Помогите развитию сайта, поделившись статьей с друзьями!

Солнечные панели преобразуют энергию солнца в электричество. Хорошо спроектированная солнечная система может удовлетворить энергетические потребности средней польской семьи. Этот ток успешно поставит бытовую технику и осветит дом. Неиспользованная энергия может быть перепродана электростанции.

Инвертор можно сравнить с сердцем и центральной нервной системой фотоэлектрической установки. Вот почему так важно правильно его выбрать, что может определить технический и финансовый успех всей инвестиции. Цена не самый важный критерий здесь. Проверьте, какие параметры нужно искать при выборе инвертора.

Какой инвертор выбрать для своей солнечной установки?

Солнечные модули являются наиболее заметным элементом солнечной электростанции. Они напрямую преобразуют солнечное излучение в электричество постоянного тока. Постоянный ток имеет свои преимущества, например, его можно легко хранить в батареях, но наиболее распространенной формой электричества, с которой сталкиваются ежедневно, является переменный ток (AC). Если мы хотим использовать энергию, произведенную непосредственно в наших бытовых приборах, она должна поступать в энергетическую сеть здания. Для этого нам понадобится устройство, которое будет правильно преобразовывать вход постоянного тока в выход переменного тока. Инвертор это такое устройство.

Как работает инвертор

Идея преобразования постоянного тока в переменный ток не является сложным процессом. Но энергия, подаваемая в сеть, должна соответствовать высоким требованиям к качеству, например, формы создаваемого напряжения должны быть синусоидальными и идеально синхронизироваться с параметрами сети, а сам инвертор должен обеспечивать максимальную безопасность для пользователя, фотоэлектрических модулей и энергосистемы. Следовательно, эти устройства сложны, а процесс их проектирования и производства требует огромных знаний и многолетнего опыта.

Основными элементами инвертора являются системы ввода, к которым подключены цепи фотоэлектрических модулей. Эти системы обеспечивают безопасность установок, а также содержат систему слежения за точками максимальной мощности (MPPT), которая подробно описана ниже в статье.

Следующими элементами инвертора являются: система, которая преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение, и система управления, которая обеспечивает связь с внешним миром (например, через ЖК-дисплей или WWW-интерфейс).

Последнее устройство инвертора - это защитные устройства, обеспечивающие эффективное и безопасное взаимодействие с сетью.

Одной из основных задач инвертора является постоянный мониторинг параметров сети, таких как напряжение и частота, и соответственно реагирование на их изменения, а если значения этих параметров выходят за пределы допустимого диапазона - отключите инвертор от сети. Одним из наиболее распространенных вопросов от будущих владельцев фотоэлектрических систем является возможность работы инвертора в случае отключения питания со стороны оператора энергосистемы, т.е. автономная работа инвертора. Это возможно для некоторых моделей инверторов (например, Fronius Symo Hybrid), но требует дополнительных устройств, отделяющих солнечную установку от электросети за пределами здания, чтобы инвертор не представлял угрозы, например, командам, работающим над устранением сбоев сети.

Инвертор Fronius прикреплен непосредственно к основанию модуля.

Классификация инверторов

Инверторы можно разделить по нескольким основным критериям и параметрам. Первый - это внутренний трансформатор, поэтому его можно разделить на инверторы с трансформатором и без встроенного трансформатора. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между постоянным входным напряжением и энергосистемой, поэтому он подходит для использования с тонкопленочными модулями (как правило, они требуют заземления одного из полюсов). Самые популярные модели на рынке сегодня - это семейство инверторов Fronius Galvo. Однако с распространением поли- и монокристаллических модулей в настоящее время можно встретить в основном решения инверторов, в которых трансформатор не используется. Это может увеличить цену инвертора из-за использования более совершенных систем защиты, но в конечном итоге приводит к большей эффективности инвертора с меньшим весом и габаритами.

Следующий параметр - это количество фаз, к которым подключается инвертор. Низкая мощность (до нескольких киловатт) возникает в однофазной версии, затем подключение к сети осуществляется с помощью трех проводов: L, N и PE. Примером таких инверторов является семейство Fronius Primo. Для более высоких мощностей используются трехфазные инверторы и пять линий подключены к сети: L1, L2, L3, N и PE. Здесь ведущей линейкой продуктов является семейство Fronius Symo. Но даже трехфазные инверторы малой мощности имеют много преимуществ по сравнению с однофазными аналогами: они равномерно вводят энергию в каждую фазу, что соответствует идее равномерного распределения нагрузок в здании между фазами. Кроме того, они значительно ограничивают значение тока в каждой фазе, что влияет на стабильность локальной сети. Например: если инвертор 5 кВ (5 кВА), подключенный к одной фазе, может генерировать ток до 21, 7 А, то эквивалентный трехфазный инвертор будет вводить не более 7, 2 А в каждую фазу, что напрямую приведет к меньшим колебаниям напряжения в сети, чем ниже сечения проводников и т. д.

