Fotonaponski sustav za proizvodnju energije izvan mreže ne ovisi o električnoj mreži i radi samostalno te se široko koristi u udaljenim planinskim područjima, područjima bez električne energije, otocima, komunikacijskim baznim stanicama i uličnoj rasvjeti te drugim primjenama. Korištenjem fotonaponske energije rješavaju se potrebe stanovnika u područjima bez električne energije, s nedostatkom električne energije i nestabilnom električnom energijom, školama ili malim tvornicama za život i rad električne energije. Fotonaponska proizvodnja energije s prednostima ekonomičnosti, čistoće, zaštite okoliša i bez buke može djelomično ili potpuno zamijeniti dizel. Funkcija generatora za proizvodnju energije jest da je generator ekonomičan, čist i bez buke.

1 Klasifikacija i sastav fotonaponskog sustava za proizvodnju energije izvan mreže
Fotonaponski sustavi za proizvodnju energije izvan mreže općenito se klasificiraju u male istosmjerne sustave, male i srednje sustave za proizvodnju energije izvan mreže i velike sustave za proizvodnju energije izvan mreže. Mali istosmjerni sustav uglavnom se koristi za rješavanje najosnovnijih potreba za rasvjetom u područjima bez električne energije; mali i srednji sustav izvan mreže uglavnom se koristi za rješavanje potreba za električnom energijom obitelji, škola i malih tvornica; veliki sustav izvan mreže uglavnom se koristi za rješavanje potreba za električnom energijom cijelih sela i otoka, a ovaj sustav sada se ubraja i u kategoriju mikromrežnih sustava.
Fotonaponski sustav za proizvodnju energije izvan mreže obično se sastoji od fotonaponskih nizova izrađenih od solarnih modula, solarnih regulatora, pretvarača, baterijskih sklopova, opterećenja itd.
Fotonaponski panel pretvara solarnu energiju u električnu energiju kada ima svjetla i napaja opterećenje putem solarnog regulatora i invertera (ili inverznog upravljačkog uređaja), dok puni baterijski paket; kada nema svjetla, baterija napaja izmjenično opterećenje putem invertera.
2 Glavna oprema PV sustava za proizvodnju energije izvan mreže
01. Moduli
Fotonaponski modul važan je dio sustava za proizvodnju energije izvan mreže, čija je uloga pretvoriti energiju sunčevog zračenja u istosmjernu električnu energiju. Karakteristike ozračivanja i temperaturne karakteristike dva su glavna elementa koja utječu na performanse modula.
02, Inverter
Inverter je uređaj koji pretvara istosmjernu struju (DC) u izmjeničnu struju (AC) kako bi zadovoljio potrebe za napajanjem AC opterećenja.
Prema izlaznom valnom obliku, pretvarači se mogu podijeliti na pravokutne pretvarače, stupnjevite pretvarače i sinusne pretvarače. Sinusni pretvarači karakteriziraju se visokom učinkovitošću, niskim harmonicima, mogu se primijeniti na sve vrste opterećenja i imaju snažnu nosivost za induktivna ili kapacitivna opterećenja.
03, Kontroler
Glavna funkcija PV regulatora je reguliranje i kontrola istosmjerne snage koju emitiraju PV moduli te inteligentno upravljanje punjenjem i pražnjenjem baterije. Sustavi izvan mreže moraju se konfigurirati prema razini istosmjernog napona sustava i kapacitetu sustava s odgovarajućim specifikacijama PV regulatora. PV regulator je podijeljen na PWM tip i MPPT tip, obično dostupan u različitim razinama napona od DC 12 V, 24 V i 48 V.
04, Baterija
Baterija je uređaj za pohranu energije sustava za proizvodnju energije, a njezina je uloga pohranjivanje električne energije koju emitira fotonaponski modul kako bi se opskrbljivalo opterećenje tijekom potrošnje energije.
05. Praćenje
3 principa dizajna i odabira sustava: osigurati da opterećenje zadovoljava pretpostavku električne energije, s minimalnim brojem fotonaponskih modula i kapaciteta baterija, kako bi se minimizirala ulaganja.
01, Dizajn fotonaponskog modula
Referentna formula: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) formula: P0 – vršna snaga modula solarne ćelije, jedinica Wp; P – snaga opterećenja, jedinica W; t – dnevni sati potrošnje električne energije opterećenja, jedinica H; η1 – učinkovitost sustava; T – lokalni prosječni dnevni vršni sunčani sati, jedinica HQ – faktor viška kontinuiranog oblačnog razdoblja (općenito 1,2 do 2)
02, Dizajn PV regulatora
Referentna formula: I = P0 / V
Gdje je: I – struja upravljanja PV regulatorom, jedinica A; P0 – vršna snaga modula solarnih ćelija, jedinica Wp; V – nazivni napon baterijskog sklopa, jedinica V ★ Napomena: U područjima s velikim nadmorskim visinama, PV regulator treba povećati određenu marginu i smanjiti kapacitet koji se koristi.
03, Inverter izvan mreže
Referentna formula: Pn=(P*Q)/Cosθ U formuli: Pn – kapacitet pretvarača, jedinica VA; P – snaga opterećenja, jedinica W; Cosθ – faktor snage pretvarača (općenito 0,8); Q – faktor margine potreban za pretvarač (općenito se bira od 1 do 5). ★Napomena: a. Različita opterećenja (omska, induktivna, kapacitivna) imaju različite struje pokretanja i različite faktore margine. b. U područjima s velikom nadmorskom visinom, pretvarač treba povećati određenu marginu i smanjiti kapacitet za korištenje.
04, Olovno-kiselinska baterija
Referentna formula: C = P × t × T / (V × K × η2) formula: C – kapacitet baterijskog sklopa, jedinica Ah; P – snaga opterećenja, jedinica W; t – dnevna potrošnja električne energije opterećenja u satima, jedinica H; V – nazivni napon baterijskog sklopa, jedinica V; K – koeficijent pražnjenja baterije, uzimajući u obzir učinkovitost baterije, dubinu pražnjenja, temperaturu okoline i utjecajne čimbenike, općenito se uzima kao 0,4 do 0,7; η2 – učinkovitost pretvarača; T – broj uzastopnih oblačnih dana.
04, Litij-ionska baterija
Referentna formula: C = P × t × T / (K × η2)
Gdje je: C – kapacitet baterijskog sklopa, jedinica kWh; P – snaga opterećenja, jedinica W; t – broj sati električne energije koju opterećenje koristi dnevno, jedinica H; K – koeficijent pražnjenja baterije, uzimajući u obzir učinkovitost baterije, dubinu pražnjenja, temperaturu okoline i utjecajne čimbenike, općenito se uzima kao 0,8 do 0,9; η2 – učinkovitost pretvarača; T – broj uzastopnih oblačnih dana. Primjeri projektiranja
Postojeći kupac treba dizajnirati fotonaponski sustav za proizvodnju energije. Lokalni prosječni dnevni vršni sunčani sati uzimaju se u obzir prema 3 sata, snaga svih fluorescentnih lampi je blizu 5 kW i koriste se 4 sata dnevno, a olovne baterije izračunavaju se prema 2 dana neprekidnih oblačnih dana. Izračunajte konfiguraciju ovog sustava.