การออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์: การกำหนดค่าโมดูล PV และการออกแบบระบบไฟฟ้า

ที่การออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระบวนการทางวิศวกรรมที่เป็นระบบซึ่งเกี่ยวข้องกับด้านเทคนิคหลายประการ รวมถึงการเลือกโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) โครงร่างอาร์เรย์ การเชื่อมต่อไฟฟ้าหลัก การป้องกันฟ้าผ่า และการต่อสายดิน การออกแบบที่ถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์และสมเหตุสมผลต้องคำนึงถึงทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ สภาพภูมิอากาศ และลักษณะพื้นที่ของที่ตั้งโครงการ ขณะเดียวกันก็บรรลุความสมดุลระหว่างความปลอดภัย ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ และประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า บทความนี้มุ่งเน้นไปที่สองประเด็นหลักในการออกแบบการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์-การกำหนดค่าโมดูลและระบบไฟฟ้า- และสรุปข้อควรพิจารณาทางเทคนิคที่สำคัญและมาตรฐานการออกแบบเพื่อเป็นแนวทางสำหรับการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม

การออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์

1. การเลือกโมดูล PV

หลักการพื้นฐานในการเลือกโมดูล PV คือการเลือกประเภทโมดูลกระแสหลักที่มีความครบกำหนดทางเทคนิคและการดำเนินงานที่เชื่อถือได้ในระดับสูง ขณะเดียวกันก็คำนึงถึงสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติรอบๆ โรงไฟฟ้า สภาพการก่อสร้าง และลอจิสติกส์การขนส่ง การคัดเลือกขั้นสุดท้ายควรอยู่บนพื้นฐานของการประเมินที่ครอบคลุมเพื่อระบุโมดูล PV ที่มีประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีที่สุดและเหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการ

2. การออกแบบโหมดการทำงานของอาร์เรย์ PV

อาร์เรย์ PV สามารถติดตั้งได้โดยใช้หนึ่งในสามวิธี: ระบบ-เอียงคงที่ ปรับ-เอียง หรือระบบติดตาม ควรเลือกวิธีการติดตั้งที่เหมาะสมผ่านการเปรียบเทียบทางเทคโนโลยี-ทางเศรษฐศาสตร์โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ทรัพยากรการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ สภาพภูมิอากาศ สภาพแวดล้อมการทำงาน กำลังการผลิตติดตั้ง พื้นที่และคุณลักษณะของสถานที่ติดตั้ง คุณลักษณะของน้ำหนักบรรทุก และแนวทางการปฏิบัติงานและการจัดการ

ควรเลือกการกำหนดค่าโครงร่างของโครงสร้างรองรับ PV อย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการรวมตัวของความเครียด ควรเลือกหน้าตัด-ที่เหมาะสมสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างแต่ละตัวตามขนาดของแรงที่กระทำ ควรลดการใช้เหล็กให้เหลือน้อยที่สุดในขณะเดียวกันก็ให้แน่ใจว่ามีการใช้ความแข็งแรงของโครงสร้างทั้งหมดอย่างเต็มที่

ตลอดอายุการออกแบบ ระบบรองรับ PV จะต้องคงโครงสร้างที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ และสามารถทนทานต่อแรงลมและหิมะ รวมถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ต้องพิจารณาความเป็นไปได้ในการติดตั้งเพื่อให้สามารถบรรลุผลการก่อสร้างโครงการที่เหมาะสมที่สุดในต้นทุนที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เมื่อออกแบบและสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ การเลือกประเภทโครงสร้างรองรับควรปรับให้เข้ากับสภาพท้องถิ่นผ่านการประเมินที่ครอบคลุม การเปรียบเทียบโครงสร้างรองรับ PV ประเภทต่างๆ มีอยู่ในตารางที่ 1

