Solárna integrácia: Základy invertorov a sieťových služieb

2022-09-03

ČO SÚ INVERTORY?

Invertor je jedným z najdôležitejších zariadení v systéme solárnej energie. Je to zariadenie, ktoré premieňa elektrinu jednosmerného prúdu (DC), ktorú generuje solárny panel, na elektrinu striedavého prúdu (AC), ktorú využíva elektrická sieť. V jednosmernom prúde sa elektrina udržiava na konštantnom napätí v jednom smere. V AC prúdi elektrina v obvode oboma smermi, keď sa napätie mení z kladného na záporné. Invertory sú len jedným príkladom triedy zariadení tzvvýkonovej elektroniky that regulate the flow of electrical power.

Invertor v zásade vykonáva konverziu jednosmerného prúdu na striedavý prúd veľmi rýchlym prepínaním smeru vstupu jednosmerného prúdu tam a späť. Výsledkom je, že jednosmerný vstup sa stane výstupom striedavého prúdu. Okrem toho je možné použiť filtre a inú elektroniku na výrobu napätia, ktoré sa mení ako čistá, opakujúca sa sínusová vlna, ktorá sa môže vstreknúť do elektrickej siete. Sínusová vlna je tvar alebo vzor, ​​ktorý napätie vytvára v priebehu času, a je to vzor výkonu, ktorý môže sieť použiť bez poškodenia elektrického zariadenia, ktoré je skonštruované tak, aby fungovalo pri určitých frekvenciách a napätiach.

Prvé meniče vznikli v 19. storočí a boli mechanické. Napríklad rotujúci motor by sa použil na nepretržitú zmenu, či bol zdroj jednosmerného prúdu pripojený dopredu alebo dozadu. Dnes vyrábame elektrické spínače z tranzistorov, polovodičových zariadení bez pohyblivých častí. Tranzistory sú vyrobené z polovodičových materiálov, ako je kremík alebo arzenid gália. Riadia tok elektriny v reakcii na vonkajšie elektrické signály.

Ak máte solárny systém v domácnosti, váš invertor pravdepodobne vykonáva niekoľko funkcií. Okrem premeny slnečnej energie na striedavý prúd dokáže monitorovať systém a poskytovať portál na komunikáciu s počítačovými sieťami. Systémy na ukladanie batérií Solar-plus™ sa spoliehajú na pokročilé invertory, ktoré v prípade výpadkov fungujú bez akejkoľvek podpory zo strany siete, ak sú na to navrhnuté.




K SIETI NA BÁZE INVERTORA

Historicky sa elektrická energia vyrábala prevažne spaľovaním paliva a vytváraním pary, ktorá potom roztáča turbínový generátor, ktorý vytvára elektrinu. Pohyb týchto generátorov vytvára striedavý prúd, keď sa zariadenie otáča, čím sa nastavuje aj frekvencia alebo počet opakovaní sínusovej vlny. Frekvencia napájania je dôležitým ukazovateľom na monitorovanie stavu elektrickej siete. Ak je napríklad príliš veľká záťaž – príliš veľa zariadení spotrebúvajúcich energiu – energia sa zo siete odoberá rýchlejšie, ako sa dá dodať. V dôsledku toho sa turbíny spomalia a frekvencia striedavého prúdu sa zníži. Pretože turbíny sú masívne rotujúce objekty, odolávajú zmenám frekvencie, rovnako ako všetky objekty odolávajú zmenám vo svojom pohybe, čo je vlastnosť známa ako zotrvačnosť.

S pribúdajúcimi solárnymi systémami do siete sa k sieti pripája viac invertorov ako kedykoľvek predtým. Výroba na báze invertora môže produkovať energiu pri akejkoľvek frekvencii a nemá rovnaké inerciálne vlastnosti ako výroba na báze pary, pretože nie je zapojená žiadna turbína. V dôsledku toho si prechod na elektrickú sieť s viacerými invertormi vyžaduje vybudovanie inteligentnejších invertorov, ktoré dokážu reagovať na zmeny frekvencie a iné poruchy, ku ktorým dochádza počas prevádzky siete, a pomáhajú stabilizovať sieť proti týmto poruchám.

SIEŤOVÉ SLUŽBY A INVERTORY

Prevádzkovatelia siete riadia dodávku elektriny a dopyt v elektrickom systéme poskytovaním množstva sieťových služieb. Sieťové služby sú činnosti, ktoré prevádzkovatelia sietí vykonávajú na udržanie rovnováhy v celom systéme a lepšie riadenie prenosu elektriny.

