ИНВЕРТОРИ ЗА МРЕЖОВО СВЪРЗАНИ И АВТОНОМНИ PV СИСТЕМИ

ИНВЕРТОРИ ЗА МРЕЖОВО СВЪРЗАНИ И АВТОНОМНИ PV СИСТЕМИ
Видове, характеристики, оразмеряване и инсталация

Инверторите са важен елемент от електрическата част на всяка фотоволтаична централа. Задачата им е да преобразуват постояннотоковата електроенергия, произведена от соларния генератор в променливотокова и да подадат максимално възможната мощност към мрежата. Ефективността на фотоволтаичната система до голяма степен зависи от функционалните характеристики на инвертора. Поради тази причина е необходим прецизен подбор на подходящия инвертор за всяка отделна инсталация.

Изборът се базира на вида фотоволтаична инсталация, коефициентa на полезно действие на инвертора и неговите работни характеристики. Определящ фактор е и степента на надеждност на уреда, тъй като само безотказно работещият инвертор може да направи едва фотоволтаична централа наистина рентабилна.

Мрежово свързани инвертори
Основното предназначение на мрежово свързаните инвертори е преобразуването на постояннотоковата електроенергия, постъпваща от фотоволтаичната система в променливотокова, с подходящо за мрежата напрежение, честота и фаза. Сред останалите им функции е максимизиране на производителността на фотоволтаиците чрез проследяване на максималната работна точка в променливите условия, в които работят те (различна слънчева радиация и температура на модула през отделните части на деня), както и осигуряването на безопасно функциониране на системата.
Сред техническите изисквания към мрежово-свързаните инвертори са генериране на чисто синусоидално напрежение, синхронизирано със синусоидалното напрежение на мрежата, висока ефективност при пълно или частично натоварване, визуално изобразяване на производителността на фотоволтаиците и др.

Видове инвертори
Инверторите се разделят основно на стрингови (String Inverters) и централни (Central Inverters). При стринговите инвертори към един инвертор се свързва само един стринг. Така отделните стрингове могат да бъдат конфигурирани с различни електрически параметри – мощност, ток и напрежение. Също така наличието на частично засенчване не се отразява на добива на цялата соларна система, а само на отделни стрингове.
Когато енергията на една фотоволтаична система се преобразува само от един инвертор, то той се нарича централен. Използването му в соларни инсталации е целесъобразно, само когато те не се засенчват частично от други обекти, всички стрингове са електрически еднакви и имат еднакъв наклон и изложение. Ако тези условия са изпълнени, централните инвертори са по- ефективното и икономически изгодно решение. Недостатък се явява, че при евентуална повреда на инвертора се прекъсва подаването на ток към мрежата на цялата фотоволтаична централа.

Централни инвертори
Централните инвертори най-често обслужват инсталации с мощност по-голяма от 5 kW. Сред основните им предимства специалистите посочват възможността за висока производителност, солидната конструкция и лесния монтаж. Подходящи са за случаите, в които фотоволтаичната централа е под равномерна слънчева радиация, няма засенчване, всички модули са ориентирани в една и съща посока и имат еднакви електрически характеристики.
Както вече бе споменато, при този тип монтаж всички фотоволтаични модули в системата са свързани към един единствен инвертор. Обикновено групата се състои от няколко стринга, свързани заедно в съединителна кутия, преди да бъдат вързани към инвертора. В случай че стрингове с модули с различни мощности са свързани паралелно в главната съединителна кутия, то те ще произвеждат едно напрежение и ток. Ако се използва еднострингов инвертор, то той ще измери общото напрежение и произведения ток от групата и ще проследи точката на максимална мощност на групата, но няма да направи разлика между отделните стрингове с различна максимална мощност. Ето защо в някои случаи се налага използването на многострингови инвертори, за да се повишава ефективността на съоръжението.

