نیروگاه­های فتوولتائیک مجموعه­ ای از مدول­های خورشیدی، تجهیزات کنترل توان و بار است که در آن انرژی الکتریکی مورد نیاز توسط منبع فتوولتائیک تامین می­شود. سامانه­ های فتوولتائیک را می توان به د

دسته تقسیم بندی کرد.

• مستقل از شبکه
• متصل به شبکه

  سامانه های خورشیدی مستقل از شبکه

اولین و مهم ترین کاربرد سلول های خورشیدی مستقل از شبکه، در صنایع هوافضا می باشد. معمولا برای این دسته از کاربردها قیمت مدول ها مطرح نیست و پربازده ترین فن آوری موجود به کار می رود. به عنوان مثال برای اولین بار در سال 1958 برای ماهواره Vanguard 1 از سلول­های خورشیدی استفاده شد.

از دیگر کاربردهای مستقل از شبکه می ­توان به سیستم­های تولید برق برای مناطق محروم و یا دور از دسترس، و از جمله سیستم پمپ آب در مناطق بیابانی و دور از شبکه اشاره کرد. شکل زیر اجزای یک سامانه مستقل از شبکه جهت تامین برق یک منزل مسکونی را نشان می ­دهد. اجزای این سامانه عبارتند از آرایه خورشیدی، کنترل­ کننده شارژ باتری، باتری و اینورتر.

اجزای سامانه فتوولتائیک مستقل از شبکه

باتری بزرگترین نقطه ضعف این سیستم هاست که معمولا پس از یک دوره زمانی حداکثر 5 ساله باید تعویض شود. شکل زیر کاربرد این سامانه می ­دهد.

کاربرد سامانه فتوولتائیک مستقل از شبکه

1-1-1-1             نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک متصل به شبکه

امروزه بخش مهمی از سامانه ­های فتوولتائیک به صورت سامانه ­های متصل به شبکه مورد استفاده قرار می­گیرند. در سامانه ­های متصل به شبکه به باتری نیازی نیست، زیرا در زمان نبودن انرژی خورشید، مصرف کننده از شبکه تغذیه می­شود. در مقابل مازاد تولید نیروگاه به هدر نمی ­رود، بلکه به شبکه باز می­ گردد. سامانه ­های متصل به شبکه، فاقد اجزا نیازمند به مراقبت شدید، استهلاک زیاد و یا عمر کوتاه می ­باشند و به همین دلیل می­توانند به مدت طولانی، بدون نیاز به مخارج نگهداری زیاد، برق تولید کنند. به کارگیری این سامانه ­ها به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده، از دهه 1990 میلادی آغاز شده و رو به گسترش است. هم اکنون قسمت اعظم انرژی فتوولتائیک به صورت سامانه ­های متصل به شبکه مورد استفاده قرار می­ گیرد.

در سامانه­ های متصل به شبکه به کمک یک اینورتر، انرژی تولیدی توسط آرایه­ های خورشیدی به صورت جریانی هم فاز با ولتاژ شبکه، به شبکه تزریق می­ شود. بنابراین در این سامانه ها اینورتر در حالت تزریق جریان عمل می ­کند. در مقایسه با سامانه های متصل به شبکه، در سامانه­ های مستقل از شبکه، اینورتر باید در حالت کنترل ولتاژ، ولتاژی با سطح و فرکانس مرجع را در سر بار ایجاد کند. در سامانه­ های متصل به شبکه انرژی تولید شده توسط آرایه فتوولتائیک با اینورتر متصل به شبکه پس از اندازه ­گیری توسط کنتورهای مخصوص، به شبکه تزریق می ­شود.

اجزای سامانه فتوولتائیک متصل به شبکه

تولیدکنندگان برق متصل به شبکه را می ­توان به دو دسته تقسیم کرد:

• تولیدکنندگان پراکنده
• تولیدکنندگان مجتمع یا نیروگاه­ ها

تولیدکنندگان پراکنده از این جهت که در محلی نزدیک به مصرف کننده نصب می ­شوند مورد توجه هستند، چون هزینه انتقال انرژی  تلفات ناشی از آن حذف می­ شود. سیستم های متصل به شبکه انرژی الکتریکی را در محل مصرف در اختیار مصرف کننده قرار می ­دهند و به لحاظ حذف مخارج انتقال و توزیع انرژی الکتریکی پیش بینی می ­شود در 10 الی 15 سال آینده قیمت برق آن با قیمت برق پیک رقابتی شود.

تولیدکنندگان مجتمع یا نیروگاه ­ها، در مقیاس بزرگ (مگاواتی) احداث شده و به همین دلیل از مزیت قیمت تمام شده پایین ­تر برای سرمایه ­گذاری در مقایسه با نیروگاه ­های پراکنده برخوردار می ­باشند.

نیروگاه خورشیدی مگاواتی

لازم به ذکر است، نیروگاه فتوولتائیک، وظیفه تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی را دارد. این تبدیل انرژی در پنل ­های خورشیدی صورت می گیرد. ولتاژ خروجی پنل های خورشیدی از نوع DC می ­باشد. این ولتاژ پس از تقویت توسط مبدل MPPT با استفاده از اینورتر به برق AC تبدیل می شود. لذا نیروگاه های فتوولتائیک بر اساس ظرفیت اسمی شامل یک یا چند اینورتر می ­باشند. برق تولیدی اینورترها با استفاده از ترانسفورماتور به شبکه برق سراسری تزریق می ­شود.

با توجه به شرایط انتقال، یکی از ملاحظات اصلی هر نیروگاهی جانمایی آن می­ باشد. در زیر لیستی از الزامات جانمایی پروژه با تجمیع الزامات مطرح شده در چندین مرجع مرتبط ارائه می­ گردد:

• تابش کافی
• در دسترس بودن زمین خالی
• نزدیکی به جاده و یا اتوبان
• نزدیکی به خطوط انتقال برق
• عدم تغییرات آب و هوایی قابل توجه
• وجود زمین خالی در اطراف جهت توسعه
• توپوگرافی سایت
• مسائل ژئوتکنیکی