一般的に、太陽光発電システムは独立型システム、系統連系システム、ハイブリッドシステムに分類されます。太陽光発電システムの適用形態、適用規模、負荷の種類に応じて、太陽光発電システムはさらに細かく分類できます。太陽光発電システムは、小規模太陽光発電システム（SmallDC）、簡易直流システム（SimpleDC）、大規模太陽光発電システム（LargeDC）、交流・直流給電システム（AC/DC）、系統連系システム（UtilityGridConnect）、ハイブリッド給電システム（Hybrid）、系統連系ハイブリッドシステムの6種類に分類されます。各システムの動作原理と特徴については、以下で説明します。
1. 小型太陽光発電システム（SmallDC）
このシステムの特徴は、システム内に直流負荷のみが存在し、負荷電力が比較的小さいことです。システム全体の構造はシンプルで操作も容易です。主な用途は一般家庭用システム、各種民生用直流製品、および関連娯楽機器です。例えば、このタイプの太陽光発電システムは中国西部で広く利用されており、負荷は直流ランプであり、無電化地域の家庭照明問題を解決しています。
2. シンプルDCシステム（SimpleDC）
このシステムの特徴は、システム内の負荷が直流負荷であり、負荷の使用時間に特別な要件がないことです。負荷は主に日中に使用されるため、システム内にバッテリーやコントローラーは不要です。システムはシンプルな構造で、直接使用できます。太陽光発電コンポーネントが負荷に電力を供給するため、バッテリーでのエネルギーの蓄積と放出、コントローラーでのエネルギー損失がなくなり、エネルギー利用効率が向上します。
3 大規模太陽光発電システム（LargeDC）
上記の2つの太陽光発電システムと比較すると、この太陽光発電システムは依然として直流電源システムに適していますが、この種の太陽光発電システムは通常、負荷電力が大きく、負荷に安定した電力供給を確実に提供するために、対応するシステム規模も大きくなり、より大きな太陽光発電モジュールアレイとより大きな太陽電池パックが必要になります。その一般的な用途形態は、通信、テレメトリ、監視機器の電源供給、農村地域の集中電源、ビーコンビーコン、街灯などです。4.交流、直流電源システム（AC/DC）
上記の3つの太陽光発電システムとは異なり、この太陽光発電システムは直流負荷と交流負荷の両方に同時に電力を供給できます。システム構成的には、上記の3つのシステムよりも多くのインバーターを備えており、直流電力を交流電力に変換します。交流負荷の需要に対応します。一般的に、この種のシステムの負荷消費電力は比較的大きいため、システム規模も比較的大きくなります。交流負荷と直流負荷の両方に対応する通信基地局や、交流負荷と直流負荷に対応する太陽光発電所などで使用されています。
5 系統接続システム（UtilityGridConnect）
このタイプの太陽光発電システムの最大の特徴は、太陽光発電パネルで発電された直流電力が系統連系インバータによって電力網の要件を満たす交流電力に変換され、直接電力網に接続されることです。系統連系システムでは、太陽光発電パネルで発電された電力は負荷の交流電力に供給されるだけでなく、余剰電力は系統にフィードバックされます。雨天時や夜間など、太陽光発電パネルが発電しない、あるいは発電電力が負荷の需要を満たせない場合は、系統から電力を供給されます。
6 ハイブリッド電源システム（ハイブリッド）
このタイプの太陽光発電システムは、太陽光発電モジュールアレイの使用に加えて、ディーゼル発電機をバックアップ電源として使用します。ハイブリッド電源システムを使用する目的は、さまざまな発電技術の利点を総合的に活用し、それぞれの欠点を回避することです。例えば、前述の独立型太陽光発電システムの利点はメンテナンスの手間が少ないことですが、欠点はエネルギー出力が天候に左右され不安定であることです。単一のエネルギー独立型システムと比較して、ディーゼル発電機と太陽光発電アレイを使用したハイブリッド電源システムは、天候に左右されないエネルギーを提供できます。その利点は次のとおりです。
1. ハイブリッド電源システムの使用により、再生可能エネルギーのより良い利用も実現できます。
2. システム実用性が高い。
3. 使い捨てのディーゼル発電システムと比較すると、メンテナンスが少なく、燃料の使用量も少なくなります。
4. 燃費効率の向上。
5. 負荷マッチングの柔軟性が向上します。
ハイブリッド システムには独自の欠点があります。
1. 制御がより複雑になります。
2. 初期プロジェクトは比較的大規模です。
3. スタンドアロン システムよりも多くのメンテナンスが必要です。
4. 汚染と騒音。
7. 系統連系ハイブリッド電源システム（ハイブリッド）
太陽光発電産業の発展に伴い、太陽光発電モジュールアレイ、主電源、予備油機を総合的に活用できる系統連系ハイブリッド電源システムが登場しています。この種のシステムは通常、コントローラとインバータが一体化されており、コンピュータチップを使用してシステム全体の動作を全面的に制御し、さまざまなエネルギー源を総合的に活用して最適な動作状態を実現します。また、バッテリーを使用することで、システムの負荷電源供給保証率をさらに向上させることもできます。例えば、AESのSMDインバータシステムなどが挙げられます。このシステムは、ローカル負荷に適切な電力を供給できるだけでなく、オンラインUPS（無停電電源装置）としても機能します。また、系統に電力を供給したり、系統から電力を取得したりすることもできます。
システムの動作モードは通常、主電源と太陽光発電と並行して動作します。ローカル負荷の場合、太陽光発電モジュールによって生成された電気エネルギーが負荷に十分であれば、太陽光発電モジュールによって生成された電気エネルギーを直接使用して負荷の需要を供給します。太陽光発電モジュールによって生成された電力が直接負荷の需要を超える場合、超過電力はグリッドに戻すことができます。太陽光発電モジュールによって生成された電力が十分でない場合は、商用電源が自動的にアクティブになり、商用電源を使用してローカル負荷の需要を供給します。負荷の消費電力がSMDインバータの定格主電源容量の60％未満の場合、主電源は自動的にバッテリーを充電し、バッテリーが長時間フローティング状態になることを保証します。主電源に障害が発生した場合、主電源が故障した場合、または主電源の品質が不適格である場合、システムは自動的に主電源を切断し、独立した動作モードに切り替わります。バッテリーとインバータは、負荷に必要なAC電力を提供します。
主電源が正常に戻ると、つまり電圧と周波数が前述の正常状態に戻ると、システムはバッテリーを切り離し、主電源から電力を得る系統連系モードに切り替わります。一部の系統連系ハイブリッド電源システムでは、システム監視、制御、データ収集機能が制御チップに統合されている場合もあります。このシステムの中核コンポーネントは、コントローラとインバータです。
投稿日時: 2021年5月26日