آموزش طراحی سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

1-مقدمه ای بر انرژی 1. Introduction to Energy

• مقدمه Introduction

• انرژی Energy

• اشکال انرژی Forms of Energy

• منابع انرژی تجدیدپذیر و غیرتجدیدپذیر Renewable Energy and Non-Renewable Energy Sources

• مقدار انرژی تابشی خورشیدی موجود Amount of Available Solar Radiation Energy

• مزایای انرژی خورشیدی Sun's Energy Advantages

• چالش‌های تبدیل انرژی خورشیدی Sun's Energy Conversion Challenges

• انرژی و واحد آن Energy and Its Unit

• ضرایب تبدیل واحد Unit Conversion Factors

• واحدهای مختلف انرژی الکتریکی Various Units of Electrical Energy

• واحدهای انرژی - مثال Energy Units - Example

• توان و واحد آن Power and Its Unit

• توان DC و توان AC DC Power and AC Power

• تخمین نیازهای انرژی Estimating Energy Requirements

• مصرف انرژی روزانه Daily Energy Consumption

• مصرف انرژی ماهانه Monthly Energy Consumption

• هزینه قبض برق ماهانه Cost of Monthly Electricity Bill

• سلول فتوولتائیک خورشیدی Solar PV Cell

• ماژول فتوولتائیک خورشیدی Solar PV Module

• سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی Solar PV Systems

• سیستم فتوولتائیک مستقل Standalone PV System

• سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه Grid Connected PV System

• سیستم فتوولتائیک هیبریدی Hybrid PV System

2-سلول خورشیدی 2. Solar Cell

• چگونه سلول‌های خورشیدی بهتر از منابع متعارف برق هستند How Solar Cells are better than Conventional Sources of Electricity

• چگونه سلول خورشیدی برق تولید می‌کند How Solar Cell Generates Electricity

• پارامترهای سلول‌های خورشیدی Parameters of Solar Cells

• جریان اتصال کوتاه Short Circuit Current

• ولتاژ مدار باز Open Circuit Voltage

• نقطه حداکثر توان Maximum Power Point

• جریان در نقطه حداکثر توان Current at The maximum Power Point

• ولتاژ در نقطه حداکثر توان Voltage at The Maximum Power Point

• ضریب پرکنندگی (Fill Factor) Fill Factor

• بازده Efficiency

• مثال ۲.۱ Example 2.1

• مثال ۲.۲ Example 2.2

• مثال ۲.۳ Example 2.3

• مثال ۲.۴ Example 2.4

• مثال ۲.۵ Example 2.5

• مثال ۲.۶ Example 2.6

• مثال ۲.۷ Example 2.7

• جدول پارامترهای سلول خورشیدی Solar Cell Parameters Table

• تکنولوژی‌های سلول خورشیدی Solar Cell Technologies

• عوامل مؤثر بر برق تولید شده توسط سلول خورشیدی Factors Affecting Electricity Generated by a Solar Cell

• بازده تبدیل Conversion Efficiency

• مثال ۲.۸ Example 2.8

• مقدار نور ورودی The amount of Input Light

• مثال ۲.۹ Example 2.9

• مساحت سلول خورشیدی Solar Cell Area

• مثال ۲.۱۰ Example 2.10

• زاویه نور Angle of Light

• دمای عملیاتی Operating Temperature

• مثال ۲.۱۱ Example 2.11

• مثال ۲.۱۲ Example 2.12

• مثال ۲.۱۳ Example 2.13

3-ماژول‌های فتوولتائیک خورشیدی 3. Solar PV Modules

• ماژول فتوولتائیک PV Module

• مثال ۳.۱ Example 3.1

• رتبه‌بندی ماژول فتوولتائیک Rating of PV Module

• انحراف از STC (شرایط تست استاندارد) Departure from STC

• پارامترهای استاندارد ماژول فتوولتائیک Standard Parameters of PV Module

• مثال ۳.۲ Example 3.2

• مثال ۳.۳ Example 3.3

• تعداد کل سلول‌ها در یک ماژول فتوولتائیک Total Number of Cells in a PV Module

• روش طراحی تعداد سلول‌ها در یک ماژول فتوولتائیک Procedure to Design Number of Cells in a PV Module

