1. Composition et principe du système solaire photovoltaïque
Un système solaire photovoltaïque se compose des trois parties suivantes : les composants des cellules solaires ; contrôleurs de charge et de décharge, onduleurs, instruments de test et surveillance informatique et autres équipements électroniques de puissance ; et les batteries ou autres équipements de stockage d’énergie et de production d’énergie auxiliaire.
Les systèmes solaires photovoltaïques présentent les caractéristiques suivantes :
- Pas de pièces en rotation, pas de bruit ;
- Pas de pollution de l’air et pas de rejet d’eaux usées ;
- Aucun processus de combustion, aucun carburant requis ;
- Entretien simple et faibles coûts de maintenance ;
- Bonne fiabilité et stabilité opérationnelles ;
- En tant que composant clé, les cellules solaires ont une longue durée de vie et la durée de vie des cellules solaires en silicium cristallin peut atteindre plus de 25 ans ;
La production d’électricité peut facilement être augmentée selon les besoins.
Les systèmes photovoltaïques sont largement utilisés. Les formes fondamentales d'applications des systèmes photovoltaïques peuvent être divisées en deux catégories : les systèmes de production d'électricité indépendants et les systèmes de production d'électricité connectés au réseau. Les principaux domaines d'application concernent principalement les avions spatiaux, les systèmes de communication, les stations relais micro-ondes, les platines différentielles TV, les pompes à eau photovoltaïques et l'alimentation électrique domestique dans les zones sans électricité. Avec le développement de la technologie et les besoins de développement durable de l'économie mondiale, les pays développés ont commencé à promouvoir de manière planifiée la production d'énergie photovoltaïque urbaine connectée au réseau, principalement en construisant des systèmes de production d'énergie photovoltaïque sur les toits des ménages et des systèmes centralisés à grande échelle de niveau MW. systèmes de production d’électricité connectés au réseau. Dans le même temps, l'application de systèmes solaires photovoltaïques a été vigoureusement encouragée dans les transports et l'éclairage urbain.
Les systèmes photovoltaïques ont différentes échelles et formes d'application. Par exemple, l'échelle du système couvre une large gamme, allant des lampes solaires de jardin de 0,3 à 2 W jusqu'aux centrales solaires photovoltaïques de niveau MW, telles que les équipements de production d'électricité sur les toits domestiques de 3,75 kWc et le projet Dunhuang de 10 MW. Ses formes de candidature sont également diverses et peuvent être largement utilisées dans de nombreux domaines tels que les applications domestiques, de transport, de communication et spatiales. Bien que les systèmes photovoltaïques varient en taille, leur composition et leurs principes de fonctionnement sont fondamentalement les mêmes. La figure 4-1 est un diagramme schématique d'un système photovoltaïque typique alimentant des charges CC. Il contient plusieurs composants principaux du système photovoltaïque :
Réseau de modules photovoltaïques : Il est composé d'éléments de cellules solaires (également appelés modules de cellules photovoltaïques) connectés en série et en parallèle selon les exigences du système. Il convertit l’énergie solaire en énergie électrique sous la lumière du soleil. C’est l’élément central du système solaire photovoltaïque.
Batterie : stocke l’énergie électrique générée par les composants des cellules solaires. Lorsque la lumière est insuffisante ou la nuit, ou que la demande de charge est supérieure à la puissance générée par les composants de la cellule solaire, l'énergie électrique stockée est libérée pour répondre à la demande énergétique de la charge. C'est la batterie de stockage du système solaire photovoltaïque. parties fonctionnelles. Actuellement, les batteries au plomb sont couramment utilisées dans les systèmes solaires photovoltaïques. Pour les systèmes ayant des exigences plus élevées, des batteries au plomb scellées régulées par soupape de décharge profonde, des batteries au plomb-acide à décharge profonde absorbant les liquides, etc. sont généralement utilisées.
Contrôleur : Il stipule et contrôle les conditions de charge et de décharge de la batterie, et contrôle la puissance de sortie des composants de la cellule solaire et de la batterie vers la charge en fonction de la demande de puissance de la charge. Il s’agit de la partie de contrôle centrale de l’ensemble du système. Avec le développement de l'industrie solaire photovoltaïque, les fonctions des contrôleurs deviennent de plus en plus puissantes et il existe une tendance à intégrer la partie de contrôle traditionnelle, l'onduleur et le système de surveillance. Par exemple, les contrôleurs des séries SPP et SMD d'AES intègrent les trois fonctions ci-dessus.
Onduleur : dans le système d'alimentation solaire photovoltaïque, s'il y a une charge CA, un dispositif onduleur doit être utilisé pour convertir la puissance CC générée par les composants de la cellule solaire ou la puissance CC libérée par la batterie en puissance CA requise par le charger.
Le principe de fonctionnement de base du système d'alimentation solaire photovoltaïque est de charger la batterie avec l'énergie électrique générée par les composants de la cellule solaire sous l'irradiation du soleil, ou de fournir directement de l'énergie à la charge lorsque la demande de charge est satisfaite. Si l'ensoleillement est insuffisant ou la nuit, la batterie alimente la charge CC sous le contrôle du contrôleur. Pour les systèmes photovoltaïques contenant des charges CA, un onduleur doit être ajouté pour convertir le courant CC en courant CA. Les applications des systèmes photovoltaïques se présentent sous de nombreuses formes, mais les principes de base restent les mêmes. Pour les autres types de systèmes photovoltaïques, seuls le mécanisme de commande et les composants du système diffèrent en fonction des besoins réels. Différents types de systèmes photovoltaïques seront décrits en détail ci-dessous.