Das netzunabhängige Photovoltaik-Stromerzeugungssystem ist nicht vom Stromnetz abhängig und arbeitet unabhängig. Es wird häufig in abgelegenen Bergregionen, Gebieten ohne Stromversorgung, auf Inseln, in Kommunikationsbasisstationen und bei Straßenlaternen usw. eingesetzt. Mithilfe der Photovoltaik-Stromerzeugung wird der Bedarf der Bewohner von Gebieten ohne Stromversorgung, mit Strommangel und instabiler Stromversorgung, von Schulen oder kleinen Fabriken an Strom für Leben und Arbeiten gedeckt. Die Photovoltaik-Stromerzeugung bietet die Vorteile der Wirtschaftlichkeit, Sauberkeit, Umweltfreundlichkeit und Geräuschlosigkeit und kann die Stromerzeugungsfunktion des Dieselgenerators teilweise oder vollständig ersetzen.

1 Klassifizierung und Zusammensetzung von PV-Offgrid-Stromerzeugungssystemen
Photovoltaik-Inselstromerzeugungssysteme werden im Allgemeinen in kleine Gleichstromsysteme, kleine und mittlere sowie große Systeme unterteilt. Kleine Gleichstromsysteme decken hauptsächlich den grundlegenden Beleuchtungsbedarf in Gebieten ohne Stromversorgung. Kleine und mittlere Systeme decken hauptsächlich den Strombedarf von Familien, Schulen und kleinen Fabriken. Große Systeme decken hauptsächlich den Strombedarf ganzer Dörfer und Inseln und werden mittlerweile auch als Mikronetzsysteme bezeichnet.
Ein netzunabhängiges Photovoltaik-Stromerzeugungssystem besteht im Allgemeinen aus Photovoltaik-Arrays aus Solarmodulen, Solarreglern, Wechselrichtern, Batteriebänken, Lasten usw.
Das PV-Array wandelt bei Licht Sonnenenergie in Elektrizität um und versorgt die Last über den Solarregler und den Wechselrichter (oder die inverse Steuermaschine) mit Strom, während der Akkupack aufgeladen wird. Wenn kein Licht vorhanden ist, versorgt die Batterie die AC-Last über den Wechselrichter mit Strom.
2 Hauptausrüstung des PV-Off-Grid-Stromerzeugungssystems
01. Module
Photovoltaikmodule sind ein wichtiger Bestandteil netzunabhängiger Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme. Ihre Aufgabe besteht darin, die Strahlungsenergie der Sonne in Gleichstrom umzuwandeln. Einstrahlungs- und Temperatureigenschaften sind die beiden Hauptfaktoren, die die Leistung des Moduls beeinflussen.
02、Wechselrichter
Ein Wechselrichter ist ein Gerät, das Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt, um den Strombedarf von Wechselstromlasten zu decken.
Wechselrichter lassen sich je nach Ausgangswellenform in Rechteck-, Stufen- und Sinuswechselrichter unterteilen. Sinuswechselrichter zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und geringe Oberwellen aus, sind für alle Lastarten geeignet und verfügen über eine hohe Belastbarkeit für induktive und kapazitive Lasten.
03、Controller
Die Hauptfunktion des PV-Controllers besteht darin, die von den PV-Modulen abgegebene Gleichstromleistung zu regeln und zu steuern sowie das Laden und Entladen der Batterie intelligent zu steuern. Inselnetzsysteme müssen entsprechend der Gleichstromspannung und der Systemleistungskapazität mit den entsprechenden Spezifikationen des PV-Controllers konfiguriert werden. PV-Controller werden in PWM- und MPPT-Typen unterteilt und sind üblicherweise in den Spannungsstufen DC12V, 24V und 48V erhältlich.
04、Batterie
Die Batterie ist der Energiespeicher des Stromerzeugungssystems und ihre Aufgabe besteht darin, die vom PV-Modul abgegebene elektrische Energie zu speichern, um die Last während des Stromverbrauchs mit Strom zu versorgen.
