Фотогальваническая система

Фотоэлектрическая система, также PV-система или солнечная энергетическая система, представляет собой энергосистему, предназначенную для обеспечения полезной солнечной энергии с помощью фотовольтаики. Он состоит из нескольких компонентов, в том числе солнечных панелей для поглощения и преобразования солнечного света в электричество, солнечного инвертора для изменения электрического тока от постоянного тока до переменного тока, а также монтажа, кабелей и других электрических принадлежностей для настройки рабочей системы , Он также может использовать солнечную систему слежения, чтобы улучшить общую производительность системы и включить интегрированное решение для батарей, поскольку ожидается, что цены на устройства хранения уменьшатся. Строго говоря, солнечная батарея охватывает только ансамбль солнечных панелей, видимую часть системы PV, и не включает в себя все другое оборудование, которое часто суммируется как баланс системы (BOS). Кроме того, фотоэлектрические системы преобразуют свет непосредственно в электричество и не следует путать с другими технологиями, такими как концентрированная солнечная энергия или солнечная тепловая энергия, используемая для нагрева и охлаждения.

Системы PV варьируются от небольших, установленных на крыше или встроенных систем с пропускной способностью от нескольких до нескольких десятков киловатт, до крупных электростанций общей мощности в сотни мегаватт. В настоящее время большинство PV-систем связаны с сеткой, в то время как автономные системы с сеткой или автономные системы составляют лишь небольшую часть рынка.

Работая бесшумно и без каких-либо движущихся частей или выбросов в окружающую среду, фотоэлектрические системы превратились из нишевых рыночных приложений в зрелую технологию, используемую для основного производства электроэнергии. Система крыши откупает инвестированную энергию для ее производства и установки в течение 0,7-2 лет и производит около 95 процентов чистой чистой возобновляемой энергии за 30-летний срок службы.

Из-за экспоненциального роста фотоэлектричества цены на фотоэлектрические системы быстро снижались в последние годы. Однако они различаются по рынку и размеру системы. В 2014 году цены на жилые 5-киловаттные системы в Соединенных Штатах составляли около 3,29 долл. США за ватт, а на высокопрофессиональном рынке Германии цены на системы крыши до 100 кВт снизились до 1,24 евро за ватт. В настоящее время на солнечные фотоэлектрические модули приходится менее половины общей стоимости системы, оставляя остальную часть оставшимся BOS-компонентам и мягким затратам, которые включают приобретение, разрешение, контроль и взаимозависимость заказчика, затраты на установку и финансирование.
Современная система

Масштаб системы
Фотоэлектрические системы, как правило, подразделяются на три отдельных сегмента рынка: жилую крышу, коммерческую крышу и наземные системы наземного монтажа. Их мощность колеблется от нескольких киловатт до сотен мегаватт. Типичная жилая система составляет около 10 киловатт и установлена ​​на наклонной крыше, а коммерческие системы могут достигать мегаваттной шкалы и обычно устанавливаются на низкорасположенных или даже плоских крышах. Хотя установленные на крыше системы являются небольшими и имеют более высокую стоимость на ватт, чем крупные установки для коммунальной инфраструктуры, они составляют самую большую долю на рынке. Тем не менее, растет тенденция к увеличению мощностей электростанций, особенно в «солнечном» регионе планеты.19]

Утилита масштаба
Крупные солнечные парки или фермы, используемые в коммунальной инфраструктуре, являются электростанциями и способны обеспечить энергоснабжение большого числа потребителей. Генерируемое электричество подается в передающую сетку, питаемую центральными электростанциями (с сеткой или сеткой), или в сочетании с одним или несколькими внутренними электрогенераторами для подачи в небольшую электрическую сеть (гибридную установку). В редких случаях генерируемое электричество хранится или используется непосредственно островным / автономным заводом. Системы PV, как правило, предназначены для обеспечения наивысшей энергетической отдачи для данной инвестиции.Некоторые крупные фотоэлектрические электростанции, такие как Solar Star, Solar Park и Waldpolenz Solar Farm, занимают десятки или сотни гектаров и имеют мощность до сотен мегаватт.
Крыша, мобильная и портативная