ตารางที่ 2

เลขที่	รายการ	ที่ตายตัว โครงสร้างการสนับสนุน	แกนเดี่ยวแนวนอน- โครงสร้างการติดตาม	แกนเดี่ยว-เอียง โครงสร้างการติดตาม	แกนคู่- โครงสร้างการติดตาม	ที่ตายตัว ปรับ-โครงสร้างรองรับการเอียงได้
1	ความต้านทานลม และโยธา พื้นฐาน	ออกแบบมาสำหรับกล่องรับน้ำหนักที่ควบคุมโดยอิงตามความเร็วลมสูงสุดในท้องถิ่นเพื่อกำหนดความต้านทานลมของโครงสร้างรองรับ	ความต้านทานลมเหมือนกับโครงสร้างรองรับคงที่ ข้อกำหนดการรับน้ำหนักจริง-ต่ำกว่าข้อกำหนดของโครงสร้างรองรับคงที่	ความต้านทานลมเหมือนกับโครงสร้างรองรับคงที่ ข้อกำหนดของฐานรากนั้นสูงกว่าสำหรับตัวติดตามแกนเดี่ยวแนวนอน- แต่ต่ำกว่าสำหรับโครงสร้างรองรับแบบตายตัว	ความต้านทานลมเหมือนกับโครงสร้างรองรับคงที่ ภายใต้กรณีโหลดที่ควบคุม ข้อกำหนดของฐานรากจะคล้ายกับข้อกำหนดของตัวติดตามแกนเดี่ยว-ที่เอียง	แรงต้านลมจะเหมือนกับโครงสร้างรองรับแบบตายตัว
2	การติดตั้ง ความต้องการ	ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว การติดตั้งต่ำ-ข้อกำหนดด้านความแม่นยำและการติดตั้งที่ค่อนข้างง่าย	มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวอยู่ การติดตั้งต้องใช้ความแม่นยำสูงกว่าและซับซ้อนกว่าโครงสร้างรองรับแบบตายตัว	มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวอยู่และเพิ่มความเอียงไปทางทิศใต้- ข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการติดตั้งจะสูงกว่าเล็กน้อย และการติดตั้งจะซับซ้อนกว่าโครงสร้างแกนเดี่ยวแนวนอน-เล็กน้อย	องค์ประกอบการติดตามแกนคู่-และชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวมากขึ้น ข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการติดตั้งสูงสุด-และการติดตั้งที่ซับซ้อนที่สุด	คล้ายกับโครงสร้างรองรับคงที่ ลำแสงหลักเป็นส่วนประกอบที่เคลื่อนไหว แต่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่าในโครงสร้างการติดตาม
3	เทคนิค วุฒิภาวะ	ระบบที่เรียบง่าย ใช้กันอย่างแพร่หลาย และมีความสมบูรณ์ทางเทคนิค	เทคโนโลยีที่สมบูรณ์พร้อมการใช้งานภายในประเทศที่ระดับ GWp ประมาณ	เทคโนโลยีแกนเดี่ยว-เอียงเพิ่มความเอียงในการติดตั้ง เติบโตน้อยกว่าโครงสร้างแกนเดี่ยวแนวนอน-เล็กน้อย	เทคโนโลยีที่ซับซ้อนที่สุด ไม่มีกรณีการสมัครขนาดใหญ่-ในประเทศหรือต่างประเทศ	เทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่สูง
