بهعنوان یک تامینکننده مجرب MPPT (ردیابی نقطه توان حداکثر)، من از نزدیک شاهد تأثیر تحولآفرین فناوری MPPT بر روی سیستمهای انرژی خورشیدی چند باتری بودهام. در این وبلاگ، من به چگونگی مدیریت MPPT جریان برق در چنین سیستم هایی می پردازم و اهمیت و مزایای آن را روشن می کنم.
آشنایی با اصول سیستم های انرژی خورشیدی چند باتری
قبل از بررسی نحوه مدیریت MPPT جریان برق، درک اجزاء و عملکرد یک سیستم انرژی خورشیدی چند باتری بسیار مهم است. یک سیستم انرژی خورشیدی چند باتری معمولی شامل پانل های خورشیدی، کنترل کننده های شارژ، باتری ها و یک اینورتر است. پنل های خورشیدی نور خورشید را جذب کرده و آن را به جریان مستقیم (DC) الکتریسیته تبدیل می کنند. این برق DC سپس به کنترل کننده شارژ ارسال می شود که فرآیند شارژ باتری ها را تنظیم می کند. باتریها انرژی الکتریکی را برای استفاده بعدی ذخیره میکنند و اینورتر برق DC باتریها را به جریان متناوب (AC) تبدیل میکند که میتواند برای تامین برق لوازم خانگی استفاده شود یا به شبکه بازگردانده شود.
در یک سیستم چند باتری، چندین باتری به صورت سری یا موازی به هم متصل می شوند تا ظرفیت یا ولتاژ کلی ذخیره سازی افزایش یابد. با این حال، مدیریت جریان برق در چنین سیستمی به دلیل تفاوت در ویژگی های باتری، مانند وضعیت شارژ (SOC)، ظرفیت، و مقاومت داخلی می تواند چالش برانگیز باشد.
نقش MPPT در مدیریت جریان برق
فناوری MPPT نقشی اساسی در بهینه سازی جریان برق در یک سیستم انرژی خورشیدی چند باتری ایفا می کند. وظیفه اصلی کنترلر شارژ MPPT ردیابی مداوم نقطه حداکثر توان (MPP) پانل های خورشیدی است. MPP نقطه عملیاتی است که در آن صفحات خورشیدی می توانند حداکثر توان را تحت شرایط محیطی فعلی مانند شدت نور خورشید و دما تولید کنند.
با تنظیم ولتاژ و جریان عملکرد پنل های خورشیدی، کنترل کننده شارژ MPPT اطمینان حاصل می کند که پنل ها در MPP خود کار می کنند و در نتیجه توان خروجی را به حداکثر می رساند. این توان خروجی افزایش یافته سپس به طور موثر برای ذخیره سازی به باتری ها منتقل می شود.
در یک سیستم چند باتری، MPPT همچنین به متعادل کردن شارژ باتری های جداگانه کمک می کند. باتری های مختلف ممکن است به دلیل عواملی مانند سن، استفاده و تغییرات ساخت، SOC های متفاوتی داشته باشند. کنترل کننده شارژ MPPT می تواند SOC هر باتری را کنترل کند و جریان شارژ را بر اساس آن تنظیم کند. به عنوان مثال، اگر یک باتری دارای SOC کمتری نسبت به بقیه باشد، کنترل کننده شارژ MPPT می تواند جریان شارژ بیشتری را به آن باتری اختصاص دهد تا زمانی که SOC آن به سطح مشابه باتری های دیگر برسد.
چگونه MPPT به بهینه سازی جریان برق دست می یابد
کنترلرهای شارژ MPPT از الگوریتم های مختلفی برای ردیابی MPP پنل های خورشیدی استفاده می کنند. یکی از رایج ترین الگوریتم های مورد استفاده، الگوریتم Perturb and Observe (P&O) است. این الگوریتم با برهم زدن دوره ای ولتاژ کاری پنل های خورشیدی و مشاهده تغییر متناظر در توان خروجی کار می کند. اگر توان خروجی افزایش یابد، الگوریتم همچنان به ایجاد اختلال در ولتاژ در همان جهت ادامه می دهد. اگر توان خروجی کاهش یابد، الگوریتم جهت اغتشاش را معکوس می کند. این فرآیند به طور مداوم برای ردیابی MPP تکرار می شود.
یکی دیگر از الگوریتم های محبوب، الگوریتم رسانایی افزایشی (IC) است. الگوریتم IC رسانایی افزایشی پانل های خورشیدی را با رسانایی آنی آنها مقایسه می کند. زمانی که رسانایی افزایشی برابر با منفی رسانایی لحظه ای باشد، پنل های خورشیدی در MPP خود کار می کنند. الگوریتم آی سی ولتاژ کاری پنل های خورشیدی را برای حفظ این شرایط تنظیم می کند.