• مثال ۳.۴ Example 3.4

• مثال ۳.۵ Example 3.5

• طراحی توان (واتاژ) ماژول فتوولتائیک Designing Wattage of a PV Module

• مثال ۳.۶ Example 3.6

• عوامل مؤثر بر برق تولید شده توسط ماژول فتوولتائیک خورشیدی Factors affecting electricity generated by a solar PV module

• اثر بازده تبدیل Effect of Conversion Efficiency

• مثال ۳.۷ Example 3.7

• نور ورودی Input Light

• دمای ماژول فتوولتائیک PV module Temperature

• مثال ۳.۸ Example 3.8

• مثال ۳.۹ Example 3.9

• مساحت ماژول فتوولتائیک PV Module Area

• زاویه نور تابیده شده بر ماژول فتوولتائیک Angle of Light Falling on A PV Module

• اندازه‌گیری پارامترهای ماژول Measuring Module Parameters

• اندازه‌گیری ولتاژ مدار باز ماژول SPV Measuring Open Circuit Voltage of a SPV Module

• اندازه‌گیری جریان اتصال کوتاه ماژول SPV Measuring Short Circuit Current of a SPV Module

• اندازه‌گیری حداکثر جریان و حداکثر ولتاژ Measuring Maximum Current and Maximum Voltage

• ماژول‌های با توان بالاتر Higher Wattage Modules

• مثال ۳.۱۰ Example 3.10

• مثال ۳.۱۱ Example 3.11

• دیود بای‌پس (Bypass Diode) Bypass Diode

• دیود مسدود کننده (Blocking Diode) Blocking Diode

• رتبه‌بندی دیود Diode Ratings

4-آرایه‌های ماژول فتوولتائیک خورشیدی 4. Solar PV Module Arrays

• رشته ماژول فتوولتائیک (PV Module String) PV Module String

• آرایه ماژول‌های فتوولتائیک PV Modules Array

• اتصال ماژول‌ها به صورت سری Connection of Modules in Series

• تخمین تعداد ماژول‌های فتوولتائیک مورد نیاز به صورت سری و توان کلی آنها Estimating the number of PV modules required in series and their total power

• مثال ۴.۱ Example 4.1

• مثال ۴.۲ Example 4.2

• مثال ۴.۳ Example 4.3

• عدم تطابق در ولتاژ در ماژول‌های سری Mismatch in Voltage in Series Modules

• عدم تطابق در جریان در ماژول‌های سری Mismatch in Current in Series Modules

• اتصال ماژول‌های فتوولتائیک به صورت موازی Connection of PV Modules in Parallel

• مثال ۴.۴ Example 4.4

• توان تولید شده توسط ماژول‌های فتوولتائیک موازی Power Generated by Parallel PV Modules

• تخمین تعداد ماژول‌های فتوولتائیک که باید به صورت موازی وصل شوند و توان کلی Estimating the Number of PV Modules to be Connected in Parallel and Total Power

• مثال ۴.۵ Example 4.5

• مثال ۴.۶ Example 4.6

• عدم تطابق در ولتاژهای ماژول‌های متصل به صورت موازی Mismatch in Module Voltages Connected in Parallel

• ترکیب سری-موازی Series Parallel Combination

• تخمین تعداد ماژول‌های مورد نیاز برای اتصال به صورت سری-موازی Estimating Number of Modules to be Connected in Series-Parallel Combination

• مثال ۴.۷ Example 4.7

• مثال ۴.۸ Example 4.8

5-باتری‌ها 5. Batteries

• مبانی باتری‌ها Basics of Batteries

• باتری‌های قابل شارژ Rechargeable Batteries

• باتری چگونه کار می‌کند How Does a Battery Work

• شارژ و دشارژ باتری‌ها Charging and Discharging of Batteries

• اجزای باتری Components of a Battery

• انواع باتری‌ها Types of Batteries

• پارامترهای باتری Parameters of Battery

• ولتاژ ترمینال باتری Battery Terminal Voltage

• ولتاژ مدار باز باتری و ولتاژ ترمینال Battery Open Circuit Voltage and Terminal Voltage

• مثال ۵.۱ Example 5.1

• اصطلاحات مربوط به ولتاژ ترمینال باتری Terminologies for battery terminal voltage