4	ใช้งานได้ ละติจูด	ไม่มีข้อจำกัด	พื้นที่ละติจูดกลาง- ถึงสูง-	ไม่มีข้อจำกัด	ไม่มีข้อจำกัด	พื้นที่ละติจูดต่ำ-
5	ความน่าเชื่อถือ	เรียบง่ายและเชื่อถือได้	ต้องควบคุมคุณภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ขับเคลื่อนและควบคุมหลัก ความน่าเชื่อถือต่ำกว่าโครงสร้างรองรับแบบคงที่	การเพิ่มความเอียงทำให้สภาพการทำงานซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย ความน่าเชื่อถือต่ำกว่าโครงสร้างแกนเดี่ยวแนวนอน-เล็กน้อย	ข้อต่ออเนกประสงค์มีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายและระบบควบคุมมีความซับซ้อน ส่งผลให้อัตราความล้มเหลวสูงกว่าโครงสร้างการติดตามแกนเดี่ยว-มากและความน่าเชื่อถือต่ำ	ความน่าเชื่อถือใกล้เคียงกับโครงสร้างรองรับคงที่และสูงกว่าโครงสร้างการติดตาม
6	พื้นที่ดิน ต่อเมกะวัตต์	ประมาณ 25 ม บนพื้นที่ราบ	ประมาณ 30 mu; พื้นที่ดินเพิ่มขึ้นด้วย ประมาณ 15%	40 ม.; พื้นที่ดิน เพิ่มขึ้นประมาณ 50%	50หมู่; พื้นที่ดิน เพิ่มขึ้นประมาณ 100%	ประมาณ 28 หมู่; พื้นที่ดินเพิ่มขึ้นประมาณ 10%
7	อ้างอิง หน่วย ค่าใช้จ่าย	0.3–0.4 หยวน/Wp	เพิ่มขึ้น 0.3–0.4 หยวน/Wp เทียบกับ โครงสร้างรองรับคงที่	เพิ่มขึ้น 0.4–0.5 หยวน/Wp เทียบกับ โครงสร้างรองรับคงที่	เพิ่มขึ้น 1.4–2.5 หยวน/Wp เทียบกับ โครงสร้างรองรับคงที่	เพิ่มขึ้น 0.1–0.2 หยวน/Wp เทียบกับ โครงสร้างรองรับคงที่
8	การผลิตไฟฟ้า ผลประโยชน์	ถือว่า 100%	110%–120%	120%–125%	130%–140%	100%–110%
9	O&M 25 ปี การเปรียบเทียบต้นทุน	กว่า 25 ปี โดยพื้นฐานแล้วไม่ต้องบำรุงรักษา-	กว่า 25 ปี เมื่อเทียบกับโครงสร้างรองรับแบบตายตัว สิ่งที่เพิ่มเติมหลักๆ คือการตรวจสอบและการหล่อลื่นอุปกรณ์เครื่องจักรกลเป็นประจำ	กว่า 25 ปี มีความซับซ้อนมากกว่าระบบติดตามแกนเดี่ยวแนวนอน-เล็กน้อย	กว่า 25 ปีที่ผ่านมา ระบบติดตามมีความซับซ้อนมากที่สุดและต้องได้รับการฝึกอบรมอย่างกว้างขวาง	จำเป็นต้องปรับด้วยตนเอง การปรับเปลี่ยนจะดำเนินการสี่ครั้งต่อปี การดำเนินการค่อนข้างง่าย