علاوه بر ردیابی MPP، کنترلکنندههای شارژ MPPT از تکنیکهای مدیریت باتری پیشرفته نیز برای بهینهسازی جریان برق به باتریها استفاده میکنند. این تکنیک ها شامل حفاظت از شارژ بیش از حد، حفاظت از تخلیه بیش از حد و جبران دما می باشد. حفاظت از شارژ بیش از حد از شارژ بیش از حد باتری ها جلوگیری می کند که می تواند منجر به کاهش عمر و عملکرد باتری شود. حفاظت از تخلیه بیش از حد اطمینان می دهد که باتری ها کمتر از یک سطح مشخص تخلیه نمی شوند، که همچنین می تواند به باتری ها آسیب برساند. جبران دما ولتاژ شارژ را بر اساس دمای باتری تنظیم می کند، زیرا ویژگی های شارژ باتری ها با دما متفاوت است.
مزایای استفاده از MPPT در سیستم های انرژی خورشیدی چند باتری
استفاده از فناوری MPPT در سیستم های انرژی خورشیدی چند باتری مزایای متعددی را ارائه می دهد. اولاً، توان خروجی پنل های خورشیدی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. با استفاده از پانل ها در MPP، کنترل کننده های شارژ MPPT می توانند قدرت خروجی را تا 30 درصد در مقایسه با کنترل کننده های شارژ سنتی افزایش دهند. این افزایش توان خروجی به این معنی است که انرژی بیشتری را می توان در باتری ها ذخیره کرد و منبع قابل اعتمادی از برق را حتی در دوره های کم نور خورشید فراهم می کند.
در مرحله دوم، MPPT به افزایش عمر باتری کمک می کند. با متعادل کردن شارژ باتری ها و جلوگیری از شارژ و دشارژ بیش از حد، کنترل کننده های شارژ MPPT می توانند استرس را بر باتری ها کاهش دهند و در نتیجه طول عمر آنها را افزایش دهند. این نه تنها باعث صرفه جویی در هزینه تعویض باتری می شود، بلکه اثرات زیست محیطی مرتبط با دفع باتری را نیز کاهش می دهد.
ثالثا، MPPT راندمان کلی سیستم انرژی خورشیدی را بهبود می بخشد. MPPT با بهینهسازی جریان برق از پنلهای خورشیدی به باتریها، تلفات انرژی در سیستم را کاهش میدهد و در نتیجه استفاده کارآمدتری از انرژی خورشیدی موجود میشود.
برنامه های کاربردی و واقعی - نمونه های جهان
فناوری MPPT به طور گسترده در کاربردهای مختلف سیستم های انرژی خورشیدی چند باتری استفاده می شود. یکی از این کاربردها در سیستم های انرژی خورشیدی خارج از شبکه است که در آن ذخیره انرژی قابل اعتماد بسیار مهم است. در مناطق دورافتاده که دسترسی به شبکه وجود ندارد، سیستمهای انرژی خورشیدی چند باتری با کنترلکنندههای شارژ MPPT میتوانند منبع برق پایداری را برای خانهها، مزارع و مشاغل کوچک فراهم کنند.
کاربرد دیگر در سیستم های پمپاژ آب با انرژی خورشیدی است. این سیستم ها اغلب از ذخیره سازی چند باتری برای اطمینان از عملکرد مداوم پمپ ها استفاده می کنند.سیستم تشخیص سطح آبودرایوهای پمپ خورشیدیاجزای جدایی ناپذیر چنین سیستم هایی هستند. کنترلکننده شارژ MPPT در این سیستمها جریان برق را از پنلهای خورشیدی به باتریها بهینه میکند و اطمینان میدهد که پمپها قدرت کافی برای کار حتی در روزهای ابری را دارند. علاوه بر این، ویژگی هایی مانندتاخیر کامل سطح آبمی تواند با سیستم یکپارچه شود تا از پمپاژ بیش از حد در هنگام پر شدن مخزن آب جلوگیری شود.
نتیجه گیری و فراخوان برای اقدام
در نتیجه، فناوری MPPT جزء ضروری سیستم های انرژی خورشیدی چند باتری است. این به طور موثر جریان برق از پنل های خورشیدی به باتری ها را مدیریت می کند، خروجی برق را به حداکثر می رساند، عمر باتری را افزایش می دهد و کارایی کلی سیستم را بهبود می بخشد. چه به دنبال نصب یک سیستم جدید برق خورشیدی خارج از شبکه باشید یا یک سیستم موجود را ارتقا دهید، کنترل کننده های شارژ MPPT می توانند مزایای قابل توجهی را ارائه دهند.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات MPPT ما هستید یا هر گونه سوالی در مورد مدیریت جریان برق در سیستم های انرژی خورشیدی چند باتری دارید، توصیه می کنیم برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده کمک به شما در یافتن مناسب ترین راه حل MPPT برای نیازهای خاص شما هستند. بیایید با هم کار کنیم تا از نیروی خورشید به طور موثرتر و پایدار استفاده کنیم.
مراجع
- "طراحی و نصب سیستم های فتوولتائیک خورشیدی" توسط جان وایلز
- "سیستم های مدیریت باتری: طراحی بر اساس اصول" توسط آندری ولادیمیرسکو
- "سیستم های انرژی های تجدید پذیر: طراحی، تجزیه و تحلیل و یکپارچه سازی" توسط Soteris A. Kalogirou