Keď sa sieť prestane správať podľa očakávania, napríklad keď dôjde k odchýlkam v napätí alebo frekvencii, inteligentné invertory môžu reagovať rôznymi spôsobmi. Vo všeobecnosti platí, že štandardom pre malé invertory, ako sú napríklad tie, ktoré sú pripojené k solárnemu systému v domácnosti, je zostať zapnutý počas malých prerušení napätia alebo frekvencie alebo ich „prechádzať“ a ak prerušenie trvá dlho alebo je väčšie ako normálne, samy sa odpoja od siete a vypnú sa. Frekvenčná odozva je obzvlášť dôležitá, pretože pokles frekvencie je spojený s neočakávaným vypnutím generovania. V reakcii na zmenu frekvencie sú meniče nakonfigurované tak, aby zmenili svoj výstupný výkon, aby obnovili štandardnú frekvenciu. Zdroje založené na invertoroch môžu tiež reagovať na signály od operátora, aby zmenil svoj výstupný výkon, keď kolíše iná ponuka a dopyt v elektrickom systéme, čo je sieťová služba známa ako automatické riadenie výroby. Aby mohli invertory poskytovať služby siete, musia mať zdroje energie, ktoré môžu ovládať. Môže to byť buď výroba, ako je solárny panel, ktorý v súčasnosti vyrába elektrinu, alebo skladovanie, ako je batériový systém, ktorý možno použiť na poskytovanie energie, ktorá bola predtým uložená.

Ďalšou sieťovou službou, ktorú môžu poskytovať niektoré pokročilé invertory, je tvorba siete. Invertory vytvárajúce sieť môžu spustiť sieť, ak dôjde k jej poklesu – proces známy ako čierny štart. Tradičné „grid-following“ invertory vyžadujú vonkajší signál z elektrickej siete, aby určili, kedy dôjde k prepnutiu, aby sa vytvorila sínusová vlna, ktorá môže byť privedená do elektrickej siete. V týchto systémoch poskytuje napájanie zo siete signál, ktorému sa invertor snaží prispôsobiť. Pokročilejšie meniče vytvárajúce sieť dokážu generovať signál samy. Napríklad sieť malých solárnych panelov môže určiť jeden zo svojich invertorov, aby pracoval v režime vytvárania siete, zatiaľ čo ostatné nasledovali jeho vedenie, ako taneční partneri, a vytvorili stabilnú sieť bez akejkoľvek výroby založenej na turbíne.

Jalový výkon je jednou z najdôležitejších sieťových služieb, ktoré môžu invertory poskytnúť. V sieti sa napätie – sila, ktorá tlačí elektrický náboj – vždy mení tam a späť, a tak isto sa mení aj prúd – pohyb elektrického náboja. Elektrický výkon sa maximalizuje, keď je napätie a prúd synchronizované. Môžu sa však vyskytnúť prípady, keď napätie a prúd majú medzi dvoma striedavými vzormi oneskorenia, ako keď je motor v chode. Ak nie sú synchronizované, časť energie prúdiacej obvodom nemôže byť absorbovaná pripojenými zariadeniami, čo vedie k strate účinnosti. Na vytvorenie rovnakého množstva „skutočného“ výkonu bude potrebný väčší celkový výkon, ktorý záťaž dokáže absorbovať. Aby tomu zabránili, energetické spoločnosti dodávajú jalový výkon, ktorý vracia napätie a prúd späť do synchronizácie a uľahčuje spotrebu elektriny. Táto jalová sila sa sama osebe nevyužíva, ale robí užitočnú inú energiu. Moderné invertory môžu poskytovať aj absorbovať jalový výkon, aby pomohli sieťam vyrovnať tento dôležitý zdroj. Okrem toho, pretože jalový výkon je ťažké prepravovať na veľké vzdialenosti, distribuované zdroje energie, ako je strešná solárna energia, sú obzvlášť užitočnými zdrojmi jalového výkonu.



TYPY INVERTOROV

Existuje niekoľko typov invertorov, ktoré môžu byť inštalované ako súčasť solárneho systému. Vo veľkej elektrárni alebo strednom komunitnom solárnom projekte môže byť každý solárny panel pripojený k jednémucentrálny invertor. Reťazec inverters connect a set of panels—a string—to one inverter. That inverter converts the power produced by the entire string to AC. Although cost-effective, this setup results in reduced power production on the string if any individual panel experiences issues, such as shading. Mikroinvertory are smaller inverters placed on every panel. With a microinverter, shading or damage to one panel will not affect the power that can be drawn from the others, but microinverters can be more expensive. Both types of inverters might be assisted by a system that controls how the solar system interacts with attached battery storage. Solar can charge the battery directly over DC or after a conversion to AC.


We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy