太陽光発電オフグリッド発電システムは、電力網に依存せず、独立して稼働し、遠隔地の山岳地帯、無電地域、島嶼、通信基地局や街灯などの用途に広く利用されており、太陽光発電を利用して、無電地域、電力不足、電力不安定地域、学校や小規模工場の生活および作業用電力の住民のニーズを解決します。太陽光発電は、経済的、クリーン、環境保護、騒音なしなどの利点があり、ディーゼル発電機の発電機能を部分的にまたは完全に置き換えることができます。

1 PVオフグリッド発電システムの分類と構成
太陽光発電オフグリッド発電システムは、一般的に小型直流システム、中小型オフグリッド発電システム、大型オフグリッド発電システムに分類されます。小型直流システムは主に無電化地域の最も基本的な照明ニーズを満たすことを目的としています。中小型オフグリッドシステムは主に家庭、学校、小規模工場の電力ニーズを満たすことを目的としています。大型オフグリッドシステムは主に村落全体や島嶼全体の電力ニーズを満たすことを目的としており、現在ではマイクログリッドシステムにも含まれています。
太陽光発電オフグリッド発電システムは、通常、太陽光モジュール、太陽光コントローラー、インバーター、バッテリーバンク、負荷などから構成される太陽光発電アレイで構成されます。
PV アレイは、光があるときに太陽エネルギーを電気に変換し、ソーラー コントローラとインバータ (または逆制御マシン) を介して負荷に電力を供給し、同時にバッテリー パックを充電します。光がないときは、バッテリーはインバータを介して AC 負荷に電力を供給します。
2 PVオフグリッド発電システム主要設備
01. モジュール
太陽光発電モジュールは、オフグリッド太陽光発電システムの重要な構成要素であり、太陽放射エネルギーを直流電気エネルギーに変換する役割を担っています。モジュールの性能に影響を与える主な要素は、放射特性と温度特性です。
02、インバータ
インバーターは、AC 負荷の電力ニーズを満たすために直流 (DC) を交流 (AC) に変換するデバイスです。
インバータは出力波形によって、矩形波インバータ、ステップ波インバータ、正弦波インバータに分類されます。正弦波インバータは、高効率、低高調波を特徴とし、あらゆる負荷に適用でき、誘導性負荷や容量性負荷に対して高い負荷容量を備えています。
03、コントローラー
PVコントローラーの主な機能は、PVモジュールから放出される直流電力を調整・制御し、バッテリーの充放電をインテリジェントに管理することです。オフグリッドシステムは、システムの直流電圧レベルと電力容量に応じて、適切な仕様のPVコントローラーを選択して構成する必要があります。PVコントローラーはPWMタイプとMPPTタイプに分かれており、一般的にDC12V、24V、48Vの異なる電圧レベルで提供されています。
04、バッテリー
バッテリーは発電システムのエネルギー貯蔵装置であり、その役割は、PVモジュールから放出された電気エネルギーを貯蔵し、電力消費時に負荷に電力を供給することです。
05、モニタリング
3 システム設計と選択の詳細設計原則: 投資を最小限に抑えるために、最小限の太陽光発電モジュールとバッテリー容量で、負荷が電力の前提を満たす必要があることを確認します。
01、太陽光発電モジュールの設計
参考式：P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) 式：P0 – 太陽電池モジュールのピーク電力、単位 Wp；P – 負荷電力、単位 W；t – 負荷の1日あたりの電力消費時間、単位 H；η1 – システムの効率；T – 地域平均1日ピーク日照時間、単位 HQ – 連続曇り期間余剰係数（通常1.2～2）
02、PVコントローラ設計
参考式：I = P0 / V
ここで、I – PV コントローラーの制御電流、単位 A、P0 – 太陽電池モジュールのピーク電力、単位 Wp、V – バッテリーパックの定格電圧、単位 V ★ 注: 標高の高い地域では、PV コントローラーは一定の余裕を大きくして、使用する容量を減らす必要があります。
03、オフグリッドインバータ
参考計算式：Pn=(P*Q)/Cosθ 計算式：Pn – インバータの容量（単位：VA） P – 負荷の電力（単位：W） Cosθ – インバータの力率（通常：0.8） Q – インバータに必要な余裕係数（通常：1～5）。 ★注意：a. 負荷（抵抗性、誘導性、容量性）によって、起動時の突入電流と余裕係数が異なります。b. 高地では、インバータは一定の余裕を大きくし、使用容量を減らす必要があります。
04、鉛蓄電池
参考式：C = P × t × T / (V × K × η2) 式：C – バッテリーパックの容量、単位 Ah。P – 負荷の電力、単位 W。t – 負荷の 1 日の電力消費時間、単位 H。V – バッテリーパックの定格電圧、単位 V。K – バッテリー効率、放電深度、周囲温度、および影響要因を考慮したバッテリーの放電係数。通常は 0.4 ～ 0.7 です。η2 – インバーター効率。T – 連続曇り日数。
04、リチウムイオン電池
参考式：C = P × t × T / (K × η2)
ここで、C – バッテリーパックの容量（単位：kWh）、P – 負荷の電力（単位：W）、t – 負荷が1日に消費する電力時間（単位：H）、K – バッテリーの放電係数（バッテリー効率、放電深度、周囲温度、その他の影響要因を考慮し、一般的に0.8～0.9とされる）、η2 – インバータ効率、T – 連続曇天日数。設計事例
既存の顧客は、太陽光発電システムを設計する必要があります。地域平均の1日ピーク日照時間を3時間と想定し、蛍光灯の電力はほぼ5kWで、1日4時間使用し、鉛蓄電池は2日間連続の曇り日を想定して計算します。このシステムの構成を計算します。