بخشی از مقاله
چکیده:
یک سیستم فتوولتائیک در صورتی پدید میآید که تمام قسمتهای تشکیل دهنده آن از جمله: صفحه خورشیدی، باتری، مبدلها، بخش کنترل الکتریکی و کابلها در یک مجموعه واحد کنار هم قرار بگیرند. تکنولوژیهای متنوعی در زمینه باتریهای بکار رفته در سیستمهای فتوولتائیک فعلی وجود دارد که مشخصات شارژ و دشارژ مختص به خود را دارند. به نظر می رسد که تکنولوژی لیتیوم-یون به دلیل انرژی مفید بالا، چگالی انرژی زیاد، قابلیت شارژ کامل، طول عمر زیاد و منحنی توان خروجی استوانهای یا منشوری، میتواند بهترین گزینه جهت طراحی باتری باشد.
جهت بهینهسازی عملکرد باتری، شرایط گوناگونی مورد نیاز می باشد و با کنترل سیستمهای زیرمجموعه، مجموعه مدل باتری و نیز ساختار پایهای باتری، این بهینهسازی قابل دسترسی خواهد بود. سیستم مدیریت الکتریکی که در این مقاله ارائه گردیده، قصد دارد با مطرح نمودن پیشنهاداتی به بهینه نمودن عملکرد و نیز پروسه ساخت یک باتری کمک کند تا هم قابلیت اطمینان را در شبکه و باتری بالا برده و هم هزینهها را حداقل نماید.
-1مقدمه
به طور کلی سیستمهای ذخیرهسازی در نظر گرفته میشوند که چگالی انرژی بالا و چگالی توان پایینی دارند. باتریهای لیتیم-یون بیشترین چگالی انرژی را دارند و بازدهی ذخیرهسازی آنها تقریبا 100% میباشد اما به افزایش چگالی توان نیاز دارند تا بتوان آنها را در برخی از کاربردها استفاده نمود. علاوه بر این وزن کم سیستم باتریهای لیتیم-یون آن را برای کاربردهای سیار ایدهآل میسازد. استفاده از سیستم ذخیرهساز انرژی در شبکههای قدرت و ریزشبکهها به عنوان پاسخی برای مسائل مربوط به پایداری و کیفیت توان، رو به افزایش است. مزیت اصلی بکارگیری یک سیستم ESS، بهبود کیفیت توان توسط ثابت نگه داشتن توان میباشد. کاربردهای ESS شامل افزایش نفوذ منابع تولید پراکنده، کنترل فرکانس، ارتقای ظرفیت خطوط انتقال، حذف نوسانات ولتاژ و افزایش قابلیت اطمینان و کیفیت توان میباشد.
شکل.1 اجزاء سیستمهای متصل به شبکه فتوولتائیک[3] -1 - پانلهای خورشیدی -2مبدل -3شبکه برق -4تجهیزات -
-2کاربردهای سلولهای فتوولتائیک
به طور کلی کاربردهای سلولهای فتوولتائیک را میتوان به سه دسته طبقهبندی نمود:[1]
-1-2کاربردهای متصل به شبکه
-2-2کاربردهای منفصل از شبکه
-3-2کاربردهای سیستمهای پشتیبانی
-1-2 کاربردهای متصل به شبکه سیستمهای فتوولتائیک
طراحی سیستمهای فتوولتائیک متصل به شبکه، به گونهای است که همزمان و به طور متصل به شبکه برق سراسری عمل مینمایند. یکی از اجزاء اصلی سیستمهای فتوولتائیک متصل به شبکه، مبدلها هستند که برق DC تولیدی توسط سلولهای خورشیدی را متناسب با ولتاژ و توان شبکه برق منطقهای به AC تبدیل نموده و در هنگام عدم نیاز، به طور خودکار انتقال نیرو را قطع مینماید.
به طورکلی ارتباطی دو جانبه میان سلولهای فتوولتائیک و شبکه انتقال نیرو وجود دارد به نحوی که اگر برق DC تولیدی توسط سیستمهای فتوولتائیک بیش از نیاز سایت باشد، مازاد آن به شبکه برق سراسری تغذیه میگردد و در هنگام شب و مواقعی که به دلایل اقلیمی، امکان استفاده از نور خورشید وجود ندارد، بار الکتریکی مورد نیاز سایت توسط شبکه برق سراسری تأمین میگردد. همچنین در کاربردهای متصل به شبکه در صورتی که سیستم فتوولتائیک به دلایل تعمیراتی از مدار خارج گردد، برق مورد نیاز سایت از طریق شبکه برق سراسری تأمین خواهد شد.
-2-2کاربردهای منفصل از شبکه سیستمهای فتوولتائیک
طراحی سیستمهای منفصل از شبکه به گونهای است که مستقل از شبکه برق سراسری عمل نموده و غالباً جهت تولید بار الکتریکی DC و یا AC طراحی میشوند. به منظور تولید برق توسط سیستمهای منفصل از شبکه، می توان ازتوربینهای بادی، ژنراتورها و یا از شبکه برق سراسری به عنوان نیروی کمکی استفاده نمود، به این گونه سیستمها، هیبرید فتوولتائیک گویند. در سیستمهای منفصل از شبکه به منظور ذخیره انرژی و بکارگیری آن در هنگام شب و یا مواردی که نور خورشید به اندازه کافی وجود ندارد از باتری استفاده میگردد.
شکل.3 اجزاء سیستمهای فتوولتائیک
-1-3 پانلهای خورشیدی
عبارتند از تعدادی ماژول که به هم متصل شدهاند و از اجتماع پانلها آرایهها به وجود میآیند.[2]
شکل.2 اجزاء سیستمهای منفصل از شبکه فتوولتائیک[3] -1 - پانلهای خورشیدی -2مبدل -3باتری -4تجهیزات -
-3-2سیستمهای پشتیبانی
مهمترین کاربرد سیستمهای پشتیبانی فتوولتائیکی، در طی دوره قطع برق شبکه سراسری است. یک سیستم پشتیبانی فتوولتائیک کوچک تأمین کننده برق مورد نیاز تجهیزاتی همچون روشنایی، کامپیوتر، تلفن، رادیو، فاکس و … میباشد و سیستمهای بزرگتر میتوانند برق مورد نیاز تجهیزاتی همچون یخچال را در زمان قطع برق تأمین نمایند
-3 اجزاء کلی سیستم فتوولتائیک
اجزا کلی یک سیستم فتوولتائیک عبارتند از: صفحهها - پانلهای - خورشیدی، باتریهای ذخیره، مبدل برق مستقیم به متناوب، دستگاه کنترل کننده، سازه فلزی یا ساختمانی، کابلهای ارتباط.
شکل.4 سلول، ماژول، پانل و آرایه های PV
آرایههای فتوولتائیک به طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل میشوند. این آرایهها به حالت ثابت و یا ردیاب متحرک که با در نظر گرفتن فصل و با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق میدهند، نصب میشوند. ردیابها بر دو نوع هستند، ردیابهایی که بر روی یک محور و یا بر روی دو محور دوران میکنند و ردیابها همواره پانلهای خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانلها تا 2 برابر میشوند.
