Composition et principe d'un système photovoltaïque

Composition et principe du système photovoltaïque Le système photovoltaïque se compose des trois parties suivantes : les modules de cellules solaires, les équipements électroniques de puissance tels que les contrôleurs de charge et de décharge, les onduleurs, les instruments de test et la surveillance par ordinateur, et les batteries ou autres équipements de stockage d'énergie et de production d'énergie auxiliaire. Les systèmes photovoltaïques présentent les caractéristiques suivantes :

Aucune pièce mobile, aucun bruit ;

Pas de pollution de l’air, pas de rejet d’eaux usées ;

Il n’y a aucun processus de combustion et aucun carburant n’est nécessaire ;

Entretien simple et faible coût de maintenance ;

Bonne fiabilité et stabilité de fonctionnement ;

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 ;

Il est facile d’étendre l’échelle de production d’électricité selon les besoins. Les systèmes photovoltaïques sont largement utilisés et les formes de base des 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 sont les engins spatiaux, les systèmes de communication, les stations relais micro-ondes, les stations relais TV, les pompes à eau photovoltaïques et l'alimentation électrique domestique dans les zones sans électricité. Avec le développement de la technologie et la nécessité d'un développement durable de l'économie mondiale, les pays développés ont commencé à promouvoir la production d'électricité photovoltaïque urbaine connectée au réseau de manière planifiée, principalement en construisant des systèmes de production d'électricité photovoltaïque sur les toits des ménages et des systèmes de production d'électricité centralisés à grande échelle connectés au réseau de niveau MW, etc. Dans le même temps, ils encouragent vigoureusement l'application des systèmes photovoltaïques solaires dans les transports et l'éclairage urbain.

L'échelle et les formes d'application des systèmes photovoltaïques varient. Par exemple, l'échelle du système couvre une large gamme, allant des lampes solaires de jardin de 0,3 à 2 W aux centrales solaires photovoltaïques de niveau MW. Ses formes d'application sont également diverses et il peut être largement utilisé dans de nombreux domaines tels que les applications domestiques, de transport, de communication et spatiales. Bien que les systèmes photovoltaïques varient en taille, leur structure de composition et leurs principes de fonctionnement sont fondamentalement les mêmes. La figure 1-1 est un schéma d’un système photovoltaïque typique alimentant une charge CC. Il comprend plusieurs composants principaux dans le système photovoltaïque :

Réseau de modules photovoltaïques : il est composé de modules 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 produite sous l'effet de la lumière du soleil. C'est le composant principal du système solaire photovoltaïque.

Batterie : elle stocke l'électricité produite par le module de cellules solaires. Lorsque l'ensoleillement est insuffisant ou la nuit, ou que la demande de charge est supérieure à la quantité d'électricité produite par le module de cellules solaires, l'électricité stockée est libérée pour répondre aux besoins énergétiques de la charge. C'est le composant de stockage d'énergie du système solaire photovoltaïque. Actuellement, les batteries plomb-acide sont couramment utilisées dans les systèmes photovoltaïques solaires. Pour les systèmes ayant des exigences plus élevées, on utilise généralement des batteries plomb-acide scellées à régulation par soupape à décharge profonde, des batteries plomb-acide à absorption de liquide à décharge profonde, etc.

Contrôleur : Il régule et contrôle les conditions de charge et de décharge de la batterie, et contrôle la puissance de sortie du module de cellules solaires 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 principale de l'ensemble du système. Avec le développement de l'industrie photovoltaïque solaire, les fonctions des contrôleurs deviennent de plus en plus puissantes et il existe une tendance à intégrer les pièces de contrôle traditionnelles, les onduleurs et les systèmes de surveillance. Par exemple, les contrôleurs des séries SPP et SMD d'AES intègrent les trois fonctions ci-dessus.

Onduleur : Dans un système d'alimentation électrique photovoltaïque solaire, s'il y a une charge CA, un dispositif onduleur doit être utilisé pour convertir la puissance CC générée par le module de cellules solaires ou la puissance CC libérée par la batterie en puissance CA requise par la charge.

Le principe de fonctionnement de base du système d'alimentation électrique photovoltaïque solaire est le suivant : sous l'effet de la lumière du soleil, l'énergie électrique générée par le module de cellules solaires est contrôlée par le contrôleur pour charger la batterie ou alimenter directement la charge lorsque la demande de charge est satisfaite. Si la lumière du soleil est insuffisante ou la nuit, la batterie alimentera la charge CC sous le contrôle du contrôleur. Pour les systèmes photovoltaïques avec charges CA, un onduleur est nécessaire pour convertir le courant CC en courant CA. Les systèmes photovoltaïques sont appliqués sous de nombreuses formes, mais leurs principes de base sont similaires. Pour les autres types de systèmes photovoltaïques, les seules différences résident dans les mécanismes de contrôle et les composants du système en fonction des besoins réels.

Figure 1-1 Système solaire photovoltaïque avec charge CC