• ظرفیت ذخیره‌سازی باتری battery storage capacity

• جریانی که باتری می‌تواند تأمین کند The Current that Battery Can Supply

• مثال ۵.۲ Example 5.2

• انرژی ذخیره شده در باتری Energy Stored in Battery

• توان باتری Power of the Battery

• مثال ۵.۳ Example 5.3

• عمق دشارژ (Depth of Discharge - DoD) Depth of Discharge

• وضعیت شارژ (State of Charge - SoC) State of Charge

• رتبه‌بندی C (C-Rating) C-Rating

• مثال ۵.۴ Example 5.4

• بازده باتری Battery Efficiency

• مثال ۵.۵ Example 5.5

• دمای عملیاتی Operating Temperature

• چرخه عمر باتری Battery Life Cycle

• خود-دشارژی (Self-Discharge) Self-Discharge

• انتخاب باتری Battery Selection

6-کاربرد باتری‌ها در سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی 6. Applications of Batteries in Solar PV Systems

• اتصال باتری‌ها به یکدیگر Connecting Batteries Together

• اتصال سری باتری‌ها Series Connection of Batteries

• تخمین تعداد باتری‌های مورد نیاز به صورت سری Estimating Number of Batteries Required in Series

• مثال ۶.۱ Example 6.1

• تخمین کل انرژی ذخیره شده در باتری‌های سری Estimating Total Energy Stored in Series Batteries

• حداکثر توان از باتری‌های سری Maximum Power from Series Batteries

• اتصال موازی باتری‌ها Parallel Connection of Batteries

• تعداد باتری‌های مورد نیاز به صورت موازی No. of Batteries Required in Parallel

• مثال ۶.۲ Example 6.2

• کل انرژی ذخیره شده در باتری‌های موازی Total Energy Stored in Parallel Batteries

• کل توان برای باتری‌های متصل به صورت موازی Total Power for Parallel Connected Batteries

• اتصال ترکیبی Mixed Connection

• مثال ۶.۳ Example 6.3

• مثال ۶.۴ Example 6.4

7-کنترل‌کننده شارژ، MPPT و اینورتر 7. Charge Controller, MPPT, and Inverter

• بالانس سیستم (Balance of System - BoS) Balance of System

• مبدل‌های توان و بازده آنها Power Converters and Their Efficiency

• مثال ۷.۱ Example 7.1

• مثال ۷.۲ Example 7.2

• اهمیت بازده مبدل‌های توان Importance of Efficiency of Power Converters

• مبدل‌های AC به DC AC to DC Converters

• مبدل‌های DC به AC DC to AC Converters

• مثال ۷.۳ Example 7.3

• انواع اینورترها Types of Inverters

• مشخصات اینورتر Inverter Specifications

• مثال ۷.۴ Example 7.4

• مثال ۷.۵ Example 7.5

• کنترل‌کننده شارژ (Charge Controller) Charge Controller

• عملکرد کنترل‌کننده شارژ Working of Charge Controller

• انواع کنترل‌کننده‌های شارژ Types of Charge Controllers

• ویژگی‌های کنترل‌کننده شارژ Features of Charge Controller

• مثال ۷.۶ Example 7.6

• ردیابی نقطه حداکثر توان (Maximum Power Point Tracking - MPPT) Maximum Power Point Tracking

