ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบออฟกริดไม่ขึ้นอยู่กับโครงข่ายไฟฟ้าและทำงานโดยอิสระ และใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นที่ภูเขาห่างไกล พื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า เกาะ สถานีฐานสื่อสารและไฟถนน และการใช้งานอื่น ๆ โดยใช้การผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า ขาดแคลนไฟฟ้า และไฟฟ้าไม่เสถียร โรงเรียนหรือโรงงานขนาดเล็กเพื่อใช้ในการดำเนินชีวิตและทำงาน การผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีข้อดีคือประหยัด สะอาด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีเสียงรบกวน สามารถทดแทนดีเซลได้บางส่วนหรือทั้งหมด ฟังก์ชันการผลิตไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

1 การจำแนกประเภทและองค์ประกอบระบบผลิตไฟฟ้านอกระบบ PV
ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดโดยทั่วไปจะแบ่งเป็นระบบ DC ขนาดเล็ก ระบบผลิตไฟฟ้าจากนอกกริดขนาดเล็กและขนาดกลาง และระบบผลิตไฟฟ้าจากนอกกริดขนาดใหญ่ ระบบ DC ขนาดเล็กส่วนใหญ่มีไว้เพื่อตอบสนองความต้องการแสงสว่างพื้นฐานที่สุดในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า ระบบออฟกริดขนาดเล็กและขนาดกลางส่วนใหญ่มีไว้เพื่อตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของครอบครัว โรงเรียน และโรงงานขนาดเล็ก ระบบออฟกริดขนาดใหญ่ส่วนใหญ่มีไว้เพื่อตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของหมู่บ้านและเกาะทั้งหมด และระบบนี้ยังจัดอยู่ในประเภทของระบบไมโครกริดอีกด้วย
ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบนอกโครงข่ายโดยทั่วไปประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ที่ทำจากโมดูลโซลาร์เซลล์ ตัวควบคุมโซลาร์เซลล์ อินเวอร์เตอร์ แบตเตอรี่แบงค์ โหลด ฯลฯ
แผงโซลาร์เซลล์จะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเมื่อมีแสงสว่าง และจ่ายไฟให้กับโหลดผ่านตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ (หรือเครื่องควบคุมย้อนกลับ) ในขณะที่ชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อไม่มีแสง แบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้กับโหลด AC ผ่านอินเวอร์เตอร์
อุปกรณ์หลักระบบผลิตไฟฟ้านอกระบบ PV 2 ตัว
01. โมดูล
แผงโซลาร์เซลล์เป็นส่วนสำคัญของระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์นอกระบบ ซึ่งมีหน้าที่แปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง ลักษณะการแผ่รังสีและลักษณะอุณหภูมิเป็นสององค์ประกอบหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
02、อินเวอร์เตอร์
อินเวอร์เตอร์คืออุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของโหลด AC
เมื่อพิจารณาจากรูปคลื่นเอาต์พุต อินเวอร์เตอร์สามารถแบ่งได้เป็นอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยม อินเวอร์เตอร์คลื่นสเต็ป และอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ อินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์มีลักษณะเด่นคือประสิทธิภาพสูง ฮาร์โมนิกต่ำ สามารถนำไปใช้กับโหลดทุกประเภท และมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสำหรับโหลดเหนี่ยวนำหรือความจุ
03、ตัวควบคุม
หน้าที่หลักของตัวควบคุม PV คือการควบคุมและปรับกำลังไฟ DC ที่ปล่อยออกมาจากโมดูล PV และจัดการการชาร์จและการปล่อยประจุของแบตเตอรี่อย่างชาญฉลาด ระบบนอกกริดจำเป็นต้องกำหนดค่าตามระดับแรงดันไฟฟ้า DC ของระบบและความจุพลังงานของระบบด้วยข้อกำหนดที่เหมาะสมของตัวควบคุม PV ตัวควบคุม PV แบ่งออกเป็นประเภท PWM และประเภท MPPT โดยทั่วไปมีระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันคือ DC12V, 24V และ 48V
04、แบตเตอรี่
แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานของระบบผลิตไฟฟ้า และมีหน้าที่ในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากโมดูล PV เพื่อจ่ายไฟให้กับโหลดในระหว่างการใช้พลังงาน
05、การตรวจสอบ
รายละเอียดการออกแบบและการเลือกระบบ 3 ประการ หลักการออกแบบ: เพื่อให้แน่ใจว่าโหลดต้องตรงตามหลักเกณฑ์ของไฟฟ้า โดยมีโมดูลโฟโตวอลตาอิคและความจุแบตเตอรี่ขั้นต่ำ เพื่อลดการลงทุนให้เหลือน้อยที่สุด
01、การออกแบบโมดูลโฟโตวอลตาอิค
สูตรอ้างอิง: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) สูตร: P0 – กำลังไฟฟ้าสูงสุดของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ หน่วย Wp; P – กำลังไฟฟ้าของโหลด หน่วย W; t – จำนวนชั่วโมงการใช้ไฟฟ้าของโหลดต่อวัน หน่วย H; η1 – คือประสิทธิภาพของระบบ; T – จำนวนชั่วโมงแสงแดดสูงสุดเฉลี่ยต่อวันในพื้นที่ หน่วย HQ – – ปัจจัยส่วนเกินของช่วงเวลาที่มีเมฆมากต่อเนื่อง (โดยทั่วไปคือ 1.2 ถึง 2)
02. การออกแบบตัวควบคุม PV
สูตรอ้างอิง : I = P0 / V
ตำแหน่ง: I – กระแสควบคุมของตัวควบคุม PV หน่วย A; P0 – พลังงานสูงสุดของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ หน่วย Wp; V – แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของชุดแบตเตอรี่ หน่วย V ★ หมายเหตุ: ในพื้นที่สูง ตัวควบคุม PV จำเป็นต้องขยายระยะขอบและลดความจุในการใช้งาน
03、อินเวอร์เตอร์ออฟกริด
สูตรอ้างอิง: Pn=(P*Q)/Cosθ ในสูตร: Pn – ความจุของอินเวอร์เตอร์ หน่วย VA; P – กำลังของโหลด หน่วย W; Cosθ – ปัจจัยกำลังของอินเวอร์เตอร์ (โดยทั่วไป 0.8); Q – ปัจจัยมาร์จิ้นที่จำเป็นสำหรับอินเวอร์เตอร์ (โดยทั่วไปเลือกจาก 1 ถึง 5) ★หมายเหตุ: ก. โหลดที่แตกต่างกัน (แบบต้านทาน แบบเหนี่ยวนำ แบบเก็บประจุ) จะมีกระแสไฟกระชากเริ่มต้นและปัจจัยมาร์จิ้นที่แตกต่างกัน ข. ในพื้นที่สูง อินเวอร์เตอร์จำเป็นต้องขยายมาร์จิ้นบางส่วนและลดความจุในการใช้งาน
04、แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด
ไทย: สูตรอ้างอิง: C = P × t × T / (V × K × η2) สูตร: C – ความจุของชุดแบตเตอรี่ หน่วย Ah; P – กำลังของโหลด หน่วย W; t – จำนวนชั่วโมงการใช้ไฟฟ้าของโหลดต่อวัน หน่วย H; V – แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของชุดแบตเตอรี่ หน่วย V; K – ค่าสัมประสิทธิ์การคายประจุของแบตเตอรี่ โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ความลึกของการคายประจุ อุณหภูมิแวดล้อม และปัจจัยที่มีอิทธิพล โดยทั่วไปจะใช้ที่ 0.4 ถึง 0.7; η2 – ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์; T – จำนวนวันที่มีเมฆครึ้มติดต่อกัน
04、แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
สูตรอ้างอิง: C = P × t × T / (K × η2)
โดยที่: C – ความจุของชุดแบตเตอรี่ หน่วยเป็น kWh; P – กำลังไฟฟ้าของโหลด หน่วยเป็น W; t – จำนวนชั่วโมงไฟฟ้าที่โหลดใช้ต่อวัน หน่วยเป็น H; K – ค่าสัมประสิทธิ์การคายประจุของแบตเตอรี่ โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ความลึกของการคายประจุ อุณหภูมิแวดล้อม และปัจจัยที่มีอิทธิพล โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.8 ถึง 0.9; η2 – ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์; T – จำนวนวันที่อากาศครึ้มติดต่อกัน กรณีศึกษาการออกแบบ
ลูกค้าปัจจุบันจำเป็นต้องออกแบบระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ โดยพิจารณาชั่วโมงแสงแดดสูงสุดเฉลี่ยต่อวันในพื้นที่เป็น 3 ชั่วโมง พลังงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 5 กิโลวัตต์ และใช้งานเป็นเวลา 4 ชั่วโมงต่อวัน และแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดคำนวณตามวันที่มีเมฆครึ้มต่อเนื่อง 2 วัน คำนวณการกำหนดค่าของระบบนี้