Небольшая фотоэлектрическая система способна обеспечивать достаточное электричество переменного тока для питания одного дома или даже изолированного устройства в виде переменного или постоянного тока. Например, военные и гражданские спутники наблюдения Земли, уличные фонари, строительные и дорожные знаки, электромобили, солнечные батареи и электрические самолеты могут содержать интегрированные фотоэлектрические системы для обеспечения основного или вспомогательного источника питания в виде переменного или постоянного тока , в зависимости от требований к конструкции и мощности. В 2013 году на системы крыши приходилось 60 процентов мировых установок. Тем не менее, есть тенденция от крыши и к PV-системам с полезной шкалой, поскольку фокус новых фотоэлектрических установок также смещается от Европы к странам в области солнечных лучей на планете, где сопротивление солнечным хозяйствам на земле менее акцентировано. Портативные и мобильные фотоэлектрические системы обеспечивают электроэнергию, не зависящую от подключения к сети, для работы «вне сети». Такие системы настолько широко используются в рекреационных транспортных средствах и лодках, что есть розничные торговцы, специализирующиеся на этих приложениях и продуктах, специально предназначенных для них. Поскольку рекреационные транспортные средства (RV) обычно несут батареи и управляют системами освещения и других систем номинальной мощностью 12 вольт постоянного тока, системы RV PV обычно работают в диапазоне напряжений, выбранном для зарядки 12-вольтовых батарей напрямую, а для добавления PV-системы требуются только панели , контроллер заряда и проводку. Солнечные системы на транспортных средствах отдыха обычно ограничены в зависимости от физического размера пространства крыши RV.Вот почему важна большая эффективность солнечных панелей для этих приложений.

Строительно-интегрированный
В городских и пригородных районах фотоэлектрические массивы обычно используются на крышах, чтобы дополнить использование энергии; часто здание будет иметь подключение к энергосистеме, и в этом случае энергия, создаваемая массивом PV, может быть продана обратно утилите в каком-то соглашении по чистому счету. Некоторые утилиты, такие как Solvay Electric в Солвей, Нью-Йорк, используют крыши коммерческих клиентов и телефонные столбы для поддержки использования панелей PV. Солнечные деревья — это массивы, которые, как следует из названия, имитируют внешний вид деревьев, обеспечивают тень, а ночью могут функционировать как уличные фонари.

Представление
Неопределенности в доходах с течением времени связаны в основном с оценкой солнечного ресурса и с эффективностью самой системы. В лучшем случае неопределенности обычно составляют 4% для изменчивости климата за год, 5% для оценки солнечных ресурсов (в горизонтальной плоскости), 3% для оценки облучения в плоскости массива, 3% для мощности рейтинг модулей, 2% за потери из-за загрязнения и загрязнения, 1,5% за потери из-за снега и 5% для других источников ошибок. Идентификация и реагирование на управляемые потери имеет решающее значение для эффективности доходов и O & amp; M. Мониторинг производительности массива может быть частью договорных соглашений между владельцем массива, строителем и утилитой, покупающей произведенную энергию. В последнее время метод создания «синтетических дней» с использованием легкодоступных метеорологических данных и верификации с использованием открытого открытого тестового поля на открытом воздухе позволяет прогнозировать эффективность фотоэлектрических систем с высокой степенью точности. Этот метод может быть использован для определения механизмов потерь в локальном масштабе — например, из снега или эффектов поверхностных покрытий (например, гидрофобных или гидрофильных) при загрязнении или потере снега. (Хотя в условиях тяжелого снега с серьезными наземными помехами могут произойти ежегодные потери от снега на 30%.) Доступ в Интернет позволил еще больше улучшить мониторинг и коммуникацию энергии. Выделенные системы доступны от ряда поставщиков. Для солнечных фотоэлектрических систем, которые используют микроинвертеры (преобразование постоянного тока в переменный уровень переменного тока на ПК), данные о мощности модуля автоматически предоставляются. Некоторые системы позволяют настраивать предупреждения о производительности, которые вызывают предупреждения по телефону / электронной почте / тексту при достижении пределов. Эти решения предоставляют данные для владельца системы и установщика. Установщики могут удаленно контролировать несколько установок и просматривать состояние всей установленной базы.

Компоненты
Фотоэлектрическая система для жилого, коммерческого или промышленного энергоснабжения состоит из солнечной батареи и ряда компонентов, которые часто суммируются как баланс системы (BOS). Этот термин является синонимом BOS-компонентов «Баланс завода» qv включает в себя оборудование и конструкции для кондиционирования воздуха для монтажа, обычно один или несколько преобразователей мощности постоянного тока в переменный, также известный как инверторы, устройство хранения энергии, стеллажная система, которая поддерживает солнечной батареи, электропроводки и межсоединений, а также монтажа для других компонентов.

