Электроэнергетика. Солнечная энергетика

1.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Январь 2021, версия 1

2.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
СТРУКТУРА ЛЕКЦИИ
Цель лекции
Ознакомиться с современными системами солнечной генерации электрической энергии.
Вопросы лекции:
1. Структура системы солнечной генерации электрической энергии.
2. Географические условия, определяющие выработку солнечной энергии.
3. Материалы, используемые для изготовления фотоэлектрических преобразователей.
4. Характеристики фотоэлектрических преобразователей.
5. Контроллеры фотоэлектрических преобразователей.
6. Виды инверторов.
7. Типы накопителей энергии в системах солнечной энергетики.

3.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
1. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОЙ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.
Общая структура системы солнечной
генерации электрической энергии
1 Фотоэлектрический преобразователь (солнечная
батарея) (ФЭП)
Возможно использование нескольких ФЭП, соединённых
последовательно или параллельно.
2 Инвертор
Инвертор может быть гибридным или сетевым. Возможно
совмещение инвертора с контроллером точки
максимальной мощности.
3 Аккумуляторная батарея (АКБ)
Существуют системы без АКБ, передающие энергию
напрямую в электрическую сеть.
4 Контроллер ФЭП
Предназначен для управления работой ФЭП.
6 Электрическая сеть
Существуют системы, изолированные от электрических
сетей.

4.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
2. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫРАБОТКУ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ.
Поток солнечной энергии:
Определяется
- временем года,
- расположением,
- локальными географическими условиями;
- погодными условиями.

5.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
2. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫРАБОТКУ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ.
Выработка энергии зависит от:
- Облачности и наличия в воздухе загрязнений.
- Угла склонения солнца
- Угла установки ФЭП
Наклон модуля по отношению к падающему
свету уменьшает его производительность

6.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
3. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.
Полупроводники
Собственная проводимость полупроводников
Обусловлена перемещением электронов с валентных
энергетических уровней на свободные
Примесная проводимость полупроводников
Связана с внедрением атомов 3 и 5 валентных примесей

7.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
3. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.
Структура и принцип действия ФЭП
Попадание фотона вызывает образование пары электрондырка, которые обуславливают возникновение
электрического тока во внешней нагрузка

8.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.
Основные характеристики
Вольт-амперная характеристика
Связывает напряжение и ток.
Ватт-вольтовая характеристика
Связывает мощность и напряжение

9.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
5. КОНТРОЛЛЕРЫ ФЭП.
Виды контроллеров
1 ШИМ контроллеры
Обеспечивают работу ФЭП при хорошей освещённости
вблизи точки максимальной мощности.
2 Контроллеры с функцией MPPT
Обеспечивают работу ФЭП в точке максимальной
мощности при разных уровнях освещённости.

10.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
6. ВИДЫ ИНВЕРТОРОВ.
Виды инверторов
1 Автономные инверторы
Обеспечивают преобразование напряжения
аккумуляторной батареи в переменное напряжение
локальной электрической сети.
2 Гибридные сетевые инверторы
Имеют функцию подзарядки аккумуляторной батареи от
электрической сети и возможность выдачи
электрической мощности в сеть.

11.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
7. ТИПЫ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.
Типы накопителей
1 Свинцово-кислотные АКБ
Имеют ограниченное количество циклов заряд-разряд.
2 Литий-ионные АКБ
Пожароопасны.
3 Литий-железо-фосфатные АКБ
Имеют меньшее напряжение по сравнению с Li-ion .

12.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
8. НАШИ КОНТАКТЫ
Струмеляк Анатолий Владимирович
к.т.н., доцент кафедры энергетики ФГБОУ ВО
Братский государственный университет
[email protected]