Автономная система электропитания ( SAPS или SPS ), также известная как система электроснабжения удаленных районов ( RAPS ), представляет собой систему электроснабжения вне сети для мест, не оснащенных системой распределения электроэнергии . Типичные SAPS включают один или несколько методов генерации электроэнергии , хранения энергии и регулирования.
Электроэнергия обычно вырабатывается одним или несколькими из следующих методов:
Хранилище обычно реализуется как аккумуляторная батарея , но существуют и другие решения, включая топливные элементы . Энергия, получаемая непосредственно от батареи, будет постоянным током сверхнизкого напряжения (DC ELV), и это используется, в частности, для освещения, а также для приборов постоянного тока. Инвертор используется для генерации переменного тока низкого напряжения , с которым могут использоваться более типичные приборы.
Автономные фотоэлектрические системы питания не зависят от коммунальной сети и могут использовать только солнечные панели или могут использоваться совместно с дизельным генератором, ветряной турбиной или батареями. [1] [2]
Два типа автономных фотоэлектрических систем электропитания — это система с прямым подключением без аккумуляторов и автономная система с аккумуляторами.
Базовая модель системы прямого сопряжения состоит из солнечной панели, подключенной напрямую к нагрузке постоянного тока. Поскольку в этой установке нет батарейных блоков, энергия не хранится, и, следовательно, она способна питать обычные приборы, такие как вентиляторы, насосы и т. д., только в течение дня. MPPT обычно используются для эффективного использования энергии Солнца, особенно для электрических нагрузок, таких как водяные насосы с положительным вытеснением. Согласование импеданса также рассматривается как критерий проектирования в системах прямого сопряжения. [1] [3]
В автономных фотоэлектрических энергосистемах электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими панелями, не всегда может быть использована напрямую. Поскольку спрос со стороны нагрузки не всегда соответствует мощности солнечных панелей, обычно используются аккумуляторные батареи. Основные функции аккумуляторной батареи в автономной фотоэлектрической системе:
Гибридная электростанция представляет собой полную систему электроснабжения, которую можно легко настроить для удовлетворения широкого спектра удаленных потребностей в электропитании. В системе есть три основных элемента: источник питания, аккумулятор и центр управления питанием. Источниками гибридного питания являются ветряные турбины , дизельные генераторы, термоэлектрические генераторы и солнечные фотоэлектрические системы . Аккумулятор обеспечивает автономную работу, компенсируя разницу между производством и использованием энергии. Центр управления питанием регулирует производство энергии из каждого источника, контролирует использование энергии путем классификации нагрузок и защищает аккумулятор от экстремальных условий эксплуатации. [5] [6]
Мониторинг фотоэлектрических систем может предоставить полезную информацию об их работе и о том, что следует сделать для улучшения производительности, но если данные не представлены должным образом, усилия будут потрачены впустую. Чтобы быть полезным, отчет о мониторинге должен предоставлять информацию о соответствующих аспектах работы в терминах, которые легко понятны третьей стороне. Необходимо выбрать соответствующие параметры производительности, а их значения постоянно обновлять с каждым новым выпуском отчета. В некоторых случаях может быть полезно отслеживать производительность отдельных компонентов, чтобы совершенствовать и улучшать производительность системы, или вовремя получать оповещения о потере производительности для принятия превентивных мер. Например, мониторинг профилей заряда/разряда аккумулятора будет сигнализировать о необходимости замены до того, как произойдет простой из-за сбоя системы. [7]
IEC разработала набор стандартов мониторинга, называемый «Стандарт мониторинга производительности фотоэлектрической системы» ( IEC 61724 ). Он фокусируется на электрических характеристиках фотоэлектрической системы и не рассматривает гибриды или не предписывает метод обеспечения справедливости оценок производительности. [8]
Оценка эффективности включает в себя:
Широкий спектр выявленных проблем, связанных с нагрузкой, подразделяется на следующие типы:
