وفقًا لمواقف التطبيق المختلفة، يتم تقسيم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية عمومًا إلى خمسة أنواع: نظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة، ونظام توليد الطاقة خارج الشبكة، ونظام تخزين الطاقة خارج الشبكة، ونظام تخزين الطاقة المتصل بالشبكة، ونظام الشبكة الهجينة متعددة الطاقة.
1. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة
يتكون نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة من وحدات كهروضوئية، ومحولات كهروضوئية متصلة بالشبكة، وعدادات كهروضوئية، وأحمال، وعدادات ثنائية الاتجاه، وخزانات متصلة بالشبكة، وشبكات كهربائية. تُولّد الوحدات الكهروضوئية تيارًا مستمرًا ناتجًا عن الضوء، وتُحوّله إلى تيار متردد عبر المحولات لتزويد الأحمال وإرساله إلى شبكة الكهرباء. يتوفر نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة بشكل رئيسي بطريقتين للوصول إلى الإنترنت: الأولى هي "الاستخدام الذاتي، فائض الكهرباء"، والثانية هي "الوصول الكامل إلى الإنترنت".
يعتمد نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة بشكل عام على مبدأ "الاستخدام الذاتي، فائض الكهرباء عبر الإنترنت". تُعطى الأولوية للكهرباء المولدة من الخلايا الشمسية حسب الحمل. وعندما لا يمكن استنفاد الحمل، يُرسل الفائض إلى شبكة الكهرباء.
2. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
لا يعتمد نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل عن الشبكة على شبكة الكهرباء، بل يعمل بشكل مستقل. ويُستخدم عادةً في المناطق الجبلية النائية، والمناطق التي لا تصلها الكهرباء، والجزر، ومحطات الاتصالات، وأعمدة الإنارة. يتكون النظام عادةً من وحدات كهروضوئية، ووحدات تحكم شمسية، ومحولات، وبطاريات، وأحمال، وغيرها. يُحوّل نظام توليد الطاقة المستقل عن الشبكة الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عند وجود ضوء. يتم التحكم في المحول بواسطة الطاقة الشمسية لتشغيل الحمل وشحن البطارية في آنٍ واحد. في حالة عدم وجود ضوء، تُزوّد البطارية حمل التيار المتردد بالطاقة عبر المحول.
يعد نموذج المرافق عمليًا جدًا للمناطق التي لا توجد بها شبكة كهرباء أو انقطاع متكرر للتيار الكهربائي.
3. نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكةيتم استخدامه على نطاق واسع في حالات انقطاع التيار الكهربائي المتكرر، أو لا يمكن للطاقة الكهروضوئية ذاتية الاستخدام أن تزيد من الكهرباء عبر الإنترنت، وسعر الاستخدام الذاتي أغلى بكثير من سعر الشبكة، وسعر الذروة أغلى بكثير من سعر الحوض.
يتكون النظام من وحدات كهروضوئية، وآلات شمسية وأخرى مستقلة عن الشبكة، وبطاريات، وأحمال، وغيرها. تُحوّل مصفوفة الخلايا الكهروضوئية الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عند وجود ضوء، ويتم التحكم في العاكس بواسطة الطاقة الشمسية لتشغيل الحمل وشحن البطارية في آنٍ واحد. في حالة عدم وجود ضوء الشمس،بطاريةيزود الطاقة إلىعاكس التحكم بالطاقة الشمسيةومن ثم إلى حمل التيار المتردد.
مقارنةً بنظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة، يُضيف النظام وحدة تحكم في الشحن والتفريغ وبطارية تخزين. عند انقطاع التيار الكهربائي، يستمر النظام الكهروضوئي في العمل، ويمكن تحويل العاكس إلى وضع التشغيل المستقل عن الشبكة لتزويد الحمل بالطاقة.
4. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية لتخزين الطاقة المتصل بالشبكة
نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة، والمُخزّن للطاقة، قادر على تخزين فائض الطاقة المُولّدة، وتحسين نسبة الاستخدام الذاتي. يتكون النظام من وحدة كهروضوئية، ووحدة تحكم شمسية، وبطارية، وعاكس كهربائي متصل بالشبكة، وجهاز كشف التيار، ووحدة تحميل، وغيرها. عندما تكون الطاقة الشمسية أقل من طاقة الحمل، يُغذّى النظام بالطاقة الشمسية والشبكة معًا. عندما تكون الطاقة الشمسية أكبر من طاقة الحمل، يُغذّى جزء منها بالحمل، ويُخزّن جزء من الطاقة غير المُستخدمة عبر وحدة التحكم.
5. نظام الشبكة الصغيرة
الشبكة الكهربائية الصغيرة (Microgrid) هي بنية شبكية جديدة، تتكون من مصدر طاقة موزع، وحمل، ونظام تخزين طاقة، وجهاز تحكم. يمكن تحويل الطاقة الموزعة إلى كهرباء فورًا، ثم إمدادها للحمل المحلي القريب. الشبكة الكهربائية الصغيرة هي نظام مستقل قادر على التحكم الذاتي والحماية والإدارة، ويمكن توصيله بشبكة كهرباء خارجية أو تشغيله بشكل منفصل.
الشبكة الكهربائية الصغيرة (Microgrid) هي مزيج فعال من مصادر الطاقة الموزعة المختلفة، لتحقيق تنوع في الطاقة التكميلية وتحسين استخدامها. وتعزز الشبكة الكهربائية الصغيرة الوصول إلى الطاقة الموزعة والطاقة المتجددة على نطاق واسع، وتضمن إمدادًا عالي الموثوقية لمختلف أنواع الطاقة للأحمال. وهي وسيلة فعالة لبناء شبكة توزيع فعالة، والانتقال من شبكات الطاقة التقليدية إلى شبكات الطاقة الذكية.
وقت النشر: ١٠ فبراير ٢٠٢٣