Was ist PV-Stromerzeugung?
Eine Stromerzeugungstechnologie, die Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umwandelt, indem sie den photovoltaischen Effekt von Halbleitermaterialien nutzt.
Der photovoltaische Effekt – das Phänomen, bei dem Lichteinwirkung einen Potentialunterschied zwischen verschiedenen Bereichen eines ungleichmäßigen Halbleiters oder einer Halbleiter-Metall-Verbindung erzeugt – dient als physikalische Grundlage für die PV-Stromerzeugung.
Kernziel des Systems: Solare Strahlungsenergie effizient, sicher und stabil in Wechselstrom (AC) umwandeln, der den Netzanforderungen entspricht, und ihn an das Netz übertragen.
Wichtige Anwendungsszenarien: Weit verbreitet in verteilten Dachkraftwerken, großen Freilandkraftwerken, gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV) und tragbaren PV-Stromversorgungen.
PV-Module (Solarmodule) sind das Herzstück des Systems; Ihre Leistung bestimmt direkt die Effizienz und Leistungsabgabe des gesamten Erzeugungssystems.
Grundlegende Struktureinheit: Bestehend aus mehreren Solarzellen (einzelnen Einheiten), die in Reihe und parallel geschaltet und dann in Glas, EVA, einer Rückseitenfolie und einem Rahmen aus Aluminiumlegierung eingekapselt sind, um die kleinste unabhängig funktionierende Stromerzeugungseinheit zu bilden.
Wichtigste technische Wege: Zu den gängigen Paneltechnologien gehören monokristallines Silizium und polykristallines Silizium sowie sich schnell entwickelnde hocheffiziente Technologien wie Dünnschichtzellen, PERC, TOPCon und HJT.
Da die Leistungsabgabe eines einzelnen PV-Moduls begrenzt ist, werden in der Regel mehrere Module in Reihe und parallel geschaltet, um ein PV-Array zu bilden, das spezifische Systemspannungs- und Leistungsanforderungen erfüllt.
Reihenschaltung: Verbinden Sie die positiven und negativen Anschlüsse mehrerer Module Ende an Ende, um die Ausgangsspannung zu erhöhen und so die Eingangsspannungsanforderungen von Geräten wie Wechselrichtern zu erfüllen.
Parallelschaltung: Parallelschaltung mehrerer in Reihe geschalteter Modulstränge zur Erhöhung des Gesamtausgangsstroms der Anlage und damit zur Steigerung der Leistungsabgabe des gesamten PV-Arrays.
DerPV-Sammelboxbefindet sich zwischen der PV-Anlage und dem Wechselrichter; Es sammelt Gleichstromkabel von mehreren PV-Strings und erleichtert so die zentrale Verwaltung und Wartung. Kernfunktion der Combiner Box: Gleichstrom von mehreren PV-Modulsträngen sammeln und an den Wechselrichter ausgeben.
Sicherheit und Überwachung
Überstromschutz: Jeder Stromkreis ist mit einer Sicherung ausgestattet; Wenn in einem bestimmten Modulstrang ein Kurzschluss oder eine Anomalie auftritt, löst die Sicherung aus, um das System zu schützen, ohne andere Schaltkreise zu beeinträchtigen.
Verpolungsschutz: Verhindert Geräteschäden durch vertauschte positive und negative Anschlüsse.
Rückladeschutz: Verhindert, dass der Wechselrichter oder andere Abzweige Strom in die Module zurückspeisen.
Überspannungsschutz: Begrenzt Überspannung auf der DC-Seite.
Eingebautes DC-Überspannungsschutzgerät (SPD): Leitet den Blitzstrom bei induzierten Blitzen oder Spannungsstößen zur Erde um.
Schützt nachgeschaltete Geräte – wie Wechselrichter – vor Blitzschäden.
Echtzeitüberwachung von Strom, Spannung und Temperatur für jeden Stromkreis.
Fehleralarme: Löst automatisch einen Alarm aus, wenn in einem Stromkreis ein abnormaler Strom vorliegt oder eine Sicherung durchbrennt.
Kommunikationsschnittstellen (RS485/Ethernet): Ermöglicht die Fernüberwachung, sodass das O&M-Personal fehlerhafte Strings schnell lokalisieren kann.
Der DC-Verteilerschrank dient als „Hub“ der DC-Seite und dient der weiteren Bündelung und Verteilung elektrischer Energie sowie der Bereitstellung einer stabilen, sicheren Eingangsquelle für die Wechselrichter.
Empfängt Gleichstrom von den Anschlusskästen und verteilt ihn je nach Systemdesign und Wechselrichterkonfiguration an die entsprechenden Wechselrichtereinheiten.
Ausgestattet mit verschiedenen Schutzgeräten – wie Gleichstrom-Leistungsschaltern und Überspannungsschutzgeräten (SPDs) – um Systemschäden durch Überlastungen, Kurzschlüsse und Blitzeinschläge zu verhindern.
PV-Netzanschlussschrank
Auch bekannt als aPV-Netzanschluss-Verteilerschrankoder Anti-Islanding-Schrank, dabei handelt es sich um spezielle Stromverteilungsgeräte in einer PV-Anlage, die den Wechselrichterausgang mit dem öffentlichen Netz verbinden.
Es fungiert als „Schnittstellenhauptschalter“ zwischen dem PV-Kraftwerk und dem Netz; Der gesamte von der PV-Anlage erzeugte Strom muss durch diese geleitet werden, um in das Netz eingespeist zu werden. Kernfunktionen
1. Aggregationsfunktion
Sammelt die Wechselstromausgänge mehrerer Wechselrichter im Netzanschlussschrank
Beispiel: 10 x 100-kW-Wechselrichter → Aggregation im Netzanschlussschrank → Einzelner 1-MW-Ausgang
2. Netzanschlussschutz (kritisch)
Überspannungsschutz: Abschaltung bei zu hoher Netzspannung
Unterspannungsschutz: Schaltet ab, wenn die Netzspannung zu niedrig ist
Überfrequenzschutz: Schaltet ab, wenn die Netzfrequenz zu hoch ist
Unterfrequenzschutz: Schaltet ab, wenn die Netzfrequenz zu niedrig ist
Anti-Islanding-Schutz: Erkennt automatisch Netzausfälle und unterbricht die Verbindung, um zu verhindern, dass die PV-Anlage die stromlose Leitung mit Strom versorgt (zwingende Netzanforderung).
3. Messfunktion
Installation bidirektionaler Energiezähler
Weiter: PV-Strom ins Netz eingespeist (verkaufter Strom)
Umkehrung: Strombezug aus dem Netz (Strombezug)
Wird zur Abrechnung der Stromabrechnung verwendet
4. Schaltsteuerung
Der Hauptleistungsschalter (ACB/MCCB) dient als Hauptschalter für den Netzanschluss
Manuelle/automatische Abschaltung zur Wartung oder Fehlerbehebung
Bietet elektrische Isolierung zwischen der PV-Anlage und dem Netz
5. Blitzschutz
Integriertes AC-Überspannungsschutzgerät (SPD)
Schützt Wechselrichter und Netzgeräte vor Überspannungen und Blitzeinschlägen
6. Überwachung und Kommunikation (Smart Features)
Echtzeitüberwachung von Spannung, Strom, Leistung und Energie
Unterstützt RS485/Ethernet-Kommunikation
Ermöglicht Fernüberwachung und Fehleralarme
