Каковы компоненты солнечных фотоэлектрических систем на крыше?

В соответствии с глобальными целями по достижению углеродной нейтральности, количество установок солнечных фотоэлектрических (ФЭ) систем на крышах продолжает расти. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), в 2023 году глобальная мощность распределенных фотоэлектрических установок достигла 120 ГВт, причем более 58% из них были установлены на крышах жилых домов. Эти интегрированные системы генерации, хранения и потребления электроэнергии совершают революцию в энергетическом секторе благодаря своим базовым компонентам и технологиям. Итак, что же такое солнечная ФЭ-система на крыше? Давайте разберемся подробнее.

Основные компоненты фотоэлектрических систем на крыше

1. Фотоэлектрические модули

Являясь центральным ядром системы, фотоэлектрические модули прошли через три поколения развития технологий:

Модули из кристаллического кремния первого поколения

Монокристаллический PERC (пассивированный эмиттер и тыловой элемент): КПД массового производства составляет от 22.5% до 24.8%.

Поликристаллический кремний: КПД составляет от 17% до 19.6%, а стоимость составляет приблизительно 0.3 йены за ватт.

Тонкопленочные модули второго поколения

CIGS (селенид меди, индия, галлия): отличается гибкостью, что делает его пригодным для применения в зданиях, например, в фасадах.

Перовскит: эффективность лабораторных исследований превысила 33.7%, что демонстрирует значительный потенциал для будущей коммерциализации.

Композитные технологии третьего поколения

Ячейки HJT (гетеропереходные): имеют двусторонний коэффициент 95% и годовую скорость деградации менее 0.25%.

Модули TOPCon (контакт с туннельным оксидным пассивированием): обеспечивают выходную мощность массового производства, превышающую 700 Вт и более, снижая приведенную стоимость энергии (LCOE) на 12%.

Прорывы в области инкапсуляции

Модули с двойным стеклом: обеспечивают в три раза большую устойчивость к атмосферным воздействиям по сравнению с обычными модулями, что продлевает срок их службы до 35 лет.

Интеллектуальные модули: интегрированные с микросхемами оптимизации, эти модули повышают выработку электроэнергии одной панелью до 20%.

2. Инверторы

Инверторные технологии развиваются в трех основных направлениях:

3. Системы хранения энергии (опционально)

Для автономных фотоэлектрических систем на крыше хранение энергии позволяет использовать электроэнергию в ночное время. Распространенные типы батарей включают:

Архитектура системы и управление энергопотреблением

1. Сравнение трех типов систем

2. Интеллектуальные системы управления

Аппаратный уровень

Датчики окружающей среды: постоянно контролируют освещенность, температуру окружающей среды и скорость ветра.

Маршрутизаторы питания: управляют балансировкой мощности в микросетях постоянного тока для обеспечения стабильной работы.

Программный уровень

Алгоритмы хранения и распределения энергии: разумное распределение накопленной энергии для максимальной эффективности использования.

Платформы мониторинга и аналитики в реальном времени: обеспечивают комплексную информацию о производительности системы, позволяя проводить упреждающее обслуживание.

Интерфейсы удаленного управления: позволяют управлять системами через облачные интерфейсы или мобильные приложения.

Монтажные конструкции и аксессуары

1.Монтажные стойки

Монтажные стойки имеют решающее значение для надежного крепления фотоэлектрических панелей к крышам. Они требуют высокой механической прочности и коррозионной стойкости, чтобы выдерживать суровые погодные условия. Регулируемые крепления подходят для различных типов крыш (например, наклонных, плоских) и ориентаций и максимизируют углы наклона панелей для максимального захвата солнечного излучения.

2.Кабели и герметики

Кабели: прочные, устойчивые к ультрафиолетовому излучению кабели обеспечивают эффективную передачу энергии между компонентами с низкими потерями энергии.

Герметики: Эластомерные водонепроницаемые герметики заполняют пространство между рамой модуля и поверхностью стекла и исключают попадание влаги, продлевая срок службы модуля.

Дополнительные компоненты

1. Устройства молниезащиты

Они предназначены для защиты систем от скачков напряжения, вызванных ударами молнии, а также предотвращают повреждение оборудования и риск возникновения пожара.

2. Оборудование для защиты цепи

Автоматические выключатели: автоматически отключают питание при перегрузках или коротких замыканиях.

Реле: обесточивают неисправные цепи для защиты системы и конечных пользователей.

Системы мониторинга производительности

Регистраторы данных: непрерывная запись таких параметров, как напряжение, ток и выходная энергия.

Программное обеспечение для обнаружения неисправностей: используйте алгоритмы на основе машинного обучения для выявления аномалий (например, ухудшения качества панели, проблем с затенением) в режиме реального времени.

От монокристаллических кремниевых панелей до интеллектуальных микросетей — фотоэлектрические установки на крышах домов трансформируются из автономных «генераторов энергии» в интегрированные «энергетические концентраторы». По мере совершенствования технологий — будь то коммерциализация перовскитов, управление энергией на основе искусственного интеллекта или экономия за счет масштаба в литий-ионных аккумуляторах — солнечные батареи на крышах домов должны стать повсеместным «зеленым активом» для предприятий и потребителей, обеспечивая как экологическую устойчивость, так и долгосрочную экономическую отдачу.