صندوق الجمع بين الطاقة الكهروضوئية هو مكون أساسي في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (PV) والذي يلعب دورًا مهمًا في الاتصال والحماية أثناء توليد الطاقة الشمسية.
مع تطور صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يزداد استخدام صناديق التجميع. من الضروري فهم وظائفها وتطبيقاتها. ستقدم هذه المقالة مقدمة مفصلة للمفاهيم الأساسية ووظائفها الرئيسية، بالإضافة إلى كيفية اختيار صناديق التجميع.
ما هو صندوق الجمع الكهروضوئي؟
صندوق تجميع الطاقة الشمسية، المعروف أيضًا باسم صندوق تجميع الطاقة الشمسية، هو جهاز يجمع التيار المستمر من عدة وحدات كهروضوئية. يُوضع عادةً في منتصف نظام توليد الطاقة الكهروضوئية، وهو مسؤول عن تجميع التيار الناتج من الوحدات الكهروضوئية وتوصيله بالعكس أو غيره من المعدات الكهربائية. يمكن دمج أجهزة الحماية اللازمة في صندوق تجميع الطاقة الشمسية ، مثل الصمامات والمفاتيح ومانعات الصواعق، وفقًا للاحتياجات الفعلية، مما يضمن التشغيل الآمن والمستقر للنظام.
لماذا هناك حاجة إلى صندوق الجمع PV؟
لا يحتوي صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية على وظيفة جمع التيار الأساسية فحسب، بل يحتوي أيضًا على:
حماية التيار الزائد
يتم تجهيز كل مدخل بمصهر تيار مستمر أو قاطع دائرة تيار مستمر.
عندما يحدث ماس كهربائي في سلسلة الألواح الشمسية، فإن المصهر الخاص بهذه السلسلة سوف ينفجر بسرعة، مما يؤدي إلى عزل الخطأ ومنعه من التصعيد والتأثير على السلاسل الأخرى التي تعمل بشكل طبيعي أو حتى إتلاف العاكس الباهظ الثمن.
الحماية من الصواعق والجهد الزائد
تم تجهيز صندوق الجمع الكهروضوئي بحامي من زيادة التيار يحمي النظام من الصدمات اللحظية ذات الجهد العالي (الزيادة المفاجئة) الناجمة عن الصواعق أو عمليات الشبكة. كما يمنع تلف المعدات بسبب الجهد العالي.
المفتاح غير متصل
تم تجهيز صندوق الجمع الكهروضوئي بمفتاح فصل التيار المستمر الرئيسي.
عند الحاجة إلى صيانة النظام أو إصلاحه، يُمكن فصل المخرج الرئيسي لصندوق التجميع يدويًا لضمان فصل الدوائر الكهربائية اللاحقة. وهذا يضمن سلامة الأفراد.
المراقبة والإدارة الذكية
مع ازدياد شعبية صناعة الطاقة الكهروضوئية، اكتسبت صناديق تجميع الطاقة الكهروضوئية الذكية وظائف أكثر تطورًا. فهي مُجهزة بأجهزة استشعار للتيار والجهد ووحدات اتصال.
يتيح هذا مراقبة فورية لتيار وجهد وقدرة كل سلسلة. يمكن لموظفي الصيانة الاطلاع على البيانات عن بُعد عبر جهاز كمبيوتر أو هاتف محمول. في حال رصد تيار غير طبيعي في سلسلة معينة (مثلاً، تيار صفري)، يمكن تحديد السلسلة المتسببة بالمشكلة بسرعة، مما يُحسّن كفاءة الصيانة بشكل كبير.
كيف يعمل صندوق الجمع الكهروضوئي؟
- التشكيلات: تقوم كل لوحة شمسية بتوليد طاقة التيار المستمر، والتي يتم إدخالها إلى صندوق التجميع من خلال منفذ الإدخال الخاص بها.
- الجمع بينداخل صندوق التجميع، يتم دمج مخرجات كل لوحة في مخرج تيار مستمر واحد.
- الحمايةتم تجهيز صندوق التجميع بأجهزة حماية مثل الصمامات أو قواطع الدائرة لمنع التيار الزائد.
- مراقبةتتضمن صناديق التجميع المتقدمة أيضًا وظائف مراقبة لتتبع الأداء وتشخيص المشكلات.
ما هي المكونات الموجودة داخل صندوق المجمع الكهروضوئي؟
تُستخدم قواطع الدائرة المصبوبة بالتيار المستمر (MCCBs) لحماية الدوائر في أنظمة الطاقة الشمسية. عند حدوث قصر كهربائي في سلسلة الألواح الشمسية، يتولد تيار عطل كبير. سينفجر المصهر المقابل بسرعة (أو سيتعطل قاطع الدائرة)، مما يعزل السلسلة المعطلة ويمنعها من التأثير على السلاسل العادية الأخرى وإتلاف العاكسات اللاحقة. يتراوح التيار المقنن لقاطع الدائرة المصبوب بالتيار المستمر بين 63 أمبير و630 أمبير، وهو مناسب لأنظمة الطاقة الكهروضوئية عالية الطاقة.
تنصهر الصمامات الكهروضوئية في حالة وقوع حادث مما يمنع استمرار تدفق التيار العكسي ويحمي الكابلات والمعدات الأخرى من المزيد من الضرر.
تحمي أجهزة حماية التيار المستمر من ارتفاع الجهد اللحظي (الاندفاعات) الناتج عن الصواعق أو تقلبات الشبكة. فهي تُحوّل تيار الاندفاع فورًا إلى الأرض، مما يحدّ من الجهد ضمن نطاق آمن، ويحمي جميع المعدات داخل الصندوق من أضرار الجهد العالي.