3. อินเวอร์เตอร์และกล่อง Combiner

อินเวอร์เตอร์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่มีสามประเภท: อินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง อินเวอร์เตอร์แบบสตริง และอินเวอร์เตอร์แบบกระจาย สถานการณ์สมมติที่เกี่ยวข้องสำหรับอินเวอร์เตอร์สามประเภทที่ใช้กันทั่วไปนี้อาจถูกกำหนดโดยอ้างอิงกับตารางที่ 2

เมื่อเลือกอินเวอร์เตอร์ ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับประวัติของอุตสาหกรรมของผู้ผลิต บริการหลังการขาย- ค่าใช้จ่ายในการอัปเกรดอุปกรณ์ในอนาคต และการอัพเกรดความซ้ำซ้อน ควรเลือกอินเวอร์เตอร์ตามเงื่อนไขของสถานที่จริงและข้อกำหนดของโครงการ ควรให้ความสำคัญกับรุ่นอินเวอร์เตอร์ที่มีประสิทธิภาพการแปลงสูง

ตารางที่ 2

พารามิเตอร์ทางเทคนิค	เซ็นทรัลอินเวอร์เตอร์	สตริงอินเวอร์เตอร์	อินเวอร์เตอร์แบบกระจาย
สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง	เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีมุมโมดูลสม่ำเสมอและขนาดโครงการค่อนข้างใหญ่	เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีมุมโมดูลแตกต่างกันอย่างมากหรือมีขนาดโครงการค่อนข้างเล็ก	เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในมุมของโมดูลและขนาดโครงการที่ค่อนข้างใหญ่

4. เค้าโครงอาร์เรย์ PV ของการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์

อัตราส่วนความจุระหว่างอาร์เรย์ PV และอินเวอร์เตอร์ในโรงไฟฟ้า PV ควรถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบทางเทคโนโลยี- โดยคำนึงถึงปัจจัยการพิจารณาที่ครอบคลุม เช่น ประเภทการติดตั้งอาร์เรย์ PV สภาพของไซต์งาน ทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ และการสูญเสียระบบต่างๆ แนะนำให้ใช้อัตราส่วนของกำลังการผลิตติดตั้งของอาร์เรย์ PV ต่อความจุพิกัดของอินเวอร์เตอร์เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

ภูมิภาคทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์คลาส I: โดยทั่วไปไม่ควรเกิน 1.2;

ภูมิภาคทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ Class II: โดยทั่วไปไม่ควรเกิน 1.35;

ภูมิภาคทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์คลาส III: โดยทั่วไปไม่ควรเกิน 1.5

การออกแบบระยะห่างระหว่างโครงสร้างรองรับจะคำนึงถึงการแชโดว์ระหว่างโครงสร้างที่อยู่ติดกันเป็นหลัก ในซีกโลกเหนือ การวางแนวที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโมดูล PV จะขึ้นอยู่กับทิศใต้ ระยะห่างขั้นต่ำควรถูกกำหนดตามเกณฑ์ต่อไปนี้: ตั้งแต่เวลา 9.00 น. ถึง 15.00 น. ตามเวลาสุริยะในครีษมายัน การฉายภาพของโมดูลแถวหน้า-ในทิศทางเหนือไม่ควรไปถึงขอบล่างของโมดูลในแถวหลัง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไม่ควรมีเงาในทิศเหนือ-ทิศใต้

เกณฑ์นี้ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานที่รุนแรงของครีษมายัน เมื่อมุมเงยของดวงอาทิตย์อยู่ที่ต่ำสุดและมีเงาอยู่ที่ยาวที่สุด ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเอาท์พุตของระบบจะไม่ได้รับผลกระทบจากการแรเงาในช่วงเวลาใดๆ ของปี

Solar Power System-Solar Terraced Field in Chongqing (2).webp

การออกแบบระยะห่างระหว่างโมดูล PV และพื้นดิน-นั่นคือความสูงของจุดต่ำสุดของโมดูลเหนือพื้นดิน-ส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ข้อกำหนดสำหรับการใช้ประโยชน์ที่ดินรวมกันภายในไซต์ PV -ข้อกำหนดในการควบคุมน้ำท่วม การบังแดดของโมดูลโดยสิ่งกีดขวางโดยรอบ ความครอบคลุมของพืชพรรณบนพื้นดิน และการใช้งาน "PV +" เมื่อใช้โมดูล PV แบบสองหน้า จะต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าด้วย

ข้อดีของโมดูล PV แบบสองหน้ามากกว่าโมดูลแบบหน้าเดียวคือ ยิ่งปริมาณแสงที่ได้รับจากด้านหลังมากเท่าไร แสงที่ได้รับจากสองหน้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการเพิ่มพลังงานด้านหลัง- ได้แก่ อัลเบโดกราวด์ ความสูงของโครงสร้างรองรับ สภาวะการฉายรังสี และระยะห่างระหว่างแถว ผลประโยชน์ที่ได้จะแตกต่างกันไปตามฤดูกาล

เมื่อพิจารณาระยะห่างขั้นต่ำระหว่างโครงสร้างรองรับ PV และพื้นดิน ควรพิจารณาปัจจัยข้างต้นอย่างครอบคลุม ในขณะที่ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยและเศรษฐกิจควรมีความสมดุลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การเพิ่มความสูงขั้นต่ำของโมดูล PV เหนือพื้นดินในระดับที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและเพิ่มผลผลิตพลังงานได้ในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ยังเพิ่มต้นทุนของโครงสร้างสนับสนุนและฐานรากด้วย จึงมีผลกระทบบางประการต่อประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของโครงการ

Remote Monitoring System of Solar Street Light.webp

การออกแบบระบบไฟฟ้าของการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์

1. การเชื่อมต่อไฟฟ้าหลัก

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยหน่วยผลิตไฟฟ้าตั้งแต่หนึ่งหน่วยขึ้นไป การเชื่อมต่อไฟฟ้าหลักจะกำหนดวิธีการเชื่อมต่อและรวบรวมหน่วยผลิตไฟฟ้าเหล่านี้ หลังจากการแปลงสเต็ปอัป-เฉพาะที่ พลังงานที่สร้างขึ้นโดยแต่ละยูนิตจะถูกรวบรวมและป้อนเข้าสู่บัสบาร์ของสเต็ปย่อย-อัป

ระดับแรงดันไฟฟ้าของบัสบาร์ของสถานีย่อยแบบขั้น-ไม่ควรสอดคล้องกับโครงสร้างและการวางแผนระยะยาว-ของระบบสายส่งไฟฟ้าในท้องถิ่นเท่านั้น แต่ยังควรพิจารณาจากปัจจัยที่สมดุลอย่างครอบคลุม เช่น กำลังการผลิตของสถานีไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ การลงทุนในการก่อสร้างเริ่มแรก และค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและบำรุงรักษา ระดับแรงดันไฟฟ้าบัสบาร์ทั่วไปขึ้นอยู่กับประเภทของสถานีไฟฟ้า PV ได้แก่ 0.4 kV, 6 kV, 10 kV และ 35 kV

การเชื่อมต่อไฟฟ้าหลักของโรงไฟฟ้าสามารถวางแผนได้ตามกำหนดการก่อสร้าง ถ้าโรงไฟฟ้าได้รับการก่อสร้างและเปิดใช้งานในเฟสเดียวและมีจุดเชื่อมต่อกริด-เพียงจุดเดียว โดยทั่วไปแล้ว การกำหนดค่าบัสบาร์-เดียวจะสามารถนำมาใช้ได้ หากโรงไฟฟ้าได้รับการก่อสร้างและเปิดใช้งานเป็นเฟส หรือมีจุดเชื่อมต่อกริด-ตั้งแต่สองจุดขึ้นไป โดยทั่วไปการกำหนดค่าบัสบาร์เดี่ยว-แบบแบ่งส่วนจะมีความเหมาะสมมากกว่า

engineering examples of off-grid systems in countries like Nigeria and Gabon.jpg

2. อุปกรณ์จำหน่ายไฟฟ้า

ควรเลือกเค้าโครงของอุปกรณ์จ่ายไฟหลังจากการพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ของโครงการ สภาพอากาศในท้องถิ่น พื้นที่ไซต์งาน และระดับความสูง อุปกรณ์อาจติดตั้งภายในอาคารหรือภายนอกอาคาร ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเฉพาะ

ปัจจุบันอุปกรณ์จำหน่ายไฟฟ้าขนาด 10–35 kV ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศมักติดตั้งในอาคาร สวิตช์เกียร์แบบปิดที่เป็นโลหะ AC หุ้มเกราะและถอดได้-ในอาคารคือการกำหนดค่าหลัก ในบางภูมิภาค อุปกรณ์จ่ายไฟ 10–35 kV อาจใช้สวิตช์เกียร์แบบปิดด้วยแก๊สซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF₆) -โลหะ- ซึ่งมีเหตุผลทางเทคนิคและเศรษฐกิจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันสเปรย์เกลือ ฉนวนที่เพิ่มขึ้น หรือการลดการใช้ที่ดิน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี อุปกรณ์จ่ายไฟแบบห้องโดยสารสำเร็จรูป-จึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น สถานีสวิตช์เกียร์สามารถสร้างไว้ล่วงหน้าในโรงงานและประกอบแบบโมดูลาร์ได้ที่ไซต์งาน แนวทางนี้ช่วยลด-การก่อสร้างไซต์งานและงานทดสอบระบบ ลดระยะเวลาการก่อสร้าง ประหยัดพลังงาน ปกป้องสิ่งแวดล้อม และลดพื้นที่ดินที่จำเป็นสำหรับสถานีสวิตช์เกียร์ อาจได้รับลำดับความสำคัญตามความเหมาะสมทางเทคนิคและเศรษฐกิจ

engineering examples of off-grid systems in countries like Nigeria and Gabon (3).jpg

3. การป้องกันฟ้าผ่าและการต่อสายดินของการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์

โดยปกติแล้วโครงข่ายสายดินหลักที่ครอบคลุมสนาม PV ทั้งหมดจะถูกติดตั้งภายในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ขอบเขตด้านนอกของตารางกราวด์หลักโดยทั่วไปควรสอดคล้องกับขอบเขตของสนาม PV และก่อตัวเป็นวงปิด

ตารางกราวด์หลักประกอบด้วยเครือข่ายที่เกิดขึ้นโดยการเชื่อมต่อตัวนำกราวด์กราวด์แนวนอนในทิศทางตามขวางและตามยาวกับโครงสร้างรองรับโมดูล อิเล็กโทรดกราวด์ในแนวตั้งควรมีการกระจายเท่าๆ กันตามขอบและภายในตารางกราวด์ ฐานรากของโครงสร้างรองรับโมดูลควรใช้เป็นอิเล็กโทรดกราวด์ตามธรรมชาติหากเป็นไปได้

ตารางกราวด์หลักของสถานีไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไปจะใช้เหล็กแบนชุบสังกะสีหรือเหล็กกลมเป็นตัวนำกราวด์หลัก ความต้านทานกราวด์ของกริดกราวด์หลักในสนาม PV ไม่ควรเกิน 4 Ω

สำหรับการต่อสายดินระหว่างโมดูล PV และโครงสร้างรองรับที่เป็นโลหะ วิธีที่พบบ่อยที่สุดคือการสร้างการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ระหว่างกรอบโลหะของโมดูล PV ที่อยู่ติดกันก่อนโดยใช้ตัวนำทองแดง จากนั้นจึงเชื่อมต่อปลายทั้งสองด้านของแต่ละแถวของโมดูล PV กับโครงสร้างรองรับที่เป็นโลหะ

สำหรับโครงการ PV บนหลังคาบางโครงการซึ่งตัวนำทองแดงที่ต่อสายดินไม่สะดวกในการติดตั้ง ขั้วต่อโลหะอาจใช้เป็นตัวนำระหว่างโมดูลและโครงสร้างรองรับ เมื่อนำวิธีนี้มาใช้ ตัวเชื่อมต่อควรติดตั้งด้วยแหวนรองเหล็กสแตนเลส-ที่สามารถเจาะฟิล์มอลูมิเนียมป้องกัน-บนเฟรมโมดูลได้ ดังนั้นจึงรับประกันความต่อเนื่องทางไฟฟ้าที่ดีระหว่างเฟรมโมดูลและโครงสร้างรองรับโลหะ

โครงสร้างรองรับโมดูลอาจถูกเชื่อมติดกันอย่างศักย์ไฟฟ้ากับโครงสร้างรองรับที่อยู่ติดกันก่อน เพื่อสร้างกลุ่มกราวด์ ซึ่งจากนั้นจะเชื่อมต่อกับกริดกราวด์ เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือ กลุ่มการต่อสายดินของโครงสร้างสนับสนุน-แต่ละกลุ่มควรเชื่อมต่อกับตารางการต่อลงดินที่จุดไม่น้อยกว่าสองจุด ควรติดตั้งจุดเชื่อมต่อเหล่านี้ที่ปลายทั้งสองของโครงสร้างรองรับแต่ละแถว

ควรติดตั้งตารางการต่อสายดินให้ศักย์เท่ากัน{0}}รูปวงแหวนรอบๆ หม้อแปลงแบบขั้น-แต่ละขั้นในสนาม PV และเชื่อมต่อกับตารางการลงกราวด์หลักของสนาม PV อย่างน่าเชื่อถือ เมื่อหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพในพื้นที่ใช้หม้อแปลงชนิดกล่อง-ที่มีโครงหุ้มโลหะในตัว โครงหุ้มควรเชื่อมต่อกับตารางกราวด์ให้ศักย์เท่ากันอย่างเชื่อถือได้ที่จุดไม่น้อยกว่าสองจุด ชิ้นส่วนโลหะที่เปิดโล่งทั้งหมดของหม้อแปลงชนิดกล่อง- รวมถึงบันไดโลหะ ควรเชื่อมต่อกับโครงข่ายสายดินด้วย

engineering examples of off-grid systems in countries like Nigeria and Gabon (4).jpg

4. การเลือกและติดตั้งสายเคเบิลการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์

สายเคเบิลที่ติดตั้งระหว่างโมดูล PV และกล่องรวมสตริงหรืออินเวอร์เตอร์สตริงในสถานีไฟฟ้า PV โดยทั่วไปแล้วจะเป็นสายเคเบิล PV เฉพาะ ความต้านทานต่อรังสีอัลตราไวโอเลต ทนต่อสภาพอากาศ สมรรถนะ-สารหน่วงไฟ และคุณลักษณะอื่นๆ ควรเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานอุตสาหกรรมในปัจจุบัน

สำหรับโครงการ PV แบบกระจาย สายเคเบิลที่ใช้ในอาคาร-ระบบ PV แบบรวมหรือแบบติดตั้งในอาคาร- ควรมีประสิทธิภาพในการหน่วงไฟที่ดี- โดยทั่วไปแล้วตัวนำทองแดงจะถูกเลือกเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าที่ดี

สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ระดับสาธารณูปโภค- โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลจะกระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ ดังนั้น โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลจะถูกติดตั้งโดยใช้การฝังโดยตรง ซึ่งในกรณีนี้ควรใช้สายเคเบิลหุ้มเกราะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับโครงการที่มีการกระจายผืนดินที่ถูกครอบครองโดยพื้นที่โมดูล PV อาจใช้เส้นค่าโสหุ้ย 10 kV หรือ 35 kV เป็นวงจรสะสม

เนื่องจากเสาและเสาภายในพื้นที่อาร์เรย์ PV อาจทำให้เกิดเงาบนโมดูล PV จึงควรคำนวณช่วงเงาของเส้นเหนือศีรษะในระหว่างการวางแนว เค้าโครงเส้นควรประสานกับเค้าโครงอาร์เรย์ PV เพื่อลดเงาของโมดูล

เมื่อกำหนดความยาวของสายเคเบิล AC และ DC ในระบบ PV ควรคำนึงถึงทั้งความขยายของสายเคเบิลและแรงดันไฟฟ้าตกของระบบ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ตกในระบบ PV โดยทั่วไปไม่ควรเกิน 3% ในขณะที่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ตกโดยทั่วไปไม่ควรเกิน 2%

หากแรงดันไฟฟ้าตกไม่เป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง ควรเพิ่มพื้นที่หน้าตัด-ของสายเคเบิลที่เกี่ยวข้อง หรือควรปรับตำแหน่งสัมพัทธ์ของอุปกรณ์เพื่อลดเส้นทางสายเคเบิลให้สั้นลง และรักษาแรงดันไฟฟ้าตกให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่ระบุ

Solar Power System-Solar Mirrors on the Gobi Desert (2).webp

5. ระบบการตรวจสอบ

โดยทั่วไปแล้ว โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในจีนจะดำเนินการแบบไร้คนควบคุมหรือมีพนักงานน้อยที่สุด โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งภาคพื้นดินบางแห่ง-ได้เริ่มใช้การตรวจสอบระยะไกลเพื่อทดแทน-การปฏิบัติงานที่มีเจ้าหน้าที่ประจำไซต์งาน ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ ขั้นตอนปัจจุบันของโครงการจะถือเป็นการพิจารณาเบื้องต้น ในขณะที่ขั้นตอนก่อนหน้าและขั้นตอนต่อๆ ไปจะถูกนำมาพิจารณาด้วย ระบบควรจะเข้ากันได้กับระดับของระบบอัตโนมัติและการดำเนินงานและการจัดการที่โรงไฟฟ้าใช้

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ในประเทศจีนใช้ระบบตรวจสอบแยกกันสำหรับ-สถานีย่อยแบบขั้นบันไดหรือสถานีสวิตช์เกียร์ และพื้นที่อาร์เรย์ PV วิธีการนี้มีข้อดีตรงที่ต้องการการแลกเปลี่ยนข้อมูลในจำนวนที่จำกัดระหว่าง-ระบบตรวจสอบสถานีย่อยแบบขั้นบันไดและระบบตรวจสอบ PV ซึ่งทำให้การใช้งานค่อนข้างตรงไปตรงมา แต่ก็มีข้อเสียคือการใช้ข้อมูลน้อย

หลังจากนำระบบติดตามอัจฉริยะมาใช้ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ก็สามารถรับข้อมูลได้อย่างครอบคลุมและติดตามตรวจสอบทั่วทั้งโรงงานแบบพาโนรามาได้ ระบบสามารถสร้างการบูรณาการในแนวดิ่งกับระบบหลักๆ เช่น ระบบการจัดส่งและการจัดการการผลิต ขณะเดียวกันก็ให้การเชื่อมต่อในแนวนอนกับอุปกรณ์อัตโนมัติหลักภายในโรงไฟฟ้า

ระบบตรวจสอบอัจฉริยะยังสามารถรองรับฟังก์ชันต่างๆ เช่น การตัดสินใจในการดำเนินงานเชิงเศรษฐกิจ- การวินิจฉัยออนไลน์และการกู้คืนอัตโนมัติ การตรวจสอบอัตโนมัติและการวิเคราะห์ข้อผิดพลาด และการเตือนข้อผิดพลาด

Fig.3 Flat Roofs for Off Grid Solar Systems.webp

บทสรุป

ที่การออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์ต้องการการประสานงานที่ครอบคลุมในทุกขั้นตอน รวมถึงการเลือกโมดูล โครงร่างอาร์เรย์ การเชื่อมต่อไฟฟ้า การติดตั้งสายเคเบิล และระบบตรวจสอบ ควรเลือกโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดตามเงื่อนไขท้องถิ่นและข้อกำหนดของโครงการด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี PV และระดับสติปัญญาที่เพิ่มขึ้น การออกแบบระบบจึงเผชิญกับความต้องการที่สูงขึ้นและความเป็นไปได้ที่มากขึ้น การวางแผนทางวิทยาศาสตร์และการออกแบบโดยละเอียดถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงการดำเนินงานที่ปลอดภัยและมั่นคงของโรงไฟฟ้า และบรรลุผลการดำเนินงานทางเศรษฐกิจที่แข็งแกร่ง

ไม่ใช่

การประยุกต์ใช้ไฟถนนอัจฉริยะในระบบไฟถนนในเมือง