الطاقة الشمسية الكهروضوئية تنقسم أنظمة توليد الطاقة بشكل عام إلى خمسة أنواع وفقًا للتطبيقات المختلفة: أنظمة توليد الطاقة المتصلة بالشبكة، وأنظمة توليد الطاقة خارج الشبكة، وأنظمة تخزين الطاقة المتصلة بالشبكة، وأنظمة تخزين الطاقة المتصلة بالشبكة، وأنظمة الشبكة الهجينة متعددة الطاقة.

1. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة

ال نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة تتكون من وحدات كهروضوئية، ومحولات كهروضوئية متصلة بالشبكة، وعدادات كهروضوئية، وأحمال، وعدادات ثنائية الاتجاه، وخزانات متصلة بالشبكة، وشبكات كهربائية. تُولّد وحدات الكهروضوئية كهرباء تيار مستمر من الضوء، وتحولها إلى كهرباء تيار متردد عبر محولات لتزويد الأحمال وتغذيتها بالشبكة. يتوفر نظام الكهروضوئية المتصل بالشبكة بشكل رئيسي بطريقتين للوصول إلى الشبكة: الأولى هي "التوليد الذاتي، فائض الطاقة متصل بالشبكة"، والثانية هي "الوصول الكامل إلى الشبكة".

يعتمد نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزع بشكل عام على وضع "التوليد الذاتي، الطاقة الفائضة عبر الإنترنت"، حيث تعطي الكهرباء المولدة بواسطة الخلايا الشمسية الأولوية للحمل، وعندما لا يتم استخدام الحمل، يتم إرسال الكهرباء الزائدة إلى الشبكة، وعندما لا يكون مصدر الطاقة للحمل كافياً، يمكن للشبكة والنظام الكهروضوئي توفير الطاقة للحمل في نفس الوقت.

2. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة

نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة لا يعتمد على الشبكة ويعمل بشكل مستقل، ويُستخدم عادةً في المناطق الجبلية النائية، والمناطق التي لا تصلها الكهرباء، والجزر، ومحطات الاتصالات، وأعمدة الإنارة. يتكون النظام عادةً من وحدات كهروضوئية، ووحدات تحكم شمسية، ومحولات، وبطاريات، وأحمال، وغيرها. يُحوّل نظام توليد الطاقة المستقل عن الشبكة الطاقة الشمسية إلى كهرباء عند وجود ضوء، ويُزوّد الحمل بالطاقة عبر محول التحكم الشمسي، ويُشحن البطارية في الوقت نفسه؛ وفي حالة عدم وجود ضوء، تُزوّد البطارية حمل التيار المتردد بالطاقة عبر المحول.

إنه عملي جدًا للمناطق التي لا تحتوي على شبكة أو تعاني من انقطاعات متكررة للكهرباء.

3. نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة

يستخدم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة على نطاق واسع في الأماكن التي تحدث فيها انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي، حيث لا يمكن توصيل الطاقة الكهروضوئية المولدة ذاتيًا عبر الإنترنت، حيث يكون سعر الطاقة المستهلكة ذاتيًا أغلى بكثير من سعر الطاقة عبر الإنترنت، وحيث يكون سعر الطاقة القصوى أغلى بكثير من سعر الطاقة المتدفقة.

يتكون النظام من وحدات كهروضوئية، وآلات متكاملة متصلة بشبكة الطاقة الشمسية، وبطاريات، وحمل، وما إلى ذلك. تقوم مجموعة الخلايا الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء عند وجود ضوء، وتزود الحمل بالطاقة من خلال عاكس التحكم الشمسي وتشحن البطارية في نفس الوقت؛ عندما لا يكون هناك ضوء، تزود البطارية الطاقة إلى عاكس التحكم الشمسي ثم تزود الحمل بالتيار المتردد.

بالمقارنة مع نظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة، يضيف هذا النظام وحدة تحكم في الشحن/التفريغ والبطارية، بحيث يمكن لنظام الطاقة الكهروضوئية الاستمرار في العمل عندما تكون شبكة الطاقة خارج الشبكة، ويمكن للمحول التبديل إلى وضع العمل خارج الشبكة لتزويد الحمل بالطاقة.

4. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية لتخزين الطاقة المتصل بالشبكة

يمكن لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، والمُخزِّنة للطاقة، تخزين فائض الطاقة المُولَّدة وزيادة نسبة التوليد الذاتي والاستهلاك الذاتي. يتكون النظام من وحدات كهروضوئية، ووحدة تحكم شمسية، وبطارية، وعاكس كهربائي متصل بالشبكة، وجهاز كشف تيار، وحمل، وغيرها. عندما تكون الطاقة الشمسية أقل من طاقة الحمل، يُغذَّى النظام بالطاقة الشمسية والشبكة معًا. عندما تكون الطاقة الشمسية أكبر من طاقة الحمل، تُغذِّي الطاقة الشمسية الحمل جزئيًا وتُخزِّن الكهرباء غير المُستخدَمة جزئيًا عبر وحدة التحكم.

5. نظام الشبكة الصغيرة

الشبكة الكهربائية الصغيرة (microgrid) هي نوع جديد من هياكل الشبكات، وهي شبكة توزيع تتكون من مصدر طاقة موزع، وحمل، ونظام تخزين طاقة، وجهاز تحكم. يمكنها تحويل الطاقة اللامركزية إلى كهرباء محليًا، ثم إمداد الأحمال المحلية القريبة بها. الشبكة الكهربائية الصغيرة نظام مستقل قادر على التحكم الذاتي والحماية والإدارة، ويمكن تشغيله بالتوازي أو بمعزل عن الشبكة الخارجية.

الشبكة الكهربائية الصغيرة هي مزيج فعال من أنواع متعددة من مصادر الطاقة الموزعة، لتحقيق التكامل في مصادر الطاقة وتحسين استخدامها. ويمكنها تعزيز الوصول إلى مصادر الطاقة الموزعة والطاقة المتجددة على نطاق واسع، وتحقيق إمداد موثوق للغاية بمختلف أنواع الطاقة للأحمال، مما يُعدّ وسيلة فعّالة لتحقيق شبكة توزيع نشطة والانتقال من الشبكة التقليدية إلى الشبكة الذكية.