Rolul invertoarelor în sistemele fotovoltaice

In the wave of global energy transformation, solar PV power generation has become an important force with its clean and renewable characteristics. In PV systems, although the inverter seems inconspicuous, it plays a vital role and can be called the "heart" and "brain" of the entire system. It not only realizes the key power conversion, but also undertakes multiple functions such as system regulation and safety assurance, which afectează profund eficiența generației de energie, stabilitatea și economia sistemelor fotovoltaice .

Panourile solare convertesc energia ușoară în curent direct (DC) prin efectul fotoelectric, dar dacă este conectat la rețeaua electrică sau la conducerea aparatelor zilnice, trebuie să utilizeze curent alternativ (AC) .

Cea mai de bază și de bază funcție a invertorului este de a converti DC generat de panoul solar în AC care îndeplinește cerințele .

Luați sistemul fotovoltaic de acasă ca exemplu . panourile solare de pe acoperiș ieșind continuu DC în timpul zilei . Un invertor de șiruri cu o putere nominală de 5kw folosește dispozitive electronice de putere internă (cum ar fi tranzistoarele bipolare ale porții de poartă de poartă de la o frecvență de 50Hz și o voltage de 220V (sau o putere de acțiune de la Sinusoidal. 380V) prin comutarea de înaltă frecvență . Această putere de curent alternativ poate fi folosită direct de frigidere, aer condiționat, televizoare și alte aparate din casă, iar excesul de putere poate fi conectat la rețeaua electrică pentru a obține „auto-generarea pentru auto-utilizarea și puterea excedentară pentru rețeaua” {.}}} autocesă

În centralele fotovoltaice la scară largă la sol, scala de conversie a puterii invertoarelor centralizate este și mai uimitoare ., de exemplu, la o bază fotovoltaică la nivel de megawatt în vestul Chinei, un singur invertor centralizat, cu o capacitate de 1MW poate converti milioane de wați de putere DC în fiecare putere în fiecare oră, care este echivalent pentru a întâlni milioane de nevoi de mii de gospodării { Utilizați structuri topologice complexe și algoritmi de control pentru a vă asigura că puterea de curent alternativ are o rată de distorsiune armonică extrem de scăzută (de obicei mai mică de 5%), îndeplinind cerințele stricte de calitate a puterii din rețeaua electrică și evitând poluarea la rețea .

Intensitatea luminii, temperatura, acoperirea prafului și alți factori vor face ca puterea de ieșire a panourilor solare să se schimbe tot timpul, iar funcția maximă de urmărire a punctului de alimentare (MPPT) a invertorului poate regla punctul de lucru al panoului solar în timp real, astfel încât să producă întotdeauna puterea maximă .

Presupunem că puterea maximă a unui panou solar în condiții de testare standard (STC, iradierea 1000W/m², temperatura 25 grade) este de 500W, dar în funcționare efectivă, lumina slabă dimineața, temperatura ridicată la prânz și acoperirea norului după -amiaza va determina puterea de ieșire a panoului solar să fluctuească .}

În acest moment, invertorul echipat cu algoritmi MPPT avansați (cum ar fi metoda de observare a perturbațiilor și metoda de creștere a conductanței) va schimba continuu tensiunea de lucru și curentul panoului solar și va bloca cu exactitate punctul maxim de putere printr-un ciclu rapid "test-feedback-adjustment"

Conform statisticilor, invertoarele cu funcție MPPT eficientă pot crește eficiența generală de generare a