Соларна интеграција: Основи на инвертори и мрежни услуги

ШТО СЕ ИНВЕРТЕРИ?

Инвертерот е еден од најважните делови од опремата во системот за соларна енергија. Тоа е уред кој ја претвора електричната енергија на директна струја (DC), што е она што го генерира соларниот панел, во електрична енергија на наизменична струја (AC), што ја користи електричната мрежа. Во еднонасочна струја, електричната енергија се одржува на постојан напон во една насока. Во AC, електричната енергија тече во двете насоки во колото додека напонот се менува од позитивен во негативен. Инвертерите се само еден пример од класата на уреди наречениенергетска електроника that regulate the flow of electrical power.

Во основа, инвертерот ја остварува конверзијата од DC-во-AC со менување на насоката на DC влезот напред-назад многу брзо. Како резултат на тоа, DC влез станува AC излез. Покрај тоа, филтрите и другата електроника може да се користат за производство на напон кој варира како чист, повторувачки синусен бран што може да се вбризгува во електричната мрежа. Синусниот бран е облик или шаблон што напонот го создава со текот на времето, а тоа е шема на моќност што мрежата може да ја користи без да ја оштети електричната опрема, која е изградена да работи на одредени фреквенции и напони.

Првите инвертери беа создадени во 19 век и беа механички. Мотор што се врти, на пример, ќе се користи за постојано менување дали изворот на еднонасочна струја е поврзан напред или назад. Денес правиме електрични прекинувачи од транзистори, уреди со цврста состојба без подвижни делови. Транзисторите се направени од полупроводнички материјали како силициум или галиум арсенид. Тие го контролираат протокот на електрична енергија како одговор на надворешните електрични сигнали.

Ако имате соларен систем за домаќинство, вашиот инвертер веројатно извршува неколку функции. Освен што ја претвора вашата сончева енергија во наизменична струја, може да го надгледува системот и да обезбеди портал за комуникација со компјутерските мрежи. Системите за складирање батерии со соларни плус се потпираат на напредни инвертери за да работат без никаква поддршка од мрежата во случај на прекини, доколку се дизајнирани да го прават тоа.

КОН МРЕЖА ЗАСНОВАНА НА ИНВЕРТЕР

Историски гледано, електричната енергија претежно се генерира со согорување на гориво и создавање пареа, која потоа врти турбински генератор, кој создава електрична енергија. Движењето на овие генератори произведува наизменична струја додека уредот се ротира, што исто така ја поставува фреквенцијата или бројот на повторувања на синусниот бран. Фреквенцијата на напојувањето е важен индикатор за следење на здравјето на електричната мрежа. На пример, ако има премногу оптоварување - премногу уреди што трошат енергија - тогаш енергијата се отстранува од мрежата побрзо отколку што може да се испорача. Како резултат на тоа, турбините ќе се забават, а фреквенцијата на наизменична струја ќе се намали. Бидејќи турбините се масивни објекти што се вртат, тие се спротивставуваат на промените во фреквенцијата исто како што сите објекти се спротивставуваат на промените во нивното движење, својство познато како инерција.

Како што се додаваат повеќе соларни системи во мрежата, повеќе инвертери се поврзуваат на мрежата од кога било досега. Генерирањето базирано на инвертер може да произведе енергија на која било фреквенција и ги нема истите инерцијални својства како производството базирано на пареа, бидејќи нема вклучена турбина. Како резултат на тоа, транзицијата кон електрична мрежа со повеќе инвертери бара изградба на попаметни инвертери кои можат да одговорат на промените во фреквенцијата и други нарушувања што се случуваат за време на работењето на мрежата и да помогнат во стабилизирање на мрежата против тие пречки.

МРЕЖНИ УСЛУГИ И ИНВЕРТЕРИ

Операторите на мрежата управуваат со понудата и побарувачката на електрична енергија на електричниот систем преку обезбедување низа мрежни услуги. Мрежните услуги се активности што ги вршат мрежните оператори за да одржуваат рамнотежа низ целиот систем и подобро да управуваат со преносот на електрична енергија.

