سیستم تولید برق فتوولتائیک خارج از شبکه به شبکه برق وابسته نیست و به طور مستقل عمل می‌کند و به طور گسترده در مناطق کوهستانی دورافتاده، مناطق بدون برق، جزایر، ایستگاه‌های پایه ارتباطی و چراغ‌های خیابانی و سایر کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از تولید برق فتوولتائیک برای رفع نیازهای ساکنان در مناطق بدون برق، کمبود برق و برق ناپایدار، مدارس یا کارخانه‌های کوچک برای زندگی و کار برق، تولید برق فتوولتائیک با مزایای اقتصادی، تمیز، حفاظت از محیط زیست، بدون سر و صدا می‌تواند تا حدی جایگزین یا کاملاً جایگزین دیزل شود. عملکرد تولید برق ژنراتور.

۱- طبقه‌بندی و ترکیب سیستم تولید برق مستقل از شبکه فتوولتائیک
سیستم تولید برق فتوولتائیک خارج از شبکه عموماً به سیستم DC کوچک، سیستم تولید برق خارج از شبکه کوچک و متوسط ​​و سیستم تولید برق خارج از شبکه بزرگ طبقه‌بندی می‌شود. سیستم DC کوچک عمدتاً برای رفع اساسی‌ترین نیازهای روشنایی در مناطق بدون برق است؛ سیستم خارج از شبکه کوچک و متوسط ​​عمدتاً برای رفع نیازهای برق خانواده‌ها، مدارس و کارخانه‌های کوچک است؛ سیستم خارج از شبکه بزرگ عمدتاً برای رفع نیازهای برق کل روستاها و جزایر است و این سیستم اکنون در دسته سیستم میکروشبکه نیز قرار دارد.
سیستم تولید برق فتوولتائیک خارج از شبکه عموماً از آرایه‌های فتوولتائیک ساخته شده از ماژول‌های خورشیدی، کنترل‌کننده‌های خورشیدی، اینورترها، بانک‌های باتری، بارها و غیره تشکیل شده است.
آرایه فتوولتائیک (PV) در صورت وجود نور، انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می‌کند و از طریق کنترل‌کننده خورشیدی و اینورتر (یا دستگاه کنترل معکوس) برق را به بار تأمین می‌کند، در حالی که باتری را شارژ می‌کند؛ هنگامی که نور وجود ندارد، باتری از طریق اینورتر برق را به بار AC تأمین می‌کند.
۲ تجهیزات اصلی سیستم تولید برق مستقل از شبکه فتوولتائیک
۰۱. ماژول‌ها
ماژول فتوولتائیک بخش مهمی از سیستم تولید برق فتوولتائیک خارج از شبکه است که نقش آن تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی DC است. ویژگی‌های تابش و ویژگی‌های دما دو عنصر اصلی مؤثر بر عملکرد ماژول هستند.
02، اینورتر
اینورتر دستگاهی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند تا نیازهای توان بارهای AC را برآورده کند.
بر اساس شکل موج خروجی، اینورترها را می‌توان به اینورتر موج مربعی، اینورتر موج پله‌ای و اینورتر موج سینوسی تقسیم کرد. اینورترهای موج سینوسی با راندمان بالا، هارمونیک پایین، قابلیت استفاده برای انواع بارها و ظرفیت حمل قوی برای بارهای القایی یا خازنی مشخص می‌شوند.
۰۳، کنترل‌کننده
وظیفه اصلی کنترلر PV تنظیم و کنترل توان DC ساطع شده توسط ماژول‌های PV و مدیریت هوشمند شارژ و دشارژ باتری است. سیستم‌های مستقل از شبکه باید بر اساس سطح ولتاژ DC سیستم و ظرفیت توان سیستم با مشخصات مناسب کنترلر PV پیکربندی شوند. کنترلر PV به نوع PWM و نوع MPPT تقسیم می‌شود که معمولاً در سطوح ولتاژ مختلف DC12V، 24V و 48V موجود است.