Трехфазный инвертор без трансформатора до 8, 2 кВт.

КПД инвертора

Следующим параметром является КПД инвертора (η), выраженный как отношение эффективной выходной электрической мощности переменного тока инвертора к входной электрической мощности постоянного тока, и его нормализованной формы (эффективность по европейскому стандарту также известна как европейский взвешенный КПД). Эффективность фотоэлектрического устройства, в данном случае инвертора, определяется по формуле:

η = P выходная мощность переменного тока / P входная мощность постоянного тока

Однако важность максимальной эффективности или весового инвертора часто переоценивают. Конечно, важно, чтобы эти параметры были как можно выше. Однако КПД инвертора - это не единичное значение, оно зависит от значения входного напряжения или значения входной мощности (красная линия на рис. 2).

Инвертор редко будет работать с максимальной эффективностью, поэтому на конечные выходы энергии влияют многие другие параметры, например качество и скорость адаптации устройства MPPT. Выбирая инвертор с КПД на 0, 2%, мы не можем гарантировать более высокую урожайность.

График эффективности инвертора зависит от входной мощности и напряжения.

С охлаждением или без?

Каждое электронное устройство, которое преобразует энергию, генерирует некоторые потери, которые выделяются в виде тепла, то есть при нормальной работе инвертор просто нагревается. Решения, в которых инвертор охлаждается только естественной конвекцией воздуха, могут считаться более выгодными из-за отсутствия механического элемента, которым является вентилятор. Опытные производители инверторов, однако, решили использовать принудительный, обычно плавно регулируемый поток воздуха: электронные компоненты, которые должным образом охлаждены, имеют лучшие условия работы и, следовательно, более длительный срок службы.

Что делает MPPT?

Отдельные модули имеют слишком низкие значения напряжения и мощности, чтобы успешно питать обычные инверторы. Поэтому модули соединяются последовательно в строки, что позволяет суммировать значения напряжения отдельных модулей и сопоставлять их с типом инвертора. Текущее значение для всех модулей - для последовательного соединения - одинаково.

Согласно основным принципам проектирования фотоэлектрических установок все модули, образующие цепь, должны быть идентичными. Это означает, что они должны быть не только одного производителя, иметь одинаковый тип и иметь одинаковую номинальную мощность, но также должны быть расположены одинаково, установлены, наклонены к солнцу и установлены под одинаковым азимутом (то есть на одном и том же уклоне крыши), MPPT (Maximum Power Point Tracker) - это продвинутая система для отслеживания максимальной мощности фотоэлектрических модулей, которая может увеличить количество энергии, получаемой до нескольких процентов. Все современные инверторы имеют по крайней мере одну такую систему, поэтому стоит знать, для чего она используется. Солнечные модули не имеют фиксированной точки максимальной мощности (MPP). Он варьируется в зависимости от интенсивности излучения и температуры, потому что форма так называемой вольт-амперные характеристики. Задача системы MPPT состоит в том, чтобы отслеживать эту точку и как можно скорее адаптироваться к ее новому значению. Самые передовые системы MPP могут искать глобальную точку максимальной мощности для цепочки частично затененных модулей, предлагая на несколько процентов больше энергии. Эти алгоритмы имеют разные названия в зависимости от производителя инвертора, например, Dynamic Peak Manager для инверторов Fronius. На самом деле, точность и скорость системы MPPT гарантируют высочайший выход энергии, намного превышающий эффективность инвертора, поэтому эта система так важна.

И какова цель использования двух устройств MPPT в одном инверторе? Хорошо, если по какой-либо причине невозможно подключить идентичные цепи к входу инвертора, например, количество модулей в цепях различно или модули расположены на разных скатах крыши, то каждая из таких цепей может быть подключена к отдельному устройству MPPT.

СМ .: Фотоэлектрические элементы с совместным финансированием - это выгодно?