По желанию, баланс системы может включать в себя любое или все из следующего: счетчик доходности по возобновляемым источникам энергии, максимальный трекер мощности (MPPT), аккумуляторная система и зарядное устройство, GPS-трекер, программное обеспечение для управления энергией, датчики солнечной радиации, анемометр, или специальных принадлежностей, предназначенных для удовлетворения особых требований для владельца системы. Кроме того, для системы CPV требуются оптические линзы или зеркала, а иногда и система охлаждения.

Термины «солнечная батарея» и «фотоэлектрическая система» часто неправильно используются взаимозаменяемо, несмотря на то, что солнечная батарея не охватывает всю систему. Более того, «солнечная панель» часто используется как синоним «солнечного модуля», хотя панель состоит из ряда из нескольких модулей. Термин «солнечная система» также часто используется неправильно для системы PV.

Солнечная батарея
Обычные солнечные элементы c-Si, обычно проводящиеся последовательно, инкапсулированы в солнечный модуль, чтобы защитить их от погодных условий. Модуль состоит из закаленного стекла в качестве покрытия, мягкие и гибких герметизирующего, задний нижнего слоя, выполненного из выветривания и огнестойкого материала и алюминиевая рамки вокруг внешнего края. Электрически подключенные и смонтированные на несущей конструкции, солнечные модули строят ряд модулей, которые часто называют солнечной панелью. Солнечная батарея состоит из одной или нескольких таких панелей.Фотоэлектрический массив или солнечная батарея — это связанный набор солнечных модулей.Мощность, которую может производить один модуль, достаточно редко соответствует требованиям дома или бизнеса, поэтому модули связаны между собой, чтобы сформировать массив. Большинство PV-массивов используют инвертор для преобразования мощности постоянного тока, создаваемой модулями, в переменный ток, который может включать источники света, двигатели и другие нагрузки. Модули в PV-массиве обычно сначала подключаются последовательно для получения желаемого напряжения; отдельные строки затем подключаются параллельно, чтобы система могла производить больше тока. Панели солнечных батарей обычно измеряются в соответствии с STC (стандартные условия испытаний) или PTC (условия испытаний PVUSA) в ваттах. Типичные номиналы панелей варьируются от менее 100 Вт до более 400 Вт. Рейтинг массива состоит из суммирования оценок панели, в ваттах, киловаттах или мегаваттах.

Модуль и эффективность
Типичный PV-модуль мощностью 150 Вт составляет около квадратного метра. Ожидается, что такой модуль может производить 0,75 киловатт-часа (кВт-ч) каждый день, в среднем, после учета погоды и широты для инсоляции 5 часов в день / день. За последние 10 лет эффективность средних коммерческих кристаллических кремниевых модулей на основе пластин увеличилась с 12% до 16%, а эффективность модуля CdTe увеличилась с 9% до 13% за тот же период. Выход модуля и срок службы ухудшаются за счет повышения температуры.Позволяя окружающему воздуху перетекать, и, если возможно, позади, фотоэлектрические модули уменьшают эту проблему. Эффективный срок службы модулей обычно составляет 25 или более лет. Срок окупаемости инвестиций в солнечную установку PV сильно различается и, как правило, менее полезен, чем расчет рентабельности инвестиций. Хотя обычно он рассчитан на период от 10 до 20 лет, финансовый срок окупаемости может быть намного короче с стимулами.

Из-за низкого напряжения отдельного солнечного элемента (обычно около 0,5 В) несколько последовательно соединенных ячеек (также см. Медь, используемую в фотоэлектрических системах) при изготовлении «ламината». Ламинат монтируется в защитный кожух, защищающий от атмосферных воздействий, что делает фотоэлектрический модуль или панель солнечных батарей. Затем модули могут быть объединены в фотогальваническую решетку. В 2012 году солнечные панели, доступные для потребителей, могут иметь эффективность примерно до 17%, а коммерчески доступные панели могут достигать 27%.Было записано, что группа из Института солнечной энергии Фраунгофера создала ячейку, которая может достигать 44,7% эффективности, что делает надежды ученых на достижение 50% -ного порога эффективности намного более выполнимым.