۴. باتری
باتری وسیله ذخیره انرژی سیستم تولید برق است و نقش آن ذخیره انرژی الکتریکی ساطع شده از ماژول PV برای تأمین برق بار در هنگام مصرف برق است.
۰۵، نظارت
۳- اصول طراحی و انتخاب سیستم: برای اطمینان از اینکه بار باید برق مورد نیاز را تأمین کند، حداقل ماژول‌های فتوولتائیک و ظرفیت باتری مورد نیاز است تا سرمایه‌گذاری به حداقل برسد.
01، طراحی ماژول فتوولتائیک
فرمول مرجع: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) فرمول: P0 – اوج توان ماژول سلول خورشیدی، واحد Wp؛ P – توان بار، واحد W؛ t – ساعات مصرف برق روزانه بار، واحد H؛ η1 – راندمان سیستم؛ T – میانگین ساعات اوج تابش روزانه محلی، واحد HQ – ضریب مازاد دوره ابری مداوم (عموماً ۱.۲ تا ۲)
02، طراحی کنترل‌کننده PV
فرمول مرجع: I = P0 / V
که در آن: I – جریان کنترلی کنترلر PV، واحد A؛ P0 – توان پیک ماژول سلول خورشیدی، واحد Wp؛ V – ولتاژ نامی پک باتری، واحد V ★ توجه: در مناطق مرتفع، کنترلر PV باید حاشیه مشخصی را افزایش داده و ظرفیت مورد استفاده را کاهش دهد.
۰۳، اینورتر خارج از شبکه
فرمول مرجع: Pn=(P*Q)/Cosθ در فرمول: Pn – ظرفیت اینورتر، واحد VA؛ P – توان بار، واحد W؛ Cosθ – ضریب توان اینورتر (معمولاً 0.8)؛ Q – ضریب حاشیه مورد نیاز برای اینورتر (معمولاً از 1 تا 5 انتخاب می‌شود). ★توجه: الف. بارهای مختلف (مقاومتی، القایی، خازنی) جریان‌های هجومی راه‌اندازی و ضرایب حاشیه متفاوتی دارند. ب. در مناطق مرتفع، اینورتر باید حاشیه مشخصی را افزایش داده و ظرفیت استفاده را کاهش دهد.
04، باتری سرب-اسید
فرمول مرجع: فرمول C = P × t × T / (V × K × η2): C – ظرفیت باتری، واحد Ah؛ P – توان بار، واحد W؛ t – میزان مصرف برق روزانه بار، واحد H؛ V – ولتاژ نامی باتری، واحد V؛ K – ضریب تخلیه باتری، با در نظر گرفتن راندمان باتری، عمق تخلیه، دمای محیط و عوامل مؤثر، که عموماً بین 0.4 تا 0.7 در نظر گرفته می‌شود؛ η2 – راندمان اینورتر؛ T – تعداد روزهای ابری متوالی.
04، باتری لیتیوم-یون
فرمول مرجع: C = P × t × T / (K × η2)
که در آن: C – ظرفیت باتری، واحد کیلووات ساعت؛ P – توان بار، واحد W؛ t – تعداد ساعات برق مصرفی توسط بار در روز، واحد H؛ K – ضریب دشارژ باتری، با در نظر گرفتن راندمان باتری، عمق دشارژ، دمای محیط و عوامل مؤثر، که عموماً بین 0.8 تا 0.9 در نظر گرفته می‌شود؛ η2 – راندمان اینورتر؛ T – تعداد روزهای ابری متوالی. مورد طراحی
یک مشتری موجود نیاز به طراحی یک سیستم تولید برق فتوولتائیک دارد، میانگین ساعات اوج تابش روزانه محلی طبق 3 ساعت در نظر گرفته شده است، قدرت همه لامپ‌های فلورسنت نزدیک به 5 کیلووات است و آنها به مدت 4 ساعت در روز استفاده می‌شوند و باتری‌های سرب-اسید طبق 2 روز ابری مداوم محاسبه می‌شوند. پیکربندی این سیستم را محاسبه کنید.