Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Слънчевите панели преобразуват енергията от слънцето в електричество. Добре проектирана слънчева система може да отговори на енергийните нужди на средното полско семейство. Този ток успешно ще достави домакински уреди и ще освети дома. Неизползваната енергия може да бъде препродадена в електроцентрала.

Инверторът може да се сравни със сърцето и централната нервна система на фотоволтаична инсталация. Ето защо е толкова важно да го изберете правилно, което може да определи техническия и финансов успех на цялата инвестиция. Тук цената не е най-важният критерий. Проверете кои параметри да търсите, когато избирате инвертор.

Кой инвертор да изберете за вашата слънчева инсталация?

Слънчевите модули са най-видимият елемент на слънчевата електроцентрала. Те директно преобразуват слънчевата радиация в постоянен ток (DC) в електричество. Директният ток има своите добри точки, например може лесно да се съхранява в батерии, но най-често срещаната форма на електричество, срещана ежедневно, е променлив ток (променлив ток). Ако искаме да използваме енергията, произведена директно в домашните уреди, тя трябва да бъде подавана в енергийната мрежа на сградата. За тази цел ще се нуждаем от устройство, което правилно ще преобразува входния ток в изход на променлив ток. Инвертор е такова устройство.

Как работи инвертора

Идеята за преобразуване на постоянен ток в променлив ток не е сложен процес. Но енергията, подавана в мрежата, трябва да отговаря на високи изисквания за качество, например формите на вълната на произведеното напрежение трябва да бъдат синусоидални и перфектно синхронизирани с мрежовите параметри, а самият инвертор трябва да гарантира максимална безопасност за потребителя, фотоволтаични модули и електрическата мрежа. Следователно, тези устройства са сложни и процесът на тяхното проектиране и производство изисква огромни познания и дългогодишен опит.

Основните елементи на инвертора са входните системи, към които са свързани веригите от фотоволтаични модули. Тези системи гарантират безопасността на инсталациите, а също така съдържат система за проследяване на проследяване на максимална мощност (MPPT), която е подробно описана по-нататък в статията.

Следващите елементи на инвертора са: система, която преобразува директното напрежение в променливо напрежение и система за управление, която осигурява комуникация с външния свят (например чрез LCD дисплей или WWW интерфейс).

Последното подреждане на инвертора са защити, осигуряващи ефективно и безопасно сътрудничество с мрежата.

Една от основните задачи на инвертора е постоянно да следи параметрите на мрежата, като напрежение и честота, и съответно да реагира на техните промени и ако стойностите на тези параметри попадат извън допустимия диапазон - изключете инвертора от мрежата. Един от най-често срещаните въпроси на бъдещите собственици на фотоволтаични системи е възможността за работа на инвертора в случай на прекъсване на електрозахранването от страна на оператора на енергийната система, т.е. работа извън мрежата на инвертора. Това е възможно за някои модели инвертори (например Fronius Symo Hybrid), но изисква допълнителни устройства, отделящи слънчевата инсталация от електрическата мрежа извън сградата, така че инверторът да не представлява заплаха, например за екипи, работещи по отстраняване на откази в мрежата.

Инвертор Fronius, прикрепен директно към подструктурата на модула.

Класификация на инвертори

Инверторите могат да бъдат разделени според няколко основни критерия и параметри. Първият е вътрешният трансформатор - следователно е възможно да го разделите на инвертори с трансформатор и без вграден трансформатор. Трансформаторът осигурява галванична изолация между постоянното входно напрежение и електрическата мрежа, така че е подходящ за използване с тънкослойни модули (като правило, те изискват заземяване на един от полюсите). Най-популярните модели на пазара днес са фамилията инвертори Fronius Galvo. Въпреки това, с разпространението на поли- и монокристални модули, понастоящем можете да срещнете главно решения на инвертори, в които трансформаторът не се използва. Това може да увеличи цената на инвертора поради използването на по-модерни системи за защита, но в крайна сметка води до по-голяма ефективност на инвертора с по-малко тегло и размери.

Следващият параметър е броят на фазите, към които се свързва инвертора. Ниска мощност (до няколко киловата) се случва в еднофазна версия, след това връзката към мрежата се осъществява с помощта на три проводника: L, N и PE. Пример за такива инвертори е фамилия Fronius Primo. За по-големи мощности се използват трифазни инвертори и към мрежата са свързани пет линии: L1, L2, L3, N и PE. Тук водещата продуктова линия е фамилията Fronius Symo. Но дори и трифазните инвертори с ниска мощност имат много предимства пред своите еднофазни колела: те равномерно въвеждат енергия във всяка фаза, което е в съответствие с идеята за равномерно разпределение на натоварванията в сградата между фазите. В допълнение, те значително ограничават стойността на тока във всяка фаза, което се отразява на стабилността на локалната мрежа. Например: ако 5kW (5kVA) инвертор, свързан към една фаза, може да генерира ток до 21.7A, еквивалентен трифазен инвертор ще въведе не повече от 7.2A във всяка фаза и това директно се превръща в по-малки колебания на напрежението в мрежата, по-ниско сечения на проводници и др.