Мы подбираем модули для инвертора или модульного инвертора …

Часто можно встретить разные мнения о взаимосвязи между мощностью модулей и номинальной мощностью инверторов. Чтобы проанализировать эти случаи, давайте введем определение коэффициента инвертора (IR). Формула для расчета этого коэффициента может быть записана:

Коэффициент мощности инфракрасного преобразователя = полевая мощность модуля (Вт р ) * КПД преобразователя (%) / максимальная мощность переменного тока преобразователя (Вт)

Здесь возможны три варианта:

- ИК <100%, недогруженный инвертор,

- IR = 100%, инвертор загружен с номинальной мощностью,

- IR> 100%, инвертор перегружен на стороне постоянного тока,

т.е. когда номинальная мощность модулей меньше, равна или больше номинальной мощности инвертора, соответственно.

Для широты Польши и Центральной Европы предполагается, что значение IR должно находиться в диапазоне от 80 до 125%, тогда как точный диапазон рассчитывается в зависимости от конкретных данных конкретной фотоэлектрической установки. Оптимальное значение зависит в основном от расположения, типа и ориентации солнечных модулей и от того, как они подключены к инвертору.

Однако почему значение, рекомендованное конструкторами, является верхним пределом, т. Е. Когда мощность модуля, например, на 25% выше номинальной мощности инвертора? Этот подход на первый взгляд противоречит принципу, при котором системы обработки энергии от генераторов проектируются с превышением их номинальной мощности, т. Е. Должен ли он иметь IR <100%?

Солнечные установки спроектированы совершенно по-другому. Если на широте Польши фотоэлектрические модули вырабатывают энергию с номинальной мощностью всего лишь несколько десятков или нескольких десятков часов в год, то в другие периоды мощность, которую они достигают, значительно ниже. Следовательно, если мощность модулей равна мощности инвертора, то большую часть времени он будет работать не с номинальной мощностью, а с меньшей. Это напрямую приводит к достигнутой эффективности преобразования. Этот эффект будет еще более заметен, когда мощность модуля меньше номинальной мощности инвертора (ИК <100%).

Однако что происходит, когда мощность модулей превышает номинальную мощность инвертора и погодные условия благоприятны для генерации энергии? Инвертор не будет обрабатывать больше энергии, чем его максимальная мощность, и его избыток не будет приниматься от модулей (выходная мощность будет ограничена). Статистически, однако, более выгодно производить оптимальную энергию в течение большей части года, чем ограничения на преобразование энергии в отдельные дни или даже часы.

При расчете каждого варианта выбора разного количества фотоэлектрических модулей для инвертора одинаковой мощности будут получены самые высокие выходы энергии для наибольшего количества модулей (см. Табл. 1). Финансовый аспект не менее важен. В каждом из вариантов инвертор представляет собой одинаковую стоимость, что означает, что вариант IR> 100% является просто наиболее экономически оправданным.

Табл. 1. Сравнение разных вариантов выбора модуля для инвертора *

вариантИК <100%ИК = 100%ИК = 100%ИК> 100%
3, 0 кВт инверторнедозагруженныйноминальноперегруженныйнапример, Symo 3.0-3-S
Количество модулей91113
Номинальная мощность 1 модуля280280280(p)
Максимальная мощность фотоэлектрических модулей на стороне постоянного тока2, 523, 083, 64(Втп)
Максимальная мощность на стороне переменного тока3.03.03.0(ВА)
инфракрасный82%100%119%
Коэффициент потерь из-за несоответствия0%0%0, 3%
Годовой выход энергии (по оценкам)2 5673 1673 759(Втч)
Выходы постоянного тока1 018, 91 028, 21 032, 8(Втч / кВтп)
Стоимость модулей7 2008 80010 400PLN
Стоимость строительства и монтажа1 8002 2002 600PLN
Стоимость инвертора4 0004 0004 000PLN
вместе13 00015 00017 000PLN
Стоимость установки 1 кВт (DC)5 1584 8704 670PLN / кВтп
Стоимость получения 1 кВтч за 1 год0, 5060, 4740, 452PLN

* все примерные цены

Установка безопасности

Правильный выбор защиты постоянного и переменного тока и защиты от перенапряжения является одним из наиболее важных этапов процесса проектирования установки и должен быть поручен человеку, профессионально вовлеченному в проектирование, который обладает соответствующими знаниями и полномочиями. Однако следует предостеречь от неправильно понятой экономии: предложения по строительству солнечной фермы без элементов безопасности, очевидно, будут дешевле на момент покупки, но в перспективе 20-25 лет эксплуатация электростанции может подвергнуть владельца незапланированным финансовым потерям.

Мониторинг установки PV - почему это так важно?

Мониторинг и управление фотоэлектрическими системами необходимы не только для их надежной работы или для информирования о необычных ситуациях, но, прежде всего, для достижения максимальной эффективности такой системы.

