المشاهدات: 0 المؤلف: محرر الموقع وقت النشر: 17-07-2025 المنشأ: موقع
يقوم النظام الكهروضوئي بتحويل الطاقة الضوئية (الطاقة الشمسية) إلى كهرباء تيار مباشر (DC) عبر الألواح الكهروضوئية، ثم تحويلها إلى كهرباء تيار متردد (AC) عبر عاكس، وأخيراً توصيلها إلى الشبكة أو لاستخدام الأحمال المحلية. يعد هيكل التركيب والملحقات (صناديق التوصيل، والموصلات، والكابلات، وما إلى ذلك) بمثابة دعم هيكلي أساسي ومكونات التوصيل الكهربائي التي تتيح عملية تحويل ونقل الطاقة هذه.
الألواح الكهروضوئية (الوحدات):
الدور: نقطة انطلاق النظام، وحدة توليد الطاقة الأساسية. يستخدم التأثير الكهروضوئي لتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى تيار مباشر (DC).
الخصائص الكهربائية: تنتج اللوحة الواحدة جهدًا محدودًا (على سبيل المثال، 30-50 فولت تيار مستمر)، وتيارًا (على سبيل المثال، 8-12 أمبير)، وطاقة (على سبيل المثال، 300 وات - 600 وات+).
صندوق التوصيل:
التجميع والإخراج الحالي: يجمع التيار من الخلايا المتصلة بالسلسلة داخل اللوحة الكهروضوئية ويخرجه عبر الخيوط الموجبة (+) والسالبة (-).
تجاوز الصمام الثنائي: مكون كهربائي مهم! إذا كانت اللوحة مظللة أو تالفة، مما يقلل من إنتاجها، فيمكن أن تصبح 'عنق الزجاجة' في سلسلة السلسلة، ليس فقط الفشل في توليد الطاقة ولكن أيضًا التسخين (تأثير النقطة الساخنة). يسمح الصمام الثنائي الالتفافي للتيار بالتدفق حول اللوحة ذات الأداء الضعيف من خلال الصمام الثنائي نفسه، مما يضمن مرور التيار من اللوحات السليمة الأخرى. وهذا يحمي الوحدة ويعزز كفاءة النظام بشكل عام.
نقطة الاتصال: توفر واجهات قياسية (عادةً مقابس MC4) لسهولة الاتصال باللوحات أو الكابلات الأخرى باستخدام الكابلات والموصلات.
الموقع: يتم تركيبه عادةً على الجزء الخلفي من كل لوحة كهروضوئية.
دور:
الملحقات - الكابلات والموصلات:
الاتصال بين اللوحات: يستخدم كابلات قصيرة مصنوعة مسبقًا مع مقابس MC4 ('وصلات العبور') لتوصيل الطرف الموجب (+) لصندوق التوصيل الخاص بلوحة واحدة بالطرف السالب (-) للوحة التالية، مما يحقق الاتصال المتسلسل (يزيد الجهد الكهربي). يمكن استخدامه أيضًا للاتصال المتوازي (يزيد التيار)، ولكنه يتطلب طرق دمج مناسبة.
إخراج السلسلة: يقوم بتوجيه المخرجات الموجبة (+) والسالبة (-) لسلسلة متصلة من اللوحات الكهروضوئية (تسمى 'سلسلة') عبر كابلات PV DC الأطول نحو صندوق DC Combiner أو مباشرة إلى العاكس (للأنظمة الصغيرة أو محولات السلسلة). هذه الكابلات الأطول هي 'كابلات سلسلة'.
كابلات PV DC: مصممة خصيصًا للبيئات الكهروضوئية الخارجية: مقاومة لدرجات الحرارة العالية (90 درجة مئوية)، والأشعة فوق البنفسجية، والعوامل الجوية، ومثبطات اللهب (عادةً ما تكون كابلات خاصة بالطاقة الكهروضوئية معتمدة مثل TUV PV1-F). يشتمل على كابل موجب (+) وكابل سالب (-).
الموصلات الكهروضوئية: الأكثر شيوعًا MC4 أو الأنواع المتوافقة. مصممة لتكون مقاومة للعوامل الجوية، وآمنة للمس، وموصلات قفل.
الأنواع:
دور:
الملحقات - صندوق DC الموحد:
دمج السلسلة: يجمع مخرجات التيار المستمر لسلاسل PV متعددة (على سبيل المثال، 4، 6، 8، 10، 12، 16 سلسلة) عن طريق توصيلها بالتوازي.
الحماية: نقطة حماية رئيسية على جانب التيار المستمر.
