Hệ thống phát điện quang điện là thiết bị chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Theo mối quan hệ giữa hệ thống quang điện và lưới điện, nó có thể được chia thành hệ thống quang điện độc lập với lưới điện và hệ thống nối lưới. Hệ thống kết nối trực tiếp tế bào quang điện với tải mà không có thiết bị lưu trữ năng lượng ở giữa được gọi là hệ thống quang điện ghép trực tiếp. Loại hệ thống này không thể cung cấp năng lượng vào những ngày mưa và ban đêm và pin thường được bổ sung ở giữa. Do hệ thống quang điện bị ảnh hưởng tương đối bởi các yếu tố bên ngoài nên thường cần thêm bộ điều khiển để điều chỉnh để đạt được công suất định mức và thêm các chức năng như hệ thống điều khiển và bảo vệ.
Hệ thống phát điện quang điện về cơ bản bao gồm bốn phần: tấm quang điện, bộ biến tần, thiết bị lưu trữ năng lượng và bộ điều khiển. Các thiết bị lưu trữ năng lượng thường sử dụng pin và hầu hết chúng đều sử dụng pin axit chì trong các ứng dụng thực tế.
Giới thiệu chức năng chính của từng phần:
Pin mặt trời hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành dòng điện một chiều.
Bộ điều khiển - kiểm soát mức độ sạc và xả của pin, đồng thời điều chỉnh tín hiệu điều khiển biến tần khi tải thay đổi.
Pin lưu trữ--lưu trữ năng lượng điện do các tấm pin mặt trời tạo ra và cung cấp nguồn DC cho tải khi cần thiết.
Biến tần chuyển đổi đầu vào nguồn DC thành đầu ra nguồn AC.
So với các nhà máy điện quy mô lớn truyền thống có truyền tải điện áp cao và đường dài, ưu điểm chính của việc phát điện độc lập là: ít đầu tư hơn, xây dựng nhanh, cung cấp điện đáng tin cậy và chi phí vận hành thấp. Ưu điểm quan trọng của nhà máy điện độc lập là gần gũi với người sử dụng và không yêu cầu hệ thống truyền tải điện cao thế nên có thể giảm đáng kể chi phí đầu tư vào cơ sở hạ tầng. Hơn nữa, địa điểm lắp đặt máy phát điện nhỏ rất dễ tìm, thời gian lắp đặt rất ngắn, điều này cũng có lợi cho việc thu hồi vốn đầu tư. Do tổn thất truyền tải thấp hơn nhiều so với hệ thống điện truyền thống nên chi phí vận hành của việc phát điện độc lập tương đối thấp.
Về độ tin cậy cung cấp điện, lợi thế của việc phát điện độc lập cũng rất rõ ràng. Cơ sở truyền tải và phân phối điện áp cao trong hệ thống điện truyền thống là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện. Các đường dây và tháp cao thế bị hư hỏng nặng do thiên tai như bão, băng tuyết, thiệt hại có thể lên tới hàng trăm tỷ USD, thậm chí một số người sử dụng còn được cung cấp điện lâu dài. Bị gián đoạn. Ngay cả trong mùa hè không có thiên tai cũng sẽ xảy ra tình trạng mất điện do sự cố đường dây truyền tải.
Sản xuất điện quang điện mặt trời không cần bất kỳ nhiên liệu nào, không gây ô nhiễm môi trường và là nguồn năng lượng sạch có thể tái tạo lý tưởng. Việc sản xuất điện quang điện không cần diện tích đất lớn và có thể được lắp đặt trên mái nhà hoặc trên bức tường bên ngoài của tòa nhà cao tầng. Đó là cách dễ nhất để đạt được khả năng phát điện độc lập. Không có bất kỳ thiết bị cơ học quay hay thiết bị phản ứng hóa học nào trong thiết bị phát điện quang điện và việc quản lý nó đơn giản hơn các phương pháp phát điện khác.