Едно- и мултистрингови инвертори
Едностринговите инвертори се свързват с един стринг от последователно свързани модули. Всеки стринг разполага със свой собствен инвертор. Мощността им варира от 0,7 kW до 15 kW. Подходящи са при фотоволтаични инсталации, при които има частично засенчване или стринговете са с различни разположения. Този тип инвертори не трябва да бъдат инсталирани на централно място и нямат нужда от съединителна кутия. Могат да бъдат инсталирани в близост до стринговете, като така се намалява дължината на кабелите за постоянен ток. Всеки стринг трябва да се състои от модули с приблизително еднакви характеристики, мощностни толеранси и да бъде изложен на равномерна соларна радиация.
Мултистринговите инвертори комбинират концепцията на еднострингов инвертор и централен инвертор. От страна на фотоволтаичната група те се състоят от няколко еднострингови инвертора, а от страна на мрежата са като централни инвертори. Прилагат се в случаи, в които фотоволтаичните модули в инсталацията са различен вид, нямат еднаква ориентация и наклон или се наблюдава засенчване. Мултистринговите инвертори предлагат възможността всеки инвертор да бъде свързан към два или три стринга, като всеки от тях може да бъде с различна ориентация, наклон, мощност или мощностен толеранс. Освен това един единствен инвертор може да се използва с различни стрингове, което е икономически по-изгодно в сравнение с инсталацията на няколко еднострингови инвертора. Допълнително предимство се явява фактът, че работата на всеки отделен стринг се оптимизира чрез отделно проследяващо устройство за точката на максимална мощност.
Освен едно- и мултистрингови инвертори съществуват и по-малки инвертори за единични модули и модулни двойки. Предназначени са за по-малки инсталации и са най-подходящи за модули с различни мощностни толеранси. Така всеки модул или двойка модули има свой собствен инвертор, който е оптимално съвместим с неговите характеристики и спецификации. Инверторът може да бъде прикрепен към модула или фабрично монтиран в свързващата кутия.

Последователно и паралелно свързване на модулите
Както вече бе подчертано, при присъединените към мрежата системи модулите обикновено са свързани последователно в стрингове. Основното правило при този вид свързване е сборът от максималните напрежения от всички модули в стринга да бъде по-ниско от максимално допустимото входящо напрежение на инвертора. За да се предотвратят несъответствия в стринговете, ако са налице значителни разлики в електрическите характеристики на модулите или за да се постигне допустимото за инвертора входно напрежение, модулите могат да бъдат свързани в паралел.
Когато модулите са свързани последователно, изходящият ток от стринга е този на модула с най-малък ток, докато генерираното напрежение представлява сума от напреженията на всички модули в стринга. Когато модулите са свързани паралелно, общото напрежение е напрежението на един модул, а токът е сумата от всички токове на модулите.

Взаимосвързани инвертори
В случаите когато към фотоволтаичната инсталация са включени няколко инвертора, е удачно стринговете на група да могат да бъдат превключвани последователно. Причината е, че при намалено натоварване, например при изгряване на слънцето, електрическата мрежа се захранва не от всички инвертори едновременно, а само от един. Когато слънчевата радиация достигне нива, при които един инвертор работи с пълен капацитет се включва друг инвертор. В момента, в който и той достигне пълната си ефективност, се включва следващият и така, докато всички инвертори бъдат въведени в работен режим. По аналогичен начин, когато слънчевото греене намалее привечер, инверторите се изключват, докато остане само един работещ. За да може да се осъществи тази последователност, инверторите трябва да бъдат свързани заедно и да могат да комуникират един с друг. Този вид свързване, също така, оказва влияние върху експлоатационния срок на инверторите, тъй като те не се използват през цялото време и повишава цялостната ефективност на фотоволтаичната инсталация. Допълнителните разходи за инверторното превключване са особено оправдани при по-големите инсталации, в които малък процент увеличаване на мощностите води до значителни изменения в производителността.