Кога мрежата ќе престане да се однесува како што се очекува, како кога има отстапувања во напонот или фреквенцијата, паметните инвертери можат да реагираат на различни начини. Општо земено, стандардот за малите инвертери, како оние што се прикачени на соларниот систем за домаќинство, е да останат вклучени за време или „возење низ“ мали пречки на напонот или фреквенцијата, и ако прекинот трае долго време или е поголеми од нормалното, тие ќе се исклучат од мрежата и ќе се исклучат. Фреквентниот одговор е особено важен бидејќи падот на фреквенцијата е поврзан со неочекувано исклучување на генерациите офлајн. Како одговор на промената на фреквенцијата, инвертерите се конфигурирани да ја менуваат нивната излезна моќност за да ја вратат стандардната фреквенција. Ресурсите засновани на инвертер, исто така, може да одговорат на сигналите од операторот за промена на нивната излезна моќност како што флуктуира другата понуда и побарувачка на електричниот систем, мрежна услуга позната како автоматска контрола на производството. За да се обезбедат мрежни услуги, инвертерите треба да имаат извори на енергија што можат да ги контролираат. Ова може да биде или генерирање, како што е соларен панел кој моментално произведува електрична енергија, или складирање, како батериски систем што може да се користи за да обезбеди енергија што претходно била складирана.

Друга мрежна услуга што некои напредни инвертери можат да ја обезбедат е формирањето на мрежата. Инвертерите што формираат мрежа може да стартуваат мрежа ако таа се спушти - процес познат како црно стартување. Традиционалните инвертери „следејќи ја мрежата“ бараат надворешен сигнал од електричната мрежа за да одреди кога ќе се случи префрлувањето со цел да се произведе синусен бран што може да се инјектира во електричната мрежа. Во овие системи, моќта од мрежата дава сигнал дека инверторот се обидува да се совпадне. Понапредните инвертери за формирање мрежа можат сами да генерираат сигнал. На пример, мрежа од мали соларни панели може да назначи еден од неговите инвертери да работи во режим на формирање на мрежа, додека останатите го следат неговото водство, како партнери за танцување, формирајќи стабилна мрежа без генерирање базирано на турбина.

Реактивната моќност е една од најважните мрежни услуги што можат да ја обезбедат инвертерите. На мрежата, напонот - силата што го турка електричното полнење - секогаш се префрла напред-назад, а исто така и струјата - движењето на електричниот полнеж. Електричната моќност се максимизира кога напонот и струјата се синхронизираат. Сепак, може да има моменти кога напонот и струјата имаат доцнења помеѓу нивните два наизменична шема како кога работи моторот. Ако тие не се синхронизираат, дел од моќта што тече низ колото не може да се апсорбира од поврзаните уреди, што резултира со губење на ефикасноста. Ќе биде потребна поголема вкупна моќност за да се создаде иста количина âреалнаâ моќâ моќност што товарот може да ја апсорбира. За да се спротивстави на ова, комуналните претпријатија обезбедуваат реактивна моќност, што ги враќа напонот и струјата во синхронизација и ја олеснува потрошувачката на електрична енергија. Оваа реактивна моќност не се користи сама по себе, туку ја прави другата моќност корисна. Современите инвертери можат и да обезбедат и да апсорбираат реактивна моќност за да им помогнат на мрежите да го балансираат овој важен ресурс. Дополнително, бидејќи реактивната моќност е тешко да се транспортира на долги растојанија, дистрибуираните енергетски ресурси како соларната енергија на покривот се особено корисни извори на реактивна моќност.

ВИДОВИ ИНВЕРТЕРИ

Постојат неколку типови на инвертери кои може да се инсталираат како дел од соларниот систем. Во голема комунална постројка или средно соларен проект во заедницата, секој соларен панел може да биде прикачен на еденцентрален инвертер. Низа 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. Микроинвертери 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.