Sản xuất năng lượng quang điện là sự chuyển đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện. Năng lượng mặt trời không ổn định. Cường độ bức xạ mặt trời ở cùng một nơi là khác nhau vào mọi thời điểm trong cùng một ngày. Cường độ bức xạ mặt trời lúc bình minh và hoàng hôn thấp hơn nhiều so với trước buổi trưa. Cường độ bức xạ mặt trời ở các mùa khác nhau ở cùng một vị trí là khác nhau. Đối với các vùng có vĩ độ trung bình và cao, cường độ bức xạ mặt trời vào mùa hè mạnh hơn đáng kể so với mùa đông. Năng lượng mặt trời cũng không liên tục và năng lượng bức xạ mặt trời trực tiếp thay đổi đáng kể theo sự luân phiên của ngày và đêm. Bức xạ mặt trời còn bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các yếu tố như khí hậu, mùa, ngày và đêm. Để ổn định sản lượng điện phát điện từ quang điện cần trang bị các thiết bị lưu trữ năng lượng. Ngoài ra, đầu ra của pin mặt trời và thiết bị lưu trữ năng lượng là dòng điện một chiều. Để có được dòng điện xoay chiều, hệ thống phát điện quang điện cần được trang bị bộ điều khiển và biến tần. Những ưu điểm của việc phát điện quang điện độc lập được tóm tắt như sau:
1. Nguồn tài nguyên tái tạo, vô hạn, có thể trực tiếp sản xuất năng lượng điện cao cấp, có đặc tính phát triển bền vững lý tưởng;
2. Không ô nhiễm, hoàn toàn không phát thải—không phát thải bất kỳ vật liệu và âm thanh, ánh sáng, điện, từ tính và tiếng ồn cơ học nào;
3. Cơ động và linh hoạt, hệ thống phát điện có thể được tích hợp thành các mô-đun theo yêu cầu, có thể lớn hoặc nhỏ và dễ dàng mở rộng;
4. Tính phổ cập của tài nguyên về cơ bản không bị giới hạn theo vùng miền mà có sự khác biệt giữa vùng giàu và vùng nghèo;
5. Tính linh hoạt và khả năng lưu trữ, năng lượng điện có thể dễ dàng truyền tải, sử dụng và lưu trữ qua đường dây truyền tải;
6. Tài nguyên, sản xuất điện và tiêu thụ điện nằm trong cùng một khu vực, điều này có thể tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư thiết bị chuyển đổi và truyền tải điện từ xa; Thời gian xây dựng hệ thống phát điện năng lượng mặt trời ngắn vì được mô đun hóa nên có thể sử dụng nhỏ chỉ vài miliwatt của máy tính năng lượng mặt trời. , Nhà máy điện mặt trời có công suất đến hàng chục megawatt; hệ thống điện phân tán có thể cải thiện độ an toàn và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống năng lượng, đặc biệt là ở các vùng sâu vùng xa và miền núi ở Trung Quốc, nơi người dân sống rất rải rác và cần kết nối lưới điện dài. Rõ ràng là một phương pháp tiết kiệm và hiệu quả để sử dụng công nghệ phát điện phân tán để cung cấp điện cho cư dân.
Hơn nữa, việc sản xuất năng lượng quang điện bằng năng lượng mặt trời có những đặc điểm riêng:
1. Không có nguy cơ kiệt sức;
2. Sạch sẽ tuyệt đối (không ô nhiễm, bên ngoài ắc quy lưu trữ);
3. Không bị hạn chế bởi sự phân bố tài nguyên theo địa lý;
4. Có thể phát điện ở gần nơi sử dụng điện;
5. Chất lượng năng lượng cao;
6. Người dùng dễ chấp nhận về mặt cảm xúc
7. Phải mất một thời gian ngắn để thu được năng lượng;
8. Hệ thống cấp điện hoạt động tin cậy.