلاغ عن الأخطاء.

3 、 وظيفة التحكم في تتبع نقطة الطاقة القصوى

تشير وظيفة التحكم في تتبع نقطة الطاقة القصوى، أي وظيفة MPPT، وهي التقنية الأساسية لمحولات التخزين/التخزين المتصلة بالشبكة، إلى قدرة العاكس على تتبع والعثور على الحد الأقصى لطاقة الإخراج للمكونات في الوقت الفعلي.

تخضع طاقة الخرج للنظام الكهروضوئي للتغيير بسبب مجموعة متنوعة من العوامل، وليس من الممكن دائمًا الحفاظ على طاقة الخرج المثلى الاسمية.

يمكن لوظيفة MPPT الخاصة بعاكس التخزين/المتصل بالشبكة تتبع أقصى خرج للطاقة للمكونات في الوقت الفعلي، ومن خلال الضبط الذكي لجهد نقطة عمل النظام (أو التيار)، وجعله أقرب إلى نقطة الطاقة القصوى، وتعظيم الطاقة الطاقة المولدة من النظام الكهروضوئي، ومن ثم التأكد من أن النظام يمكن أن يعمل بشكل مستمر وكفاءة.

4 、 وظيفة مراقبة السلسلة الذكية

على أساس مراقبة MPPT الأصلية، حقق العاكس المتصل بالشبكة/التخزين وظيفة الكشف الذكي عن السلسلة. بالمقارنة مع مراقبة MPPT، يقوم كشف السلسلة بمراقبة الجهد والتيار بدقة لكل سلسلة فرعية، بحيث يمكن للمستخدم عرض بيانات التشغيل في الوقت الحقيقي لكل سلسلة بوضوح.