• خروجی توان از یک ماژول فتوولتائیک Power output from a PV Module

• نیاز به حداکثر توان Need for Maximum Power Point

• دستگاه MPPT MPPT Device

• ردیابی خورشید (Sun Tracking) Sun Tracking

• مشخصات کنترل‌کننده شارژ MPPT Specifications of MPPT Charge Controller

• مثال ۷.۷ Example 7.7

• مثال ۷.۸ Example 7.8

8-سیم‌ها 8. Wires

• مقدمه سیم‌ها Introduction to Wires

• اهمیت انتخاب سیم مناسب Importance of Choice Proper Wire

• مبانی هدایت جریان Basics of Current Conduction

• مقاومت و مقاومت ویژه Resistance and Resistivity

• افت ولتاژ Voltage Drop

• انواع سیم‌ها Types of Wires

• اندازه‌گیری ابعاد سیم Measurement of Wire Dimensions

• گیج استاندارد سیم (Standard Wire Gauge - SWG) Standard Wire Gauge

• خواندن SWG Reading of SWG

• انتخاب سایز سیم (Wire Sizing) Wire Sizing

• انتخاب سایز سیم - نوع سیم و طول Wire Sizing - Type of Wire and Length

• انتخاب سایز سیم - جریان عملیاتی Wire sizing - Operating Current

• مثال شماره ۸.۱ Example No.8.1

• انتخاب سایز سیم - ولتاژ عملیاتی Wire Sizing - Operating Voltage

• انتخاب سایز سیم - افت ولتاژ مجاز Wire Sizing - Allowable Voltage Drop

• تأثیر دما بر انتخاب سیم Effect of Temperature on Wire Selection

• مثال شماره ۸.۲ Example No 8.2

• مثال شماره ۸.۳ Example No 8.3

• انتخاب سایز سیم - دمای عملیاتی سیم Wire Sizing - Wire Operating Temperature

• انتخاب سایز سیم - کدهای رنگی سیم Wire Sizing - Wire Color Codes

• انتخاب سایز سیم - روش شماره ۱ Wire Sizing - Method No.1

• محاسبات افت ولتاژ - مثال شماره ۸.۴ Voltage Drop Calculations - Example No 8.4

• مثال شماره ۸.۵ Example No 8.5

• مثال شماره ۸.۶ Example No 8.6

• انتخاب سایز سیم - روش شماره ۲ Wire Sizing - Method No.2

• مثال شماره ۸.۷ Example No 8.7

• انتخاب سایز سیم - روش شماره ۳ Wire Sizing - Method No.3

• مثال شماره ۸.۸ Example No 8.8

• جعبه اتصال (Junction Box) Junction Box

9-طراحی سیستم‌های SPV مستقل 9. Standalone SPV Systems Design

• انواع سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی Types of Solar PV Systems

• سیستم‌های SPV مستقل Standalone SPV Systems

• سیستم‌های SPV متصل به شبکه Grid-Connected SPV Systems

• سیستم‌های SPV هیبریدی Hybrid SPV Systems

• روش طراحی سیستم SPV Design Methodology for SPV System

• طراحی تقریبی سیستم‌های SPV Approximate Design of SPV Systems

• تخمین بار (Load Estimation) Load Estimation

• انتخاب اینورتر Inverter Selection

• ولتاژ سیستم فتوولتائیک PV System Voltage

• انتخاب مبدل DC به DC - بخش ۱ DC-to-DC Converter Selection - P1

• انتخاب مبدل DC به DC - بخش ۲ DC-to-DC Converter Selection - P2

• انتخاب مبدل DC به DC - بخش ۳ DC-to-DC Converter Selection - P3

• انتخاب مبدل DC به DC - بخش ۴ DC-to-DC Converter Selection - P4

• انتخاب کنترل‌کننده شارژ خورشیدی و ردیاب نقطه حداکثر توان Solar Charge Controller and Maximum Power Point Tracker Selection

• انتخاب باتری - بخش ۱ Battery Selection - P1

• انتخاب باتری - بخش ۲ Battery Selection - P2

• انتخاب باتری - بخش ۳ Battery Selection - P3

• اندازه ماژول‌های فتوولتائیک PV Modules Size

• انتخاب سایز سیم، فیوز، کلید، جعبه اتصال Wire Size, Fuse, Switch, Junction box Selection

• مثال شماره ۹.۱ Example No. 9.1

• مثال شماره ۹.۲ Example No. 9.2

1o-طراحی سیستم‌های SPV متصل به شبکه 1o. Grid-Connected SPV Systems Design

• مقدمه سیستم‌های SPV متصل به شبکه Introduction to Grid-Connected SPV Systems

• سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه برای کاربردهای توان کم Grid-Connected PV System for Small Power Applications

• سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه برای کاربردهای توان زیاد Grid-Connected PV System for Large Power Applications

• عملکرد سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه Operation of Grid-Connected PV System

• عملکرد سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه - بخش ۲ Operation of Grid-Connected PV System - P2

• تخمین توان AC و جریان AC تزریق شده به شبکه Estimation of AC Power and AC Current Fed into The Grid

