Fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije izven omrežja ni odvisen od električnega omrežja in deluje neodvisno ter se pogosto uporablja v oddaljenih gorskih območjih, območjih brez elektrike, otokih, komunikacijskih baznih postajah in uličnih svetilkah ter drugih aplikacijah. Z uporabo fotovoltaične proizvodnje energije rešujejo potrebe prebivalcev na območjih brez elektrike, pri pomanjkanju elektrike in nestabilni elektriki, v šolah ali majhnih tovarnah za bivanje in delo z električno energijo. Fotovoltaična proizvodnja energije ima prednosti ekonomičnosti, čistoče, varstva okolja in brez hrupa, kar lahko delno ali v celoti nadomesti dizelsko energijo. Funkcija proizvodnje energije generatorja je, da se uporablja za proizvodnjo električne energije.

1 Klasifikacija in sestava PV sistemov za proizvodnjo električne energije izven omrežja
Fotovoltaični sistemi za proizvodnjo električne energije izven omrežja se običajno razvrščajo v majhne enosmerne sisteme, majhne in srednje visoke sisteme za proizvodnjo električne energije izven omrežja ter velike sisteme za proizvodnjo električne energije izven omrežja. Majhen enosmerni sistem je namenjen predvsem reševanju najosnovnejših potreb po razsvetljavi na območjih brez elektrike; majhen in srednji visokonapetostni sistem je namenjen predvsem reševanju električnih potreb družin, šol in majhnih tovarn; velik visokonapetostni sistem je namenjen predvsem reševanju električnih potreb celih vasi in otokov, ta sistem pa zdaj spada tudi v kategorijo mikroomrežnih sistemov.
Fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije izven omrežja je običajno sestavljen iz fotovoltaičnih nizov, izdelanih iz sončnih modulov, sončnih krmilnikov, razsmernikov, baterijskih sklopov, bremen itd.
Fotonapetostni sistem pretvarja sončno energijo v električno energijo, ko je svetloba, in napaja obremenitev prek solarnega krmilnika in razsmernika (ali inverznega krmilnega stroja), medtem ko polni baterijski sklop; ko ni svetlobe, baterija napaja izmenično obremenitev prek razsmernika.
2 Glavna oprema sistema za proizvodnjo električne energije izven omrežja PV
01. Moduli
Fotovoltaični modul je pomemben del sistema za proizvodnjo električne energije iz avtonomnega fotovoltaičnega sistema, katerega vloga je pretvorba energije sončnega sevanja v enosmerni električni tok. Karakteristike obsevanja in temperaturne značilnosti sta dva glavna elementa, ki vplivata na delovanje modula.
02, Inverter
Inverter je naprava, ki pretvarja enosmerni tok (DC) v izmenični tok (AC), da zadosti potrebam po izmeničnih obremenitvah.
Glede na izhodno valovno obliko lahko razsmernike razdelimo na pravokotne razsmernike, stopničaste razsmernike in sinusne razsmernike. Sinusne razsmernike odlikuje visoka učinkovitost, nizki harmoniki, primerni so za vse vrste bremen in imajo veliko nosilnost za induktivne ali kapacitivne obremenitve.
03, Krmilnik
Glavna funkcija PV krmilnika je regulacija in nadzor enosmerne energije, ki jo oddajajo PV moduli, ter inteligentno upravljanje polnjenja in praznjenja baterije. Sisteme, ki niso priključeni na omrežje, je treba konfigurirati glede na raven enosmerne napetosti sistema in zmogljivost sistema z ustreznimi specifikacijami PV krmilnika. PV krmilnik je razdeljen na tip PWM in tip MPPT, ki sta običajno na voljo v različnih napetostnih nivojih DC 12 V, 24 V in 48 V.
04, Baterija
Baterija je naprava za shranjevanje energije v sistemu za proizvodnjo električne energije, njena vloga pa je shranjevanje električne energije, ki jo oddaja PV modul, za napajanje obremenitve med porabo energije.
05, Spremljanje
3 podrobnosti načrtovanja in izbire sistema: načela načrtovanja: zagotoviti, da mora obremenitev izpolnjevati predpostavko o električni energiji, z minimalno količino fotonapetostnih modulov in kapaciteto baterij, da se čim bolj zmanjša naložba.
01, Zasnova fotovoltaičnega modula
Referenčna formula: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) formula: P0 – konična moč modula sončne celice, enota Wp; P – moč bremena, enota W; t – dnevne ure porabe električne energije bremena, enota H; η1 – učinkovitost sistema; T – lokalno povprečje dnevnih koničnih sončnih ur, enota HQ – faktor presežka neprekinjenega oblačnega obdobja (običajno 1,2 do 2)
02, Zasnova PV krmilnika
Referenčna formula: I = P0 / V
Kjer je: I – krmilni tok PV krmilnika, enota A; P0 – najvišja moč modula sončne celice, enota Wp; V – nazivna napetost baterijskega sklopa, enota V ★ Opomba: Na območjih z visoko nadmorsko višino mora PV krmilnik povečati določeno mejo in zmanjšati porabo zmogljivosti.
03, Razsmernik brez napajanja
Referenčna formula: Pn=(P*Q)/Cosθ V formuli: Pn – zmogljivost razsmernika, enota VA; P – moč bremena, enota W; Cosθ – faktor moči razsmernika (običajno 0,8); Q – faktor rezerve, potreben za razsmernik (običajno izbran od 1 do 5). ★Opomba: a. Različne obremenitve (uporne, induktivne, kapacitivne) imajo različne zagonske tokove in različne faktorje rezerve. b. Na območjih z visoko nadmorsko višino mora razsmernik povečati določeno rezervo in zmanjšati zmogljivost za uporabo.
04, Svinčeno-kislinska baterija
Referenčna formula: C = P × t × T / (V × K × η2) formula: C – kapaciteta baterijskega sklopa, enota Ah; P – moč bremena, enota W; t – dnevna poraba električne energije bremena v urah, enota H; V – nazivna napetost baterijskega sklopa, enota V; K – koeficient praznjenja baterije, ob upoštevanju učinkovitosti baterije, globine praznjenja, temperature okolice in vplivnih dejavnikov, ki se običajno vzame kot 0,4 do 0,7; η2 – učinkovitost razsmernika; T – število zaporednih oblačnih dni.
04, Litij-ionska baterija
Referenčna formula: C = P × t × T / (K × η2)
Kjer je: C – kapaciteta baterijskega sklopa, enota kWh; P – moč bremena, enota W; t – število ur električne energije, ki jih breme porabi na dan, enota H; K – koeficient praznjenja baterije, ob upoštevanju učinkovitosti baterije, globine praznjenja, temperature okolice in vplivnih dejavnikov, ki se običajno vzame kot 0,8 do 0,9; η2 – učinkovitost pretvornika; T – število zaporednih oblačnih dni. Projektni primer
Obstoječa stranka mora zasnovati sistem za proizvodnjo fotovoltaične energije. Lokalno povprečje dnevnih ur sončne svetlobe je upoštevano glede na 3 ure, moč vseh fluorescenčnih sijalk je blizu 5 kW in se uporabljajo 4 ure na dan, svinčeno-kislinske baterije pa so izračunane glede na 2 dni neprekinjenih oblačnih dni. Izračunajte konfiguracijo tega sistema.