احتياطات تركيب وصيانة صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية
عند تركيب صندوق تجميع الطاقة الشمسية، اختر موقعًا يسهل الوصول إليه للصيانة. هذا يُسهّل الصيانة الدورية.
يوصي فريق TOMZN بتركيب صندوق تجميع الألواح الشمسية في مكان مواجه للشمال لتوفير الظل. فوضع الصندوق تحت أشعة الشمس المباشرة قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأسلاك الداخلية.
بالإضافة إلى ذلك، يُنصح بتركيب صندوق التجميع في مكان يحميه بفعالية من تأثيرات العوامل الطبيعية. يمكن استخدامه لفترة طويلة. مع أن هذه الصناديق عادةً ما تكون مقاومة للماء، إلا أن توفير حماية إضافية أمر ضروري. أخيرًا، يُفضل اختيار موقع قريب من الألواح الشمسية الحالية. هذا يُقلل من الحاجة إلى تمديد الأسلاك ويُقلل بشكل كبير من خطر حدوث أعطال كهربائية بين الألواح الشمسية وصندوق التجميع.
ما الذي يجب الانتباه إليه عند الشراء؟
عند اختيار وحدة الطاقة الكهروضوئية (PV)، يجب عليك النظر بشكل شامل في عوامل مثل حجم محطة الطاقة الكهروضوئية وبيئة التثبيت وطرق التشغيل والصيانة.
اختر عددًا مناسبًا من دوائر الإدخال
اختر العدد المناسب لدوائر الإدخال بناءً على عدد مصفوفات الخلايا الكهروضوئية. عادةً ما تحتوي صناديق تجميع الخلايا الكهروضوئية على قنوات إدخال متعددة، مثل 4 أو 6 أو 8 أو 12. يجب أن يتوافق عدد دوائر الإدخال مع عدد سلاسل وحدات الخلايا الكهروضوئية لتجنب نقص الدوائر الذي قد يؤدي إلى صعوبات في التوسع مستقبلًا، وتجنب الدوائر الزائدة التي قد تُسبب هدرًا للموارد.
مبدأ بسيط: عدد سلاسل الوحدات ≈ عدد دوائر صندوق التجميع.
تأكد من أن الجهد المقدر والتيار المقدر.
قبل الشراء، يجب عليك تحديد الحد الأقصى لجهد النظام لوحدات الطاقة الكهروضوئية (على سبيل المثال، 1000 فولت أو 1500 فولت) والتيار لكل سلسلة والتأكد من أنها تتطابق مع المواصفات المقدرة لصندوق التجميع.
- قد يؤدي انخفاض الجهد الكهربي إلى حدوث خلل في تشغيل المعدات.
- قد يشكل التيار المقدر غير الكافي خطر ارتفاع درجة الحرارة أو التلف.
حدد مستوى الحماية وفقًا لبيئة التشغيل
تتطلب محطات الطاقة الكهروضوئية الخارجية عادةً صناديق مجمعة ذات تصنيف حماية IP65 أو أعلى لمنع دخول الغبار والمطر والرطوبة.
بالنسبة للبيئات القاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة، والمناطق الساحلية، والعواصف الرملية، أو المرتفعات العالية، ضع في اعتبارك ما يلي:
- علب معدنية أو غير معدنية مقاومة للتآكل
- تصميم محكم الغلق
- نماذج ذكية مع وظائف التحذير من درجة الحرارة والرطوبة.
إعطاء الأولوية لصناديق التجميع الذكية ذات إمكانيات المراقبة
صناديق التجميع الذكية قادرة على مراقبة معلمات مثل التيار والجهد ودرجة الحرارة وحالة الحماية من الصواعق لكل دائرة في الوقت الفعلي، وتحميل هذه البيانات إلى منصة مراقبة التشغيل عبر واجهة اتصال. وهي مناسبة بشكل خاص لمحطات الطاقة الموزعة ومحطات الطاقة الأرضية الكبيرة.
- تحديد موقع السلاسل الخاطئة بسرعة
- تحسين كفاءة التشغيل والصيانة
- تقليل تكاليف التفتيش اليدوي
اختر منتجات مستقرة وموثوقة
عادةً ما تجتاز المنتجات المتوافقة الشهادات أو الاختبارات التالية:
- شهادات السلامة مثل CE، TUV، CCC، CQC، وما إلى ذلك.
- تتوافق أجهزة الحماية من الصواعق مع المعايير الوطنية أو معايير IEC (مثل GB/T18802)
الأسئلة الشائعة
كم عدد صناديق التجميع اللازمة لنظام الطاقة الشمسية؟
لا توجد إجابة محددة لعدد صناديق التجميع اللازمة لنظام الطاقة الشمسية؛ فالأمر يعتمد كلياً على تصميم النظام وحجمه. معادلة الحساب هي: عدد صناديق التجميع = إجمالي عدد السلاسل ÷ عدد قنوات الإدخال لكل صندوق تجميع
هل صندوق التجميع الشمسي يزيد من الجهد؟
لا يقوم صندوق التجميع الشمسي بحد ذاته بزيادة الجهد، ولكن إجمالي جهد خرجه بعد دمج التيار سيكون مساويًا لجهد كل مدخل سلسلة إليه.
ما الفرق بين صندوق التجميع وصندوق التوزيع؟
صندوق التجميع وصندوق التوزيع جهازان كهربائيان مختلفان تمامًا في النظام الكهروضوئي. صندوق التجميع مسؤول عن "جمع" التيار، بينما صندوق التوزيع مسؤول عن "توزيع" الطاقة.