• مثال شماره ۱۰.۱ Example No. 10.1

• پیکربندی سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه Configuration of Grid-Connected PV Systems

• سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه بدون پشتیبان باتری Grid-Connected PV Systems Without Battery Backup

• سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه با پشتیبان باتری Grid-Connected PV Systems with Battery Backup

• سیستم خودمصرف فتوولتائیک متصل به شبکه Grid-Connected PV Captive System

• سیستم فتوولتائیک پشتیبان شبکه Grid Support PV System

• رشته ماژول‌های فتوولتائیک خورشیدی سری Series Solar PV Modules String

• ولتاژ، جریان و توان رشته ماژول‌های فتوولتائیک سری Series PV Modules String Voltage, Current, and Power

• مثال شماره ۱۰.۲ Example No. 10.2

• رشته ماژول‌های فتوولتائیک متصل به صورت موازی Parallel Connected PV Modules String

• مثال شماره ۱۰.۳ Example No. 10.3

• آرایه فتوولتائیک سری-موازی Series-Parallel PV Array

• مثال شماره ۱۰.۴ Example No. 10.4

• جعبه ترکیب آرایه (Array Combiner Box) Array Combiner Box

• کانکتورهای MC4 MC4 Connectors

• بلوک ترمینال (Terminal Block) Terminal Block

• گلند کابل (Cable Glands) Cable Glands

• دستگاه حفاظت از اضافه ولتاژ (Surge Protection Device - SPD) Surge Protection Device

• دیود مسدود کننده و دیود بای‌پس Blocking diode and Bypass diode

• کلیدهای DC DC Switches

• کلید مینیاتوری (Circuit Breaker) Circuit Breaker

• GFCI و GFPD GFCI and GFPD

• حفاظت در برابر نفوذ (Ingress Protection - IP) Ingress Protection

• انتخاب کابل DC DC Cable Selection

• جعبه توزیع DC DC Distribution Box

• اینورتر متصل به شبکه Grid-Connected Inverter

• اینورتر مرکزی Central Inverter

• اینورتر رشته‌ای سری Series String Inverter

• اینورتر رشته‌ای موازی Parallel string inverter

• میکرو اینورتر (Micro Inverter) Micro Inverter

• تعیین سایز کابل AC و کلید مینیاتوری Sizing AC Cable and Circuit Breaker

• جعبه توزیع AC AC Distribution Box

• اندازه‌گیری انرژی AC و اندازه‌گیری خالص (Net Metering) AC Energy Metering and Net Metering

• خوانش مثبت متر خالص Positive Net Meter Reading

• خوانش منفی متر خالص Negative Net Meter Reading

• مثال شماره ۱۰.۵ Example No. 10.5

• مثال شماره ۱۰.۶ Example No. 10.6

• طراحی سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه برای کاربردهای توان کم Grid-Connected PV System Design for Small Power Applications

• تخمین مصرف انرژی سالانه Estimation of annual Energy Consumption

• تابش متوسط خورشید Average Solar Radiation

• تخمین توان AC تحویل داده شده به بار Estimating the AC Power Supplied to The Load

• توان خروجی اینورتر یا نیروگاه فتوولتائیک Inverter or PV Plant Output Power

• توان ورودی اینورتر Inverter Input Power

• توان خروجی آرایه فتوولتائیک PV Array Output Power

• تلورانس توان پنل فتوولتائیک Solar Panel Power Tolerance

• تلفات دمایی ماژول فتوولتائیک PV Module Temperature Losses

• ضریب دمایی مواد مختلف Temperature Coefficient of Different Materials

• تلفات کثیفی ماژول فتوولتائیک PV Module Soiling Losses

• ظرفیت نهایی آرایه فتوولتائیک مورد نیاز Final Required PV Array Capacity

• تعداد ماژول‌های فتوولتائیک مورد نیاز Required Number of PV Modules

• رتبه‌بندی توان اینورتر متصل به شبکه Grid Tied Inverter Power Rating

• پیکربندی آرایه فتوولتائیک PV Array Configuration

• تعداد کل ماژول‌های فتوولتائیک در سیستم Total No. of PV Modules in the System

• تعداد ماژول‌های فتوولتائیک در یک رشته No. of PV Modules in a String