Трифазен инвертор, без трансформатор до 8, 2 kW.

Ефективност на инвертора

Следващият параметър е ефективността на инвертора (η), изразена като съотношението на ефективната електрическа изходна мощност на инвертора към входната мощност с постоянен ток и неговата нормализирана форма (Euro- η ефективност, известна още като европейска претеглена ефективност). Ефективността на фотоволтаичното устройство, в случая инвертор, се определя по формулата:

η = P AC изходна мощност / P DC входна мощност

Значението на максималната ефективност или претегления инвертор обаче често се надценява. Разбира се, важно е тези параметри да са максимално високи. Въпреки това, ефективността на инвертора не е единична стойност, зависи от стойността на входното напрежение или стойността на входната мощност (червена линия на фиг. 2).

Инверторът рядко работи с максималната си ефективност, поради което крайните добиви на енергия се влияят от много повече параметри, например качеството и скоростта на адаптация на MPPT устройството. Избирайки инвертор с 0, 2% по-висока ефективност, не можем да гарантираме по-високи добиви.

Графика на ефективността на инвертора, зависима от входната мощност и напрежението.

Със или без охлаждане?

Всяко електронно устройство, което преобразува енергия, генерира известни загуби и те се раздават под формата на топлина - тоест по време на нормална работа инверторът просто ще се нагрява. Решенията, при които инверторът се охлажда само чрез естествена конвекция на въздуха, могат да се считат за по-изгодни поради липсата на механичен елемент, който е вентилаторът. Опитните производители на инвертори обаче решават да използват принуден, обикновено плавно регулиран въздушен поток: електронните компоненти, които са правилно охладени, имат по-добри условия на работа и следователно: по-дълъг живот.

Какво прави MPPT?

Отделните модули имат твърде ниски стойности на напрежение и мощност, за да захранват успешно обикновените инвертори. Следователно модулите са свързани последователно в струни, което ви позволява да сумирате стойностите на напрежението на отделните модули и да ги съпоставяте с типа на инвертора. Текущата стойност за всички модули е - за серийна връзка - една и съща.

Според основните принципи за проектиране на PV инсталации, всички модули, формиращи веригата, трябва да бъдат идентични. Това означава, че те не трябва да произхождат само от един производител, да бъдат от един и същ тип и да имат еднаква номинална мощност, но също така да бъдат разположени по подобен начин, монтирани, наклонени към слънцето и поставени под един и същ азимут (т.е. на един и същ стъпка на покрива), MPPT (Maximum Power Point Tracker) е усъвършенствана система за проследяване на максималната мощност на фотоволтаичните модули, която може да увеличи количеството енергия, получено с до няколко процента. Всички съвременни инвертори имат поне една такава система, така че си струва да знаете за какво се използва. Соларните модули нямат фиксирана точка за максимална мощност (MPP). Той варира в зависимост от интензивността на излъчване и температура, защото формата на т.нар характеристики на токово напрежение Задачата на MPPT системата е да проследи тази точка и да се адаптира към нейната нова стойност възможно най-скоро. Най-модерните MPP системи могат да търсят глобалната точка за максимална мощност за верига от частично засенчени модули, предлагащи няколко процента повече енергийни добиви. Тези алгоритми имат различни имена, в зависимост от производителя на инвертора, например Dynamic Peak Manager за Fronius инвертори. Всъщност точността и скоростта на MPPT системата гарантира най-високите енергийни добиви, много повече от ефективността на инвертора, поради което тази система е толкова важна.

И каква е целта да се използват две MPPT устройства в един инвертор? Е, ако по някаква причина е невъзможно да свържете идентични вериги към входа на инвертора, например броят на модулите във веригите е различен или модулите са разположени на различни наклони на покрива, тогава всяка от тези вериги може да бъде свързана към отделно MPPT устройство.

ВИЖТЕ: Фотоволтаичните клетки със съфинансиране - изгодно ли е?

Избираме модули за инвертора или модула инвертор …

Често можете да срещнете различни мнения относно връзката между мощността на модулите и номиналната мощност на инверторите. За да анализираме тези случаи, нека въведем дефиницията на коефициента на инвертора (IR). Формулата за изчисляване на този коефициент може да бъде написана:

инверторен коефициент на мощност IR = мощност на полето на модула (W p ) * ефективност на инвертора (%) / максимална променлива мощност на инвертора (W)

Тук са възможни три варианта:

- IR <100%, претоварен инвертор,

- IR = 100%, инвертор, натоварен с номинална мощност,

- IR> 100%, преобразувател претоварен от страната на постоянен ток,

т.е. когато номиналната мощност на модулите е по-малка, равна или по-голяма от номиналната мощност на инвертора.

За географската ширина на Полша и Централна Европа се приема, че стойността на IR трябва да бъде в границите между 80 и 125%, докато точният диапазон се изчислява в зависимост от конкретните данни на конкретната фотоволтаична инсталация. Оптималната стойност зависи главно от местоположението, вида и ориентацията на соларните модули и как те са свързани към инвертора.

Защо обаче стойността, препоръчана от конструкторите, е горната граница, т.е. когато мощността на модула е например 25% по-висока от номиналната мощност на инвертора? Този подход на пръв поглед противоречи на принципа, при който системите за обработка на енергия от генератори са проектирани над тяхната номинална мощност, т.е. трябва ли той да има IR <100%?

Слънчевите инсталации са проектирани напълно различно. Ако в широчината на Полша PV модулите произвеждат енергия с номинална мощност само десетина или няколко десетки часа годишно, то в останалите периоди мощността, която постигат, е много по-ниска. Следователно, ако мощността на модулите е равна на мощността на инвертора, тогава през повечето време той няма да работи с номинална мощност, но по-малко. Това директно се превръща в постигната ефективност на преобразуване. Този ефект ще бъде още по-видим, когато мощността на модула е по-малка от номиналната мощност на инвертора (IR <100%).

Какво се случва обаче, когато мощността на модулите е по-голяма от номиналната мощност на инвертора, а метеорологичните условия са благоприятни за производството на енергия? Инверторът няма да обработва повече енергия от максималната си мощност и излишъкът му няма да бъде получен от модулите (изходната мощност ще бъде ограничена). Статистически обаче е по-изгодно да се произвежда оптимална енергия през по-голямата част от годината, отколкото ограниченията за преобразуване на енергия в отделни дни или дори часове.

Чрез изчисляване на всеки вариант за избор на различен брой фотоволтаични модули за инвертор със същата мощност, ще се получат най-високите енергийни добиви за най-голям брой модули (вж. Табл. 1). Финансовият аспект е не по-малко важен. Във всеки от вариантите инверторът представлява идентичен разход, което означава, че ИК вариант> 100% е просто икономически най-оправданият.

Табл. 1. Сравнение на различни варианти за избор на модул за инвертора *

вариантIR <100%IR = 100%IR = 100%IR> 100%
3.0kW инверторunderloadedноминалнозадръстеннапример Symo 3.0-3-S
Брой модули91113
Номинална мощност на 1 модул280280280(p)
Максимална мощност на PV модули от страна на постоянен ток2.523.083.64(WP)
Максимална мощност от страна на променливотока3.03.03.0(ВА)
IR82%100%119%
Коефициент на загуби поради несъответствие0%0%0.3%
Годишни енергийни добиви (приблизително)2 5673 1673 759(Втч)
DC мощност1 018.91 028.21 032.8(Втч / KWP)
Цената на модулите7 2008 80010 400PLN
Разходи за строителство и монтаж1 8002 2002 600PLN
Цената на инвертора4 0004 0004 000PLN
заедно13 00015 00017 000PLN
Разходи за инсталиране на 1 kWp (DC)5 1584 8704 670PLN / KWP
Разходите за получаване на 1 kWh за 1 година0.5060.4740.452PLN

* всички примерни цени

Сигурност на инсталацията

Правилният избор на постояннотокови и променливи защити и защита от пренапрежение е един от най-важните етапи от процеса на проектиране на инсталацията и трябва да бъде поверен на лице, професионално ангажирано в проектирането, което има съответните знания и разрешение. Трябва обаче да се внимава срещу неразбраните спестявания: офертите за изграждането на соларна ферма без елементи за сигурност очевидно ще бъдат по-евтини към момента на покупката, но в перспектива на 20-25 години работата на електроцентралата може да изложи собственика на непланирани финансови загуби.

Мониторинг на PV инсталацията - защо е толкова важен?

Мониторингът и контролът на фотоволтаичните системи са необходими не само за надеждната му работа или за информиране за необичайни ситуации, но преди всичко за постигане на максимална ефективност на такава система.