05、Überwachung
3. Designprinzipien für Systemdesign und -auswahl: Stellen Sie sicher, dass die Last den Anforderungen an die Stromversorgung entspricht und verwenden Sie ein Minimum an Photovoltaikmodulen und Batteriekapazität, um die Investitionen zu minimieren.
01、Photovoltaikmodul-Design
Referenzformel: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) Formel: P0 – die Spitzenleistung des Solarzellenmoduls, Einheit Wp; P – die Leistung der Last, Einheit W; t – -die täglichen Stunden des Stromverbrauchs der Last, Einheit H; η1 – ist die Effizienz des Systems; T – die lokalen durchschnittlichen täglichen Spitzensonnenstunden, Einheit HQ – Überschussfaktor für kontinuierliche Bewölkungsperioden (im Allgemeinen 1,2 bis 2)
02, PV-Controller-Design
Referenzformel: I = P0 / V
Dabei gilt: I – Steuerstrom des PV-Reglers, Einheit A; P0 – Spitzenleistung des Solarzellenmoduls, Einheit Wp; V – Nennspannung des Akkupacks, Einheit V ★ Hinweis: In Höhenlagen muss der PV-Regler einen gewissen Spielraum vergrößern und die nutzbare Kapazität reduzieren.
03、Off-Grid-Wechselrichter
Referenzformel: Pn=(P*Q)/Cosθ In der Formel: Pn – Kapazität des Wechselrichters, Einheit VA; P – Leistung der Last, Einheit W; Cosθ – Leistungsfaktor des Wechselrichters (im Allgemeinen 0,8); Q – der für den Wechselrichter erforderliche Reservefaktor (im Allgemeinen zwischen 1 und 5 gewählt). ★Hinweis: a. Unterschiedliche Lasten (ohmsch, induktiv, kapazitiv) haben unterschiedliche Einschaltströme und unterschiedliche Reservefaktoren. b. In Höhenlagen muss der Wechselrichter eine gewisse Reserve einplanen und die Kapazität für die Nutzung reduzieren.
04、Blei-Säure-Batterie
Referenzformel: Formel C = P × t × T / (V × K × η2): C – Kapazität des Akkupacks, Einheit Ah; P – Leistung der Last, Einheit W; t – täglicher Stromverbrauch der Last in Stunden, Einheit H; V – Nennspannung des Akkupacks, Einheit V; K – Entladekoeffizient der Batterie, unter Berücksichtigung von Batteriewirkungsgrad, Entladetiefe, Umgebungstemperatur und Einflussfaktoren, im Allgemeinen mit 0,4 bis 0,7 angenommen; η2 – Wechselrichterwirkungsgrad; T – Anzahl aufeinanderfolgender bewölkter Tage.
04、Lithium-Ionen-Batterie
Referenzformel: C = P × t × T / (K × η2)
Dabei gilt: C – Kapazität des Batteriesatzes, Einheit kWh; P – Leistung der Last, Einheit W; t – Anzahl der Stunden, die die Last täglich Strom verbraucht, Einheit H; K – Entladekoeffizient der Batterie unter Berücksichtigung von Batteriewirkungsgrad, Entladetiefe, Umgebungstemperatur und Einflussfaktoren, im Allgemeinen 0,8 bis 0,9; η2 – Wechselrichterwirkungsgrad; T – Anzahl aufeinanderfolgender bewölkter Tage. Auslegungsfall
Ein bestehender Kunde muss ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem entwerfen. Die durchschnittliche tägliche Spitzensonnenscheindauer vor Ort wird mit drei Stunden angegeben. Die Leistung aller Leuchtstofflampen liegt bei etwa 5 kW, und sie werden vier Stunden pro Tag verwendet. Die Blei-Säure-Batterien werden auf der Grundlage von zwei Tagen durchgehender Bewölkung berechnet. Berechnen Sie die Konfiguration dieses Systems.