Самый простой способ контролировать инвертор - это прочитать значения на дисплее (обычно на ЖК-дисплее), который является частью почти каждого инвертора на рынке. Для более сложного мониторинга, включая запись входных и выходных параметров инвертора (включая мощность, напряжение и ток), рекомендуется использовать передовые системы, называемые Datamanagers . Данные в таких системах могут быть зарегистрированы, сохранены и представлены специализированным программным обеспечением, доступным в форме специального веб-сайта. Проводное соединение Ethernet или беспроводное соединение Wi-Fi все чаще предлагаются в качестве стандартного инверторного оборудования, и Fronius лидирует в этой области. С подключением к Интернету мы можем удаленно анализировать эти данные на постоянной основе, а при необходимости архивировать и контролировать работу установки в течение более длительного периода времени. Благодаря этому на специальном веб-сайте, доступном владельцу установки, мы можем анализировать ежедневные, ежемесячные или годовые профили производства энергии и создавать соответствующие отчеты. Особенно интересным является использование дополнительной измерительной системы (Fronius Smart Meter), которая, измеряя энергопотребление приемников, установленных в здании, позволяет сравнивать производственный профиль в солнечной установке с профилем энергопотребления здания. Это позволяет легко рассчитать степень использования энергии для собственных нужд, а также финансовые выгоды от установки солнечной электростанции. Другой популярной особенностью является представление других данных, связанных с производством энергии на фотоэлектрических электростанциях, включая, например, снижение выбросов CO 2 .

Мониторинг также важен с точки зрения текущего обслуживания и обслуживания. Любое тревожное событие может быть немедленно сообщено лицу, ответственному за правильную работу установки, так что любые нарушения в работе электростанции могут быть немедленно обнаружены и - при необходимости - устранены. Здесь желательно время и точность, потому что каждый день, когда завод отключается от работы, это означает ощутимые потери для инвестора.

На портале Solar.Web на основе примеров общедоступных установок вы можете узнать обо всех преимуществах мониторинга.

Пример мониторинга установки на Solar.Web (http://www.solarweb.com)

оптимизаторы

Время от времени вы можете найти предложения для солнечных систем из так называемых Оптимизаторы (анг. Оптимизаторы). К сожалению, существовало мнение, что они могут быть решением любых проблем на установке, в основном состоящих из ее затенения. Вопреки распространенному мнению, оптимизаторы не способны изогнуть законы физики: затененная установка всегда будет производить меньше энергии, чем эквивалентная - не затененная. Однако существуют приложения, в которых оптимизаторы могут показать свои преимущества, и примером могут служить крыши, которые имеют сложную конструкцию и состоят из дюжины или около того небольших, ориентированных на разные стороны света, склонов (например, башни). Установщики фотоэлектрических систем будут все чаще сталкиваться с различными трудностями - наряду с распространением солнечных ферм будут постепенно застраиваться крыши с идеальным расположением и без затенения. Поэтому будут рассмотрены крыши с различной ориентацией или частичным затенением, и такие установки должны быть подвергнуты критическому анализу. Поэтому, по мнению автора, солнечные модули будут интеллектуальными в будущем. Но существующие решения, например в форме закрытых решений, заставляющие использовать оптимизаторы и инверторы одного и того же производителя, будут заменены более универсальными, открытыми решениями, например, в форме фотоэлектрических модулей, которые оптимизаторы будут интегрировать на стадии производства.

Инвертор: сервис

Последним важным элементом, который следует учитывать при выборе производителя инвертора, является местная поддержка и обслуживание, а также наличие сертификатов и документации на польском языке. Конечно, мы не хотим, чтобы кто-либо лично проверял качество технического обслуживания производителя, но ссылаясь на автомобильный рынок: кто-нибудь купит автомобиль, ближайший сервис которого находится на другом континенте?

Как выбрать инвертор: резюме

При выборе производителя и типа инвертора, помимо цены, следует обратить внимание на не менее важные элементы:

  • быстрый поиск и обслуживание точки максимальной мощности MPP,
  • высокая эффективность, особенно при частичной нагрузке,
  • высокая надежность
  • высокая степень защиты, мин. IP65, благодаря прочному корпусу,
  • большой диапазон рабочих температур (от -25 ° С до + 60 ° С),
  • легкость, скорость и удобство монтажа, а значит - сервис,
  • простое управление работой устройства с помощью удаленного мониторинга, детального мониторинга устройства, диагностики неисправностей,
  • соблюдение применимых стандартов и правил,
  • полная документация доступна на польском языке,
  • местный сервис на даче.

Помогите развитию сайта, поделившись статьей с друзьями!

Категория:

Электричество