Сонячний інвертор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Внутрішній вигляд сонячного інвертора. Зверніть увагу на багато великих конденсаторів (сині циліндри), які використовуються для покращення вихідної форми сигналу.
Analog Voltage Transformer Copper Coil
Мідна котушка трансформатора сонячного інвертора. Майже всі сучасні інвертори безтрансформаторні.

Сонячний інвертор - це тип електричного перетворювача, який перетворює вихідний змінний постійний струм (DC) фотоелектричної сонячної панелі в змінний струм (AC) певної частоти та напруги, який може подаватися в комунальну електричну мережу або використовується локальною електромережею. Це критично важливий елемент у сонячній електростанцій, який дозволяє використовувати звичайне обладнання, що працює від змінного струму, у поєднанні із сонячними панелями та(або) акумуляторами на постійному струмі. Інвертори сонячної електростанції мають спеціальні функції, пристосовані для використання з сонячними панелями, включаючи відстеження точки максимальної потужності та автоматичне вимикання при зникненні мережі .

Спрощена схема приватної сонячної електростанції, підключеної до мережі [1]

Класифікація[ред. | ред. код]

Сонячні інвертори можна класифікувати на три типи:

  1. Автономні інвертори, що використовуються в ізольованих системах, де інвертор використовує енергію постійного струму від акумуляторів, заряджених сонячними панелями. Багато автономних інверторів також мають вбудовані зарядні пристрої для додаткової зарядки батареї від джерела змінного струму, якщо такі є. Зазвичай вони жодним чином не взаємодіють з мережею Обленерго, і як такі, вони не повинні мати захист від зникнення мережі.
  2. Мережеві інвертори, які синхронізуються із зовнішньою мережею по фазі та синусоїді струму, який постачається в мережу . З міркувань безпеки мережеві інвертори обов'язково вимикаються при втраті електропостачання. Вони не забезпечують резервне живлення під час відключення лінії Обленерго. Використовуються в мережевих сонячних електростанціях.
  3. Гібридні інвертори керують фотоелектричною системою, акумуляторною батареєю та зовнішньою мережею, об'єднуючи всі ці елементи через себе. Ці сучасні універсальні системи, як правило, дуже універсальні і можуть використовуватися для мережевих, автономних або резервних програм, але їх основною функцією є використання енергії на власні потреби з можливим використанням акумуляторів.

Відстеження точки максимальної потужності (MPPT)[ред. | ред. код]

Сонячні інвертори використовують відстеження точки максимальної потужності (MPPT)[2], щоб отримати максимально можливу потужність від PV-масиву. Сонячні фотоелементи мають складний взаємозв'язок між сонячним опроміненням, температурою та загальним опором, що створює нелінійну ефективність генерації, відому як ВАХ (I-V curve) . Метою системи MPPT є підбір вихідних даних сонячних фотоелементів та визначення опору (навантаження) для отримання максимальної потужності для будь-яких заданих умов навколишнього середовища[3].

Коефіцієнт заповнення, більш відомий під абревіатурою FF, є параметром, який разом із напругою розімкнутого контуру (V oc ) та струмом короткого замикання (I sc ) панелі визначає максимальну потужність сонячної батареї. Коефіцієнт заповнення визначається як відношення максимальної потужності від сонячної батареї до добутку V oc та I sc [4] .

Сонячні мікроінвертори[ред. | ред. код]

Сонячний мікроінвертор в процесі встановлення. Провід заземлення прикріплений до вушка, а конектори постійного струму панелі - до роз'ємів праворуч унизу. .

Сонячний мікроінвертор - це інвертор, призначений для роботи з однією або двома сонячними панелями. Мікроінвертор перетворює вихідний постійний струм з кожної панелі в змінний. Його конструкція дозволяє паралельно підключати декілька незалежних блоків модульним способом.

До переваг мікроінвертора належать оптимізація потужності однієї панелі, незалежна робота кожної панелі, можливість поступового масштабування СЕС.

До недоліків, в першу чергу, слід віднести набагато вищу вартість такого рішення, та збільшену пожежну небезпеку.

Дослідження 2011 року в Аппалачському державному університеті повідомляє, що мікроінвертори згенерували приблизно на 20% більше потужності в незатінених умовах та на 27% більше в затінених умовах порівняно з стрінговим інвертором. В обох установках були використані однакові сонячні панелі.[5]

Але, з покращенням якості та автоматизацією виробництва сонячних панелей, розбіжності у їх ВАХ характеристиках стали значно менші, і доцільність використання мікроінверторів в незатінених умовах є спірною.

Зазвичай мікроінвертори використовують на дахових СЕС, де є багато різних кутів та затінень.

Мережеві сонячні інвертори[ред. | ред. код]

Головна роль мережевих або синхронних інверторів або просто мережевого інвертора полягає у синхронізації генерації по фазі, напрузі та частоті із зовнішньою електромережою . Мережеві сонячні інвертори розроблені для швидкого відключення від мережі, якщо зовнішня мережа не працює і в ній відсутня напруга або зафіксовані інші, критично важливі помилки. Це вимога ПУЕ, яке гарантує, що у випадку відключення електроенергії, інвертор автоматично та миттєво вимкнеться, щоб запобігти генерації енергією та не нанести шкоди будь-яким робітникам, яких направляють на виправлення електромережі .

Інвертори, які сьогодні доступні на ринку, використовують різні технології. Інвертори можуть використовувати нові високочастотні трансформатори, звичайні низькочастотні трансформатори або взагалі бути безтрансформатрними. Замість перетворення постійного струму безпосередньо в 230 вольт змінного струму, високочастотні трансформатори використовують комп'ютеризований багатоступеневий процес, який передбачає перетворення потужності у високочастотний змінний струм, а потім назад у постійний, який у кінцевому результаті знову перетворюється у змінний струм.

Історично склалося занепокоєння щодо того, щоб безтрансформаторні інвертори приєднувались до комунальної мережі. Побоювання пов'язані з тим, що між ланцюгами постійного та змінного струму відсутня гальванічна розв'язка, що може сприяти, при несправностях, пробою постійного струму на сторону змінного струму. Починаючи з 2005 року, дозволяється використовувати безтрансформаторні (або не гальванічно-розв'язані) інвертори. VDE 0126-1-1 та IEC 6210 також були змінені, щоб дозволити та визначити механізми безпеки, необхідні для таких систем. В сучасних інверторах є багато ступеней захисту, які дозволяють захистити як саму сонячну станцію, так і зовнішню мережу.

Всі мережеві сонячні інвертори призначені для підключення до зовнішньої електромережі, і вони не працюватимуть, поки зовнішня мережа буде відсутня.

Ринок[ред. | ред. код]

Технології досягнення ефективності перетворення постійного струму у змінний та якість синусоїди з кожним роком покращуються, частка лінійних сонячних інверторів досягла 98,5 відсотків. Лінійні інвертори широко використовуються в житлових та комерційних фотоелектричних системах, оскільки дозволяють об'єднувати великі масиви однонаправлених сонячних панелей які мають однакову силу струму та ступінь затемнення. Мікроінвертори, які дозволяють варіювати направленість і більше цікаві радше для ринку мікрогенерації[en] займають лише до 2-х відсотків.[6]

Починаючи з 2015 р, коли в Україні було прийнято закони щодо Зеленого Тарифу, почався розвиток сонячної енергетики. Будуються як великі промислові СЕС, так і велика кількість приватних СЕС.

Перші інвертори, які завозились до України для будівництва приватних СЕС, зазвичай були Європейського виробництва.

На даний момент, найпопулярнішими в Україні є наступні інвертори[7]

  1. Huawei
  2. Solis
  3. Fronius
  4. SolarEdge

Див. також[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

  1. Solar Cells and their Applications Second Edition, Lewis Fraas, Larry Partain, Wiley, 2010, ISBN 978-0-470-44633-1, Section10.2.
  2. "Invert your thinking: Squeezing more power out of your solar panels". 
  3. Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques. 
  4. Organic Solar Cells: An Overview Focusing on Active Layer Morphology. 
  5. A Side-by-Side Comparison of Micro and Central Inverters in Shaded and Unshaded Conditions. 
  6. PHOTOVOLTAICS REPORT (en). 
  7. Найкращі інвертори для сонячних панелей у 2021 році - GreenPowerTalk Blog (uk). 2021-01-05. Процитовано 2021-02-17.