Сонячна інтеграція: інвертори та основи електромереж

2022-09-03

ЩО ТАКЕ ІНВЕРТОРИ?

Інвертор є одним з найважливіших частин обладнання в системі сонячної енергії. Це пристрій, який перетворює електроенергію постійного струму (DC), тобто те, що генерує сонячна панель, на електроенергію змінного струму (AC), яку використовує електрична мережа. У постійному струмі електрика підтримується постійною напругою в одному напрямку. У змінному струмі електрика тече в обох напрямках у ланцюзі, коли напруга змінюється з позитивної на негативну. Інвертори є лише одним із прикладів класу пристроїв під назвоюсилова електроніка that regulate the flow of electrical power.

По суті, інвертор здійснює перетворення постійного струму в змінний, швидко перемикаючи напрямок входу постійного струму туди-сюди. У результаті вхід постійного струму стає виходом змінного струму. Крім того, можна використовувати фільтри та іншу електроніку для отримання напруги, яка змінюється як чиста, повторювана синусоїда, яку можна вводити в електромережу. Синусоїда — це форма або схема, яку напруга створює з часом, і це модель потужності, яку мережа може використовувати без пошкодження електричного обладнання, яке створено для роботи на певних частотах і напругах.

Перші інвертори були створені в 19 столітті і були механічними. Обертовий двигун, наприклад, використовувався б для постійної зміни підключення джерела постійного струму вперед чи назад. Сьогодні ми виготовляємо електричні вимикачі з транзисторів, твердотільних пристроїв без рухомих частин. Транзистори виготовляються з напівпровідникових матеріалів, таких як кремній або арсенід галію. Вони контролюють потік електроенергії у відповідь на зовнішні електричні сигнали.

Якщо у вас є побутова сонячна система, ваш інвертор, ймовірно, виконує кілька функцій. Окрім перетворення сонячної енергії на змінний струм, він може контролювати систему та створювати портал для зв’язку з комп’ютерними мережами. Акумуляторні системи Solar-plus покладаються на передові інвертори, щоб працювати без будь-якої підтримки з боку мережі у разі збоїв, якщо вони для цього призначені.




ДО ІНВЕРТОРНОЇ МЕРЕЖІ

Історично склалося так, що електроенергія переважно вироблялася шляхом спалювання палива та створення пари, яка потім обертає турбінний генератор, який створює електроенергію. Рух цих генераторів виробляє змінний струм під час обертання пристрою, який також встановлює частоту або кількість повторень синусоїди. Частота живлення є важливим показником для контролю справності електричної мережі. Наприклад, якщо є надто велике навантаження – надто багато пристроїв, які споживають енергію – тоді енергія забирається з мережі швидше, ніж вона може бути подана. В результаті турбіни будуть сповільнюватися і частота змінного струму знизиться. Оскільки турбіни є масивними об’єктами, що обертаються, вони протистоять змінам частоти так само, як усі об’єкти протистоять змінам у своєму русі, властивість, відома як інерція.

Оскільки до мережі додається більше сонячних систем, до мережі підключається більше інверторів, ніж будь-коли. Генерація на основі інвертора може виробляти енергію на будь-якій частоті та не має таких інерційних властивостей, як генерація на основі пари, оскільки тут не використовується турбіна. Як наслідок, перехід до електричної мережі з більшою кількістю інверторів вимагає створення розумніших інверторів, які можуть реагувати на зміни частоти та інші збої, що виникають під час роботи мережі, і допомагають стабілізувати мережу проти цих збоїв.

ГРІД-СЕРВІСИ ТА ІНВЕРТОРИ

Оператори електромереж керують постачанням електроенергії та попитом на електроенергію в електричній системі, надаючи низку мережевих послуг. Послуги електромережі – це діяльність, яку оператори мережі виконують для підтримки балансу в системі та кращого управління передачею електроенергії.

Коли мережа перестає працювати належним чином, наприклад, коли є відхилення в напрузі чи частоті, розумні інвертори можуть реагувати різними способами. Загалом, стандартом для невеликих інверторів, наприклад тих, що підключаються до домашньої сонячної системи, є те, що вони повинні залишатися включеними під час невеликих перебоїв у напрузі чи частоті або «переживати» невеликі перебої в напрузі чи частоті, а також якщо перебої тривають протягом тривалого часу або більше, ніж зазвичай, вони від’єднаються від мережі та вимкнуться. Частотна характеристика особливо важлива, оскільки падіння частоти пов’язане з несподіваним вимкненням генерації. У відповідь на зміну частоти інвертори налаштовані на зміну вихідної потужності для відновлення стандартної частоти. Ресурси на основі інверторів також можуть реагувати на сигнали від оператора, щоб змінити свою вихідну потужність, оскільки інші пропозиції та попит на електричну систему коливаються, послуга мережі, відома як автоматичне керування генерацією. Щоб надавати послуги мережі, інвертори повинні мати джерела живлення, якими вони можуть керувати. Це може бути або генерація, як-от сонячна панель, яка зараз виробляє електроенергію, або зберігання, як-от акумуляторна система, яка може використовуватися для забезпечення енергією, яка раніше накопичувалася.

Інша мережева послуга, яку можуть надавати деякі вдосконалені інвертори, — це формування мережі. Інвертори, що формують мережу, можуть запускати мережу, якщо вона вимикається – процес, відомий як «чорний старт». Традиційні інвертори, що відповідають системі, потребують зовнішнього сигналу від електричної мережі, щоб визначити, коли відбудеться перемикання, щоб створити синусоїду, яку можна ввести в електромережу. У цих системах живлення від мережі забезпечує сигнал, який інвертор намагається узгодити. Більш просунуті інвертори, що утворюють мережу, можуть самі генерувати сигнал. Наприклад, мережа невеликих сонячних панелей може призначити один зі своїх інверторів для роботи в режимі формування мережі, тоді як решта слідують її прикладу, як партнери по танцю, утворюючи стабільну мережу без будь-якої генерації на основі турбін.

Реактивна потужність є однією з найважливіших мережевих послуг, яку можуть надати інвертори. У мережі напруга — сила, яка штовхає електричний заряд — завжди перемикається вперед і назад, як і струм — рух електричного заряду. Електрична потужність максимізується, коли напруга та струм синхронізовані. Однак можуть бути випадки, коли напруга та струм мають затримки між двома змінними моделями, наприклад, коли двигун працює. Якщо вони не синхронізовані, частина потужності, що проходить через схему, не може бути поглинена підключеними пристроями, що призводить до втрати ефективності. Більша загальна потужність буде потрібна для створення такої ж кількості «справжньої» потужності, яку можуть поглинати навантаження. Щоб протидіяти цьому, комунальні послуги постачають реактивну потужність, яка повертає синхронізацію напруги та струму та полегшує споживання електроенергії. Ця реактивна потужність сама по собі не використовується, а робить іншу потужність корисною. Сучасні інвертори можуть як забезпечувати, так і поглинати реактивну потужність, щоб допомогти мережам збалансувати цей важливий ресурс. Крім того, оскільки реактивну потужність важко транспортувати на великі відстані, розподілені джерела енергії, такі як сонячна батарея на даху, є особливо корисними джерелами реактивної потужності.



ТИПИ ІНВЕРТОРІВ

Існує кілька типів інверторів, які можна встановити як частину сонячної системи. У великомасштабному електростанції або середньому громадському сонячному проекті кожна сонячна панель може бути приєднана до однієїцентральний інвертор. Рядок 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. Мікроінвертори 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