Затенение и грязь
Электрический выход фотоэлектрических элементов чрезвычайно чувствителен к затенению.Эффекты этого затенения хорошо известны. Когда даже небольшая часть ячейки, модуля или массива заштрихована, а оставшаяся часть находится в солнечном свете, выход резко падает из-за внутреннего «короткого замыкания» (электроны реверсируют курс через заштрихованную часть pn-перехода). Если ток, выведенный из серии строк ячеек, не превышает ток, который может быть получен заштрихованной ячейкой, текущая (и, следовательно, мощность), разработанная строкой, ограничена. Если достаточное напряжение доступно из остальных ячеек в строке, ток будет вытеснен через ячейку, разбив соединение в затененной части. Это напряжение пробоя в обычных ячейках составляет от 10 до 30 вольт.Вместо добавления мощности, создаваемой панелью, заштрихованная ячейка поглощает энергию, превращая ее в тепло. Так как обратное напряжение заштрихованной ячейки намного больше, чем прямое напряжение подсвеченной ячейки, одна заштрихованная ячейка может поглощать мощность многих других ячеек в строке, непропорционально влияя на выход панели. Например, заштрихованная ячейка может потерять 8 вольт вместо добавления 0,5 вольт на определенном уровне тока, тем самым поглощая мощность, получаемую 16 другими ячейками. Поэтому важно, чтобы установка PV не была затенена деревьями или другими препятствиями.

Было разработано несколько методов для определения потерь при затенении деревьев на PV-системы в больших областях с использованием LiDAR, а также на индивидуальном уровне системы с использованием эскиза. Большинство модулей имеют байпасные диоды между каждой ячейкой или цепочкой ячеек, которые минимизируют эффекты затенения и теряют только мощность заштрихованной части массива. Основная задача обходного диода заключается в устранении горячих точек, которые формируются на ячейках, которые могут нанести дополнительный ущерб массиву и вызвать пожары. Солнечный свет может поглощаться пылью, снегом или другими примесями на поверхности модуля. Это может уменьшить свет, поражающий клетки. В целом эти потери, сгруппированные в течение года, невелики даже для мест в Канаде. Поддержание чистой поверхности модуля повысит производительность на протяжении всего срока службы модуля. Google обнаружил, что очистка плоских солнечных панелей через 15 месяцев увеличила их выпуск почти на 100%, но 5% -ные наклонные массивы были надлежащим образом очищены дождевой водой.

Инсоляция и энергия
Солнечная инсоляция состоит из прямого, диффузного и отраженного излучения.Коэффициент поглощения PV-ячейки определяется как доля падающей солнечной радиации, поглощаемой клеткой. В полдень в безоблачный день на экваторе сила солнца составляет около 1 кВт / м² на поверхности Земли до плоскости, перпендикулярной солнечным лучам.Таким образом, массивы PV могут отслеживать солнце через каждый день, чтобы значительно увеличить сбор энергии. Тем не менее, устройства отслеживания добавляют стоимость и требуют обслуживания, поэтому для массивов PV чаще встречается фиксированное крепление, которое наклоняет массив и сталкивается с солнечным полдень (примерно на юг в северном полушарии или на севере в Южном полушарии). Угол наклона, от горизонтали, может варьироваться в зависимости от сезона, но если он установлен, должен быть настроен так, чтобы обеспечить оптимальную выходную мощность массива во время пикового потребления электроэнергии в течение типичного года для автономной системы. Этот оптимальный угол наклона модуля не обязательно идентичен углу наклона для максимальной годовой мощности энергии массива. Оптимизация фотогальванической системы для конкретной среды может быть сложной, так как проблемы солнечного потока, загрязнения и потери снега должны быть введены в действие. Кроме того, недавняя работа показала, что спектральный эффект может играть определенную роль в оптимальном выборе фотовольтаического материала. Например, спектральное альбедо может играть значительную роль в выводе в зависимости от поверхности вокруг фотогальванической системы и типа материала солнечных элементов. Для погоды и широт США и Европы типичная инсоляция колеблется от 4 кВтч / м² / день в северных районах до 6,5 кВтч / м² / день в самых солнечных регионах. Фотоэлектрическая установка в южных широтах Европы или Соединенных Штатов может рассчитывать на производство 1 кВтч / м² / день. Типичная фотоэлектрическая установка мощностью 1 кВт в Австралии или южных широтах Европы или Соединенных Штатов может производить 3,5-5 кВт-ч в день в зависимости от местоположения, ориентации, наклона, инсоляции и других факторов. В пустыне Сахара, с меньшим облачным покровом и лучом солнечного света, в идеале можно было бы достичь более близкого к 8.3 кВтч / м² / день, если почти когда-либо настоящий ветер не ударил бы песок на агрегаты. Площадь пустыни Сахара составляет более 9 миллионов км². 90 600 км ², или около 1%, могут генерировать столько электроэнергии, сколько все мировые электростанции вместе взятые.

монтаж
Модули собираются в массивы на какой-либо монтажной системе, которые можно классифицировать как заземление, крепление на крыше или опору для полюсов. Для солнечных парков установлена ​​большая стойка на земле, а модули установлены на стойке.Для зданий было разработано много разных стеллажей для скатных крыш. Для плоских крыш используются стойки, бункеры и встроенные решения. Панели солнечных батарей, установленные на вершинах полюсов, могут быть неподвижными или движущимися, см. Трекеры ниже. Боковые опоры подходят для ситуаций, когда на полюсе есть что-то еще, например, светильник или антенна. Полюсный монтаж повышает то, что в противном случае было бы наземным массивом над тенями сорняков и скотом, и может удовлетворять требованиям электрического кода в отношении недоступности открытой проводки. Панели, установленные на опорах, открыты для большего количества охлаждающего воздуха на нижней стороне, что повышает производительность. Множество стоек для верхней стойки можно сформировать в парковочном картере или в другой структуре оттенков. Стойка, которая не следует за солнцем слева направо, может допускать сезонное регулирование вверх или вниз.

Прокладка кабеля
Благодаря использованию на открытом воздухе, солнечные кабели специально разработаны для защиты от ультрафиолетового излучения и чрезвычайно высоких температурных колебаний и, как правило, не подвержены влиянию погоды. В ряде стандартов указывается использование электропроводки в системах PV, таких как IEC 60364 Международной электротехнической комиссии, в разделе 712 «Солнечные фотоэлектрические (PV) системы электропитания», британский стандарт BS 7671, содержащий положения, касающиеся микрогенерации и фотоэлектрические системы, и стандарт США UL4703, в теме 4703 «Фотогальванический провод».

Tracker
Солнечная система слежения наклоняет солнечную панель в течение дня. В зависимости от типа системы слежения панель либо направлена ​​непосредственно на солнце, либо в самую яркую область частично омраченного неба. Трекеры значительно повышают производительность раннего утра и позднего вечера, увеличивая общее количество энергии, производимой системой, примерно на 20-25% для одного осевого трекера и около 30% или более для двухосевого трекера в зависимости от широты. Трекеры эффективны в регионах, которые получают большую часть солнечного света непосредственно. В рассеянном свете (т. Е. Под облаком или туманом) отслеживание имеет мало или вообще не имеет значения.Поскольку большинство концентрированных фотоэлектрических систем очень чувствительны к угле солнечного света, системы слежения позволяют им получать полезную энергию более чем на короткий период каждый день. Системы отслеживания повышают производительность по двум основным причинам. Во-первых, когда солнечная панель перпендикулярна солнечному свету, она получает больше света на своей поверхности, чем если бы она была под углом. Во-вторых, прямой свет используется более эффективно, чем угловой свет.Специальные антибликовые покрытия могут улучшить эффективность солнечных панелей для прямого и углового освещения, что несколько снижает эффективность отслеживания.

Трекеры и датчики для оптимизации производительности часто рассматриваются как необязательные, но системы отслеживания могут увеличить жизнеспособную производительность на 45%. Массивы PV, которые приближаются или превышают один мегаватт, часто используют солнечные трекеры. Учет облаков и тот факт, что большая часть мира находится не на экваторе, а вечером наступает солнце, правильная мера солнечной энергии — это инсоляция — среднее количество киловатт-часов на квадратный метр в день. Для погоды и широт США и Европы типичная инсоляция колеблется от 2,26 кВт-ч / м² / день в северных районах до 5,61 кВт-ч / м² / день в самых солнечных районах.

Для больших систем энергия, получаемая с помощью систем отслеживания, может перевесить дополнительную сложность (трекеры могут повысить эффективность на 30% и более). Для очень больших систем дополнительное сопровождение отслеживания является существенным ущербом. Отслеживание не требуется для плоских панелей и низкоконцентрированных фотогальванических систем. Для высококонцентрированных фотогальванических систем требуется двухосевое отслеживание. Тенденции ценообразования влияют на баланс между добавлением более стационарных солнечных панелей и меньшим количеством панелей, которые отслеживаются. Когда цены на солнечную панель снижаются, трекеры становятся менее привлекательным вариантом.

инвертор
Системы, предназначенные для подачи переменного тока (AC), такие как приложения, подключенные к сетям, нуждаются в инверторе для преобразования постоянного тока (DC) от солнечных модулей в переменный. Преобразователи, подключенные к сетке, должны подавать электричество переменного тока в синусоидальной форме, синхронизироваться с частотой сетки, ограничивать подачу напряжения не более, чем напряжение в сети, и отсоединяться от сети, если напряжение сети отключено. Резервуары на острове должны производить только регулируемые напряжения и частоты в синусоидальной форме волны, так как не требуется синхронизация или координация с сетчатыми источниками.

Солнечный инвертор может подключаться к струне солнечных батарей. В некоторых установках на каждой панели солнечных батарей подключается солнечный микроинвертор. По соображениям безопасности автоматический выключатель предусмотрен как на стороне переменного тока, так и на стороне постоянного тока, чтобы обеспечить техническое обслуживание. Выход переменного тока может быть подключен через счетчик электроэнергии в сетку общего пользования. Количество модулей в системе определяет общие мощности постоянного тока, которые могут генерироваться солнечной батареей; однако инвертор в конечном счете регулирует количество ватт переменного тока, которые могут быть распределены для потребления. Например, PV-система, включающая в себя модули PV-модулей на 10 киловатт (кВт), соединенные с одним преобразователем переменного тока мощностью 10 кВт, будет ограничена мощностью инвертора 10 кВт. По состоянию на 2014 год эффективность конверсии для современных конвертеров достигла более 98 процентов. В то время как струнные инверторы используются в коммерческих фотоэлектрических системах среднего и среднего размера, центральные инверторы охватывают большой коммерческий и коммунальный рынок. Доля рынка для центральных и струнных инверторов составляет около 50% и 48% соответственно, оставляя менее 2% микроинверторам.

Максимальное отслеживание точки мощности (MPPT) — это метод, используемый сетью, подключенной к инверторам, для получения максимально возможной мощности от фотогальванической решетки. Для этого система MPPT инвертора в цифровом виде отображает постоянно изменяющуюся мощность солнечной батареи и применяет надлежащее сопротивление для поиска оптимальной максимальной точки питания.

Anti-islanding — это механизм защиты, который немедленно отключает инвертор, чтобы он не генерировал мощность переменного тока, когда соединение с нагрузкой больше не существует. Это происходит, например, в случае отключения электроэнергии. Без этой защиты линия снабжения станет «островом» с мощностью, окруженной «морской» линией без питания, поскольку солнечная батарея продолжает подавать энергию постоянного тока во время отключения электроэнергии. Острое опасение для работников коммунальных служб, которые могут не понимать, что цепь переменного тока все еще включена, и это может помешать автоматическому повторному подключению устройств.

аккумулятор
Несмотря на то, что все еще дорогие, в системах PV все чаще используются перезаряжаемые батареи для хранения излишка, который позднее будет использоваться ночью. Батареи, используемые для хранения в сетях, также стабилизируют электрическую сеть путем выравнивания пиковых нагрузок и играют важную роль в интеллектуальной сетке, поскольку они могут заряжать в периоды низкого спроса и подавать свою накопленную энергию в сетку, когда спрос высок.

Обычные технологии батарей, используемые в современных фотоэлектрических системах, включают свинцово-кислотную батарею с регулируемым клапаном — модифицированную версию обычной свинцово-кислотной батареи, никель-кадмиевых и литий-ионных батарей. По сравнению с другими типами свинцово-кислотные батареи имеют более короткий срок службы и меньшую плотность энергии. Однако из-за их высокой надежности, низкого уровня саморазряда, а также низких затрат на инвестирование и техническое обслуживание в настоящее время они являются преобладающей технологией, используемой в небольших домашних системах PV, поскольку литий-ионные батареи все еще разрабатываются и примерно в 3,5 раза как свинцово-кислотные батареи. Кроме того, поскольку устройства хранения для фотоэлектрических систем являются стационарными, более низкая плотность энергии и мощности и, следовательно, более высокий вес свинцово-кислотных батарей не так важны, как, например, при электротранспорте. Другие перезаряжаемые батареи, которые рассматриваются для распределенных фотоэлектрических систем, включают в себя натрий — серых и ванадиевых окислительно-восстановительных батареях, двух видных типах расплавленной соли и проточной батареи соответственно. В 2015 году двигатели Tesla запустили перезаряжаемую литиево-ионную батарею Powerwall с целью революционизировать потребление энергии.

Для систем PV с интегрированным решением батареи также требуется контроллер заряда, так как переменное напряжение и ток от солнечной батареи требуют постоянной регулировки для предотвращения повреждения от перезарядки. Базовые контроллеры заряда могут просто включать и выключать панели PV, или, если необходимо, измерить импульсы энергии, стратегию, называемую PWM или широтно-импульсную модуляцию. Более продвинутые контроллеры заряда будут включать логику MPPT в свои алгоритмы зарядки аккумулятора.Контроллеры зарядки могут также перенаправлять энергию на другие цели, кроме зарядки аккумулятора. Вместо того, чтобы просто отключать свободную энергию PV, когда это не требуется, пользователь может выбрать нагрев воздуха или воды после полной зарядки аккумулятора.

Мониторинг и измерение
Измерение должно иметь возможность накапливать энергетические единицы в обоих направлениях или два метра. Много метров накапливаются двунаправленно, некоторые системы используют два метра, но однонаправленный счетчик (с фиксатором) не будет накапливать энергию из любого результирующего потока в сетку. В некоторых странах для установок более 30 кВт требуется частота и монитор напряжения с отключением всех фаз. Это делается там, где генерируется больше солнечной энергии, чем может быть утилизировано утилитой, и избыток не может быть экспортирован или сохранен. Операторы сетки исторически необходимы для обеспечения линий электропередач и генерирующих мощностей.Теперь им также необходимо обеспечить хранение. Обычно это гидрохранилище, но используются другие средства хранения. Первоначально хранилище использовалось таким образом, чтобы генераторы базовой нагрузки могли работать с полной выходной мощностью.При использовании переменной возобновляемой энергии требуется хранение, чтобы обеспечить выработку электроэнергии всякий раз, когда она доступна, и потребление, когда это необходимо.

Две переменные, которые имеют оператор сетки, хранят электроэнергию, когда это необходимо, или передают ее туда, где это необходимо. Если оба из них откажутся, установки более 30 кВт могут автоматически отключиться, хотя на практике все инверторы поддерживают регулирование напряжения и прекращают подачу питания, если нагрузка неадекватна. Операторы сетки имеют возможность ограничить избыточное генерирование из больших систем, хотя это чаще происходит с ветровой мощностью, чем солнечная энергия, и приводит к существенной потере дохода. Трехфазные инверторы имеют уникальный вариант подачи реактивной мощности, который может быть выгодным при согласовании требований нагрузки.

Необходимо отслеживать фотогальванические системы для обнаружения пробоев и оптимизации их работы. Существует несколько стратегий фотовольтаического мониторинга в зависимости от производительности установки и ее характера. Мониторинг может выполняться на месте или удаленно. Он может измерять только производство, извлекать все данные из инвертора или извлекать все данные из коммуникационного оборудования (зонды, счетчики и т. Д.). Инструменты мониторинга могут быть предназначены только для контроля или для выполнения дополнительных функций. Индивидуальные инверторы и контроллеры заряда батареи могут включать в себя мониторинг с использованием протоколов и программного обеспечения конкретного производителя. Измерение энергии инвертора может иметь ограниченную точность и не подходит для целей учета доходов. Третья система сбора данных может контролировать несколько инверторов, используя протоколы производителя инвертора, а также получать информацию о погоде. Независимые интеллектуальные счетчики могут измерять общее производство энергии в системе PV-массивов. Отдельные меры, такие как анализ спутникового изображения или измеритель солнечного излучения (пиранометр), могут использоваться для оценки общей инсоляции для сравнения. Данные, собранные из системы мониторинга, могут отображаться удаленно по Всемирной паутине, например, OSOTF.