Оптимална мощност на инвертора
Мощността на инвертора се определя от пиковата мощност на конкретната фотоволтаична група.Тя трябва да бъде по-голяма от 90% от пиковата мощност на панелите. Тоест, за 10 kWp група е препоръчително използването на инвертор с мощност 9 – 10 kW. Ако мощността на инвертора е с повече от 10% по-малка, добивът на енергия ще бъде намален, а експлоатационният му срок – съкратен. Изключения се допускат в случаите, когато фотоволтаичната инсталация няма да достигне оптимална работа, поради неоптимално разположение или наклон.
При никакви обстоятелства, обаче, максималният ток и напрежение на фотоволтаичните модули не трябва да превишават допустимите нива на входните напрежения и тока на инвертора, тъй като това ще го повреди. Когато инверторът е претоварен, той намалява своята мощност и не е в състояние да обработва пълната отработена мощност на фотоволтаичната група.
Също така е препоръчително диапазонът на напрежение, в който инверторът ще следи точката на максимална мощност на една фотоволтаична група, да съответства на работните напрежения на групата. Избраният инвертор трябва да е в състояние да издържи на максималните напрежение и ток на цялата група.

Оразмеряване на инверторите
При избора на подходящ инвертор за дадена фотоволтаична група се взимат под внимание характеристиките му – във входящата и изходящата страна. Към входящата или постояннотоковата страна инверторът трябва да има DC номинална мощност и максимална входяща DC мощност; DC номиналeн ток и максимален входящ DC ток; DC номинално напрежение и максимално входящо DC напрежение; обхват на напрежение, в който се следи точката на максимална и минимална мощност, необходима преди инвертора да започне да захранва електрическата мрежа.
От променливотоковата, тоест изходящата страна на инвертора към мрежата, изискванията са АС номинална изходна мощност; АС номинален изходен ток и АС максимален изходен ток; ефективност на преобразуване при различно натоварване – при 5%, 10%, 20%, 30%, 50%, 100% и 110%.
Нивата на ефективност при пълно натоварване, посочени от производителите на инвертори, не са достатъчни за целите на проектирането на фотоволтаичните системи, тъй като за голяма част от експлоатационния цикъл инверторите не работят при пълно натоварване. В тези случаи е удачно да се използва Европейският стандарт за ефективност, който предлага методика за сравняване ефективността на различни видове инвертори, като взема предвид продължителността от време, при която инверторът се очаква да работи при определено процентно натоварване.

Инсталация и свързване на мрежови инвертори
С цел намаляване дължината на захранващите кабели е удачно инверторът да се инсталира колкото се може по-близо до фотоволтаичните модули. Местоположението му трябва да бъде избрано така, че да не се нагорещява прекалено през лятото, тъй като при температури над 70 °С повечето инвертори започват да регулират производителността на фотоволтаичните модули надолу с цел собствена защита. Поради тази причина, ако не е възможно да се избере сенчесто място, препоръчително е да се използва инвертор с принудително охлаждане. При избора на местоположение за инвертора е добре да се избягват места с потенциални източници на влага и прах.
При свързване на инверторите към мрежата трябва да се спазват някои основни изисквания. Сечението на АС кабела от инвертора до точката, в която той е свързан към мрежата трябва да бъде избрано за изходния АС ток на инвертора и защитен чрез подходящо оразмерен предпазител или автоматичен прекъсвач. Освен това, сечението на кабела трябва да е съобразено с пада на напрежение в него. Необходимо е да се инсталира и АС прекъсвач, който да позволи инверторът да бъде изключван от мрежата за поддръжка и ремонт.

 

Други публикации в новини

Какво се случва ако някоя от тръбите на колектора се счупи?
Колко време ще отнеме да се възстанови инвестицията ми?
Как работят слънчевите колектори?
Работят ли вакуумно-тръбните колектори и при минусови температури?
Могат ли слънчевите колектори да се монтират на равна повърхност?
Какво е пропилен-гликол?
Кое е по-добре да изберем соларна помпена станция или помпа и контролер?
Често задавани върпоси соларни панели
САМО НА ПОКРИВА ЛИ СЕ СЛАГАТ КОЛЕКТОРИТЕ ИЛИ МОЖЕ И НА ТЕРАСА?
Какво се случва, ако се счупи една от слънчевите тръби ? 

Защо използваме слънчева топлинна енергия за климатизация на сгради и има ли проложения в охлаждането?
Избор на подходящ размер слънчева система

обратно в категорията
обратно в началото

 

към началото