الإخراج: يتم توجيه مخرجات DC الإيجابية (+) والسالبة (-) المدمجة عبر كابلات DC ذات قياس أثقل إلى العاكس.
الصمامات/قواطع دوائر التيار المستمر: توفر حماية من التيار الزائد لكل سلسلة إدخال. يمنع التيار الخاطئ من سلاسل أخرى 'التغذية العكسية' وإتلاف الألواح الكهروضوئية في سلسلة معيبة إذا كانت قصيرة.
أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs): تحمي من الزيادات المفاجئة التي يسببها الصواعق على خطوط التيار المستمر والتي تلحق الضرر بالمعدات النهائية مثل العاكس.
مفتاح الفصل/المعزل: يسمح بفصل آمن لجانب التيار المستمر للصيانة أو حالات الطوارئ.
الموقع: في أنظمة عاكسات السلسلة، يتم تركيبها عادةً بالقرب من المصفوفة الكهروضوئية والعاكس (على سبيل المثال، على السطح، أو بجوار التركيبات الأرضية، أو في غرفة التبديل).
دور:
العاكس:
تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد: يحول كهرباء التيار المستمر الناتجة عن الألواح الكهروضوئية إلى كهرباء تيار متردد متوافقة مع الشبكة أو الأحمال المحلية (على سبيل المثال، 220 فولت/380 فولت، 50 هرتز).
الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة (MPPT): يراقب ويضبط باستمرار نقطة تشغيل مدخل التيار المستمر للحفاظ على تشغيل المصفوفة الكهروضوئية بأقصى طاقة مخرجة، مما يزيد من حصاد الطاقة.
تفاعل الشبكة (للشبكة المرتبطة): يراقب جهد الشبكة وترددها للأنظمة المرتبطة بالشبكة، مما يضمن مزامنة تيار الإخراج مع الشبكة لتلبية متطلبات التوصيل البيني. يتم قطع الاتصال تلقائيًا بالشبكة في حالة اكتشاف خطأ في الشبكة (حماية ضد العزلة).
المراقبة والاتصال: عادةً ما يحتوي على مسجل بيانات مدمج، وتوليد التسجيل، والحالة، وما إلى ذلك، وينقل البيانات عبر الوسائل السلكية (RS485، Ethernet) أو اللاسلكية (WiFi، 4G) إلى منصة المراقبة.
وظائف الحماية: يوفر حماية متعددة: الجهد الزائد/الناقص، التردد الزائد/الناقص، التيار الزائد، درجة الحرارة الزائدة، القطبية العكسية، أخطاء العزل، إلخ.
الدور: 'قلب' النظام، وحدة تحويل الطاقة الأساسية.
الإدخال: يستقبل كهرباء التيار المستمر من صندوق DC الموحد (أو مباشرة من السلاسل).
الإخراج: إنتاج كهرباء التيار المتردد.
الملحقات - كابلات التيار المتردد:
الدور: ينقل خرج التيار المتردد من العاكس إلى لوحة توزيع التيار المتردد (ACDB) أو مباشرة إلى نقطة التوصيل البيني (POI) مع الشبكة / الأحمال المحلية.
المتطلبات: كابلات طاقة تيار متردد قياسية متوافقة مع القوانين الكهربائية المحلية (على سبيل المثال، THHN/THWN، أو XHHW في القناة، أو USE-2/RHW-2 للدفن المباشر).
لوحة توزيع التيار المتردد (ACDB) / مركز التحميل:
الحماية والتوزيع: يحتوي على قواطع دوائر توفر الحماية (الحمل الزائد وقصر الدائرة) لمخرج التيار المتردد العاكس.
القياس: يحتوي على عداد كهرباء (عداد كيلووات ساعة) لقياس إنتاج الطاقة في النظام الكهروضوئي (الطاقة التي يتم تغذيتها في الشبكة أو الاستهلاك الذاتي).
نقطة ربط الشبكة: نقطة الاتصال النهائية بين النظام والشبكة أو اللوحة الكهربائية الرئيسية للمستخدم. عادةً ما يتم تثبيت عداد المرافق هنا أو في مكان قريب.
الحماية من زيادة التيار: SPDs من جانب التيار المتردد.
العزل: يوفر مفتاح عزل للصيانة.
دور:
الشبكة / الأحمال:
النظام المرتبط بالشبكة: يتم تغذية كهرباء التيار المتردد المحولة إلى الشبكة ليستخدمها الآخرون. يتم استخدام طاقة النظام أولاً بواسطة الأحمال المحلية؛ يتم تصدير الفائض إلى الشبكة. يتم استيراد النقص من الشبكة.
النظام خارج الشبكة: يتم توفير طاقة التيار المتردد مباشرة للأحمال المحلية (غالبًا ما تتطلب تخزين البطارية).
دور:
الدعم الهيكلي: هذه هي الوظيفة الأساسية. إنه يثبت الألواح الكهروضوئية بشكل آمن على السقف أو الأرض أو أي هيكل آخر، مما يدعم الرياح والثلوج والأمطار والأحمال الميتة، مما يضمن تشغيل الألواح على المدى الطويل بالزاوية والموضع الأمثل.
تحسين الزاوية: يمكن أن تكون الحوامل ذات إمالة ثابتة أو تستخدم أنظمة التتبع لتعظيم الإشعاع الشمسي الذي تستقبله الألواح، مما يؤثر بشكل مباشر على إنتاجية الطاقة (المخرج النهائي للنظام الكهربائي).
التهوية والتبريد: يوفر تصميم التثبيت المناسب (على سبيل المثال، التثبيت المرتفع) تدفق الهواء خلف الألواح، مما يساعد على التبريد. درجات الحرارة المرتفعة تقلل من كفاءة الألواح الكهروضوئية.
مسار التأريض: يعد هيكل التثبيت المعدني جزءًا حيويًا من نظام التأريض للصفيف الكهروضوئي بأكمله. إنه يوفر مسارًا منخفض المقاومة إلى الأرض لإطارات الألواح والقضبان والمكونات المعدنية الأخرى، ويوصل بأمان تيارات الأعطال المحتملة أو تيارات البرق إلى الأرض، ويحمي المعدات والأفراد. تتصل موصلات التأريض بقضبان التثبيت وإطار الصفيف.
الطاقة الضوئية -> كهرباء التيار المستمر: يضرب ضوء الشمس الألواح الكهروضوئية، ويولد كهرباء التيار المستمر.
التجميع والحماية داخل اللوحة: يتم جمع التيار وإخراجه عبر صندوق التوصيل؛ يوفر الصمام الثنائي الالتفافي الحماية إذا لزم الأمر.
تشكيل السلسلة: تقوم الكابلات والموصلات الكهروضوئية بتوصيل لوحات متعددة في سلسلة، مما يشكل 'سلسلة' ذات جهد خرج أعلى.
دمج وحماية السلسلة: يتم توصيل مخرجات التيار المستمر من سلاسل متعددة عبر كبلات السلسلة إلى صندوق تجميع التيار المستمر. يقوم صندوق الموحد بتوصيل السلاسل بالتوازي، مما يزيد من تيار الإخراج، ويوفر الحماية عبر الصمامات/القواطع الداخلية وSPDs.
نقل التيار المستمر: يتم نقل طاقة التيار المستمر المجمعة عبر كابلات التيار المستمر الرئيسية إلى العاكس.
DC -> تحويل التيار المتردد وتحسينه: يقوم العاكس بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد ويزيد من طاقة الإدخال عبر MPPT.
خرج التيار المتردد وحمايته: يتم نقل خرج التيار المتردد الخاص بالعاكس عبر كابلات التيار المتردد إلى لوحة توزيع التيار المتردد (ACDB).
القياس وتوصيل الشبكة: في ACDB، بعد الحماية بواسطة قواطع التيار المتردد، يتم قياس الطاقة بواسطة العداد، وأخيراً ربطها مع الشبكة عند نقطة الربط (POI) أو توفيرها للأحمال المحلية.
استهلاك/تصدير الطاقة: يتم استهلاك كهرباء التيار المتردد عن طريق الأحمال أو تصديرها إلى الشبكة.
يوفر هيكل التثبيت الدعم المادي، وتحسين الزاوية، وبيئة التبريد، وأساس التأريض للألواح الكهروضوئية، وصناديق التوصيل، والموصلات، والكابلات (داخل المصفوفة) المشاركة في الخطوات من 1 إلى 4. إنها البنية التحتية التي تضمن تشغيل العملية الكهربائية بأمان وثبات وكفاءة.
ملخص الملحقات: صناديق الوصلات، والموصلات، والكابلات (DC + AC)، وصناديق التجميع، والقواطع/العدادات في ACDB، وما إلى ذلك، كلها 'أجزاء' لا غنى عنها والتي تشكل المسار الكهربائي الكامل، وتمكن من نقل الطاقة، وتوفر حماية السلامة.
إن فهم هذا التدفق ودور كل مكون يوضح بوضوح كيف يتم تحويل الطاقة الشمسية خطوة بخطوة إلى كهرباء قابلة للاستخدام.