Най-лесният начин да наблюдавате инвертора е да прочетете стойностите на дисплея (обикновено LCD), който е част от почти всеки инвертор на пазара. За по-усъвършенстван мониторинг, включително запис на входните и изходните параметри на инвертора (включително мощност, напрежение и ток), се препоръчва да се използват модерни системи, наречени Datamanagers . Данните в такива системи могат да бъдат регистрирани, съхранявани и представени от специализиран софтуер, достъпен под формата на специален уебсайт. Кабелна Ethernet връзка или безжична Wi-Fi връзка все по-често се предлагат като стандартно инверторно оборудване, а Fronius ръководи областта. С интернет връзка можем отдалечено да анализираме тези данни постоянно и при необходимост да архивираме и контролираме работата на инсталацията за по-дълъг период от време. Благодарение на това, на специализиран уебсайт, предоставен на собственика на инсталацията, можем да анализираме дневни, месечни или годишни профили за производство на енергия и да генерираме съответните отчети. Особено интересно е използването на допълнителна измервателна система (Fronius Smart Meter), която чрез измерване на консумацията на енергия на приемници, инсталирани в сградата, ви позволява да сравнявате производствения профил в слънчева инсталация с профила на потреблението на енергия в сградата. Това ви позволява лесно да изчислите степента на използване на енергия за собствените си нужди, както и финансовите ползи от инсталирането на слънчева електроцентрала. Друга популярна характеристика е представянето на други данни, свързани с производството на енергия от фотоволтаични централи, включително например намаляване на емисиите на CO 2 .

Мониторингът е важен и от гледна точка на текущата поддръжка и обслужване. Всякакви смущаващи събития могат да бъдат незабавно докладвани на лицето, отговорно за правилната експлоатация на инсталацията, така че всички нередности в работата на електроцентралата могат да бъдат незабавно разположени и, ако е необходимо, - отстранени. Тук е желателно времето и прецизността, защото всеки ден заводът се изключва от работа означава измерими загуби за инвеститора.

На портала Solar.Web въз основа на извадки, публични инсталации можете да научите за всички предимства на мониторинга.

Пример за мониторинг на инсталацията в Solar.Web (http://www.solarweb.com)

Optimizers

От време на време можете да намерите оферти за слънчеви системи от т.нар Оптимизиране (АНГ. Оптимизатори). За съжаление, имаше убеждение, че те могат да бъдат решение на всички проблеми на инсталацията, състоящи се главно от нейното засенчване. Противно на общоприетото схващане, оптимизаторите не са в състояние да кривят законите на физиката: засенчената инсталация винаги ще произвежда по-малко енергия от еквивалент - несенки. Има обаче приложения, в които оптимизаторите могат да покажат своите предимства, а пример са покривите, които са структурно сложни, които се състоят от десетина или толкова малки, ориентирани към различни страни на света, склонове (например кула). Инсталаторите на фотоволтаични системи ще се сблъскват все по-често с различни трудности - заедно с разпространението на соларни ферми, покривите с идеална подредба и без засенчване ще бъдат постепенно изградени. Следователно ще се вземат предвид покривите с различна ориентация или частично засенчване и такива инсталации трябва да бъдат подложени на критичен анализ. Следователно, според автора, слънчевите модули ще бъдат интелигентни в бъдеще. Но съществуващите решения, например под формата на затворени решения, принуждаващи използването на оптимизатори и инвертори от същия производител, ще бъдат заменени от по-универсални, отворени решения, например под формата на фотоволтаични модули, които оптимизаторите ще бъдат интегрирани на етапа на производство.

Инвертор: сервиз

Последният важен елемент, който трябва да вземете предвид при избора на производителя на инвертора, е местната поддръжка и обслужване, както и наличието на сертификати и документация на полски. Разбира се, не желаем никой да трябва лично да проверява качеството на техническото обслужване на производителя, но правим справка за автомобилния пазар: някой би купил кола, чиято най-близка услуга е на друг континент?

Как да изберем инвертор: обобщение

Когато решаваме производителя и типа инвертор, в допълнение към цената, трябва да обърнем внимание на не по-малко важните елементи:

  • бързо търсене и поддръжка на точката за максимална мощност MPP,
  • висока ефективност, особено при частично натоварване,
  • висока надеждност
  • висока степен на защита, мин. IP65, благодарение на солидния корпус,
  • голям работен температурен диапазон (от -25 ° C до + 60 ° C),
  • лекота, бързина и удобство на инсталирането и по този начин - обслужване,
  • лесно управление на работата на устройството чрез отдалечен мониторинг, подробно наблюдение на устройството, диагностика на неизправности,
  • спазване на приложимите стандарти и разпоредби,
  • пълна документация на полски,
  • местна служба в страната.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Електричество