El sistema de soporte central para la generación de energía fotovoltaica

En la ola de transición de energía global, la generación de energía fotovoltaica se ha convertido en una forma importante de nueva energía debido a sus ventajas limpias y renovables. Como soporte central de la generación de energía fotovoltaica, el sistema de soporte fotovoltaico es la clave para lograr una generación de energía eficiente. Un sistema de soporte fotovoltaico completo no es un solo dispositivo, sino un todo orgánico compuesto de múltiples componentes centrales, como paneles fotovoltaicos, inversores, baterías, soportes y cables que trabajan juntos. Cada componente realiza una función indispensable, formando colectivamente una cadena completa desde la captura de energía de la luz, la conversión, el almacenamiento hasta la transmisión de energía.

El inversor es el 'convertidor de potencia ' del sistema fotovoltaico y un dispositivo clave que conecta paneles fotovoltaicos a la cuadrícula o cargas de alimentación. Dado que la electricidad generada por los paneles fotovoltaicos es de corriente continua, mientras que la electricidad doméstica, la electricidad industrial y la transmisión de la red eléctrica son de corriente alterna, la función central del inversor es convertir eficientemente la salida de corriente continua mediante paneles fotovoltaicos en corriente alterna que cumpla con los estándares de la cuadrícula. Según diferentes escenarios de aplicación, los inversores se pueden dividir en tres categorías: inversores centralizados, inversores de cadenas y micro inversores. Los inversores centralizados son adecuados para estaciones de energía fotovoltaica molida a gran escala, con las ventajas de alta potencia y bajo costo, pero son sensibles a las sombras locales. Los inversores de cadenas pueden realizar un seguimiento máximo de potencia de potencia (MPPT) para cada cadena fotovoltaica, lo que puede reducir efectivamente las pérdidas de generación de energía causadas por la oclusión de la sombra y se usan ampliamente en centrales eléctricas distribuidas industriales y comerciales. Los micro inversores se instalan directamente en cada panel fotovoltaico para realizar una conversión independiente y el monitoreo de un solo panel fotovoltaico, lo que mejora en gran medida la eficiencia y confiabilidad de la generación de energía del sistema, y es adecuado para escenarios de techos fotovoltaicos o complejos del hogar. Además, los inversores de alta calidad también tienen funciones de seguridad, como protección contra sobretensión, protección contra sobrecorriente y protección contra los efectos de isla, que sirven como los 'guardias de seguridad' para garantizar el funcionamiento estable del sistema.

Como el 'banco de energía' del sistema fotovoltaico, las baterías juegan un papel importante en el almacenamiento de energía, que es esencial especialmente en los sistemas o escenarios fotovoltaicos fuera de la red donde se requiere supresión de fluctuación de salida. Su función central es almacenar el exceso de electricidad generado por los paneles fotovoltaicos cuando hay suficiente luz solar y liberarla cuando no hay suficiente luz solar o por la noche, asegurando la continuidad y la estabilidad del suministro de energía. Actualmente, los tipos comunes de baterías utilizadas en el almacenamiento de energía fotovoltaica incluyen baterías de litio, baterías de plomo-ácido y baterías de flujo de vanadio. Las baterías de litio se han convertido en la opción principal debido a sus ventajas de alta densidad de energía, vida útil de ciclo de larga duración y alta eficiencia de carga de carga (hasta más del 90%). En particular, las baterías de fosfato de hierro de litio son más competitivas en términos de seguridad y costo. Las baterías de plomo-ácido tienen tecnología madura y bajo costo, pero tienen baja densidad de energía y vida útil corta, lo que las hace adecuadas para pequeños sistemas fuera de la red. Las baterías de flujo de vanadio tienen las características de la vida útil del ciclo ultra largo y la alta seguridad, y son adecuadas para centrales eléctricas de almacenamiento de energía a gran escala, pero su costo es relativamente alto. La capacidad y el rendimiento de las baterías afectan directamente el efecto de almacenamiento de energía del sistema, y deben configurarse razonablemente de acuerdo con factores como la demanda de electricidad y la generación de energía fotovoltaica.

El soporte es la 'estructura esquelética' del sistema fotovoltaico, responsable de fijar los paneles fotovoltaicos y soportarlos en el ángulo de instalación óptimo para maximizar la recepción de la luz solar. Su papel central no es solo soportar el peso, sino también mejorar la eficiencia de generación de energía de los paneles fotovoltaicos al optimizar el ángulo de instalación y la orientación. De acuerdo con diferentes escenarios de instalación y métodos de ajuste, los soportes se pueden dividir en dos categorías: soportes fijos y soportes de seguimiento. Los soportes fijos tienen una estructura simple y bajo costo, con un ángulo de instalación fijo, adecuado para áreas con condiciones de iluminación estables. Los soportes de seguimiento pueden rastrear automáticamente la luz solar con el cambio del ángulo de acimut y altitud del sol a través de sensores y dispositivos de conducción, lo que puede aumentar la generación de energía en un 15% -30% en comparación con los soportes fijos. Sin embargo, tienen una dificultad de mantenimiento relativamente alta y ligeramente mayor, y se usan comúnmente en centrales eléctricas terrestres a gran escala. En términos de selección de materiales, los soportes generalmente adoptan materiales resistentes a la clima, como aleación de aluminio y acero galvanizado para adaptarse a entornos climáticos complejos al aire libre y garantizar la estabilidad estructural del sistema en condiciones severas como viento, lluvia y nieve.

Los cables, como la 'red vascular' del sistema fotovoltaico, realizan la importante tarea de transmisión de energía, responsable de transmitir la electricidad generada por paneles fotovoltaicos a inversores, baterías y la red eléctrica. El rendimiento de los cables fotovoltaicos afecta directamente la eficiencia de la transmisión de energía y la seguridad del sistema, por lo que existen requisitos técnicos estrictos para ellos. En primer lugar, los cables deben tener una excelente conductividad para reducir la pérdida de energía durante la transmisión. En segundo lugar, debido a la exposición a largo plazo al aire libre, deben tener características como resistencia a temperaturas altas y bajas, rayos ultravioleta, ozono y envejecimiento, y poder adaptarse a entornos de temperatura extrema que van desde -40 ℃ a 90 ℃. Además, deben tener un buen aislamiento y resistencia mecánica para evitar riesgos de seguridad, como cortocircuitos y fugas eléctricas. Los cables comunes utilizados en sistemas fotovoltaicos incluyen cables de CC y cables de CA. Los cables de CC conectan los paneles fotovoltaicos a los inversores y necesitan soportar altos voltajes de CC; Los cables de CA conectan los inversores a la red o las cargas de energía y necesitan cumplir con los estándares de voltaje de CA de la red eléctrica. La selección razonable de las especificaciones de cable, el diseño de cableado adecuado y las medidas de protección son las claves para garantizar la transmisión de potencia eficiente y segura.

En todo el sistema de soporte fotovoltaico, cada componente no existe de forma aislada, pero forma un circuito cerrado de trabajo eficiente y colaborativo a través de una cooperación precisa. Cuando la luz solar irradia los paneles fotovoltaicos, los paneles fotovoltaicos generan corriente continua a través del efecto fotoeléctrico. La corriente continua se transmite al inversor a través de cables de CC. Después de que el inversor lo convierte en corriente alterna, parte de él se suministra directamente a la carga, y la otra parte del exceso de electricidad puede transmitirse a la batería para almacenamiento a través de cables o integrado en la red eléctrica para realizar electricidad excedente cuando no hay insuficiente luz solar, la electricidad almacenada en la batería se converuea en la corriente alternativa a través del inversor para garantizar la alimentación continua de la carga de la carga de la carga. Los soportes maximizan la eficiencia de captura de energía de la luz optimizando el ángulo y la orientación de los paneles fotovoltaicos; Los cables aseguran una transmisión de potencia eficiente entre componentes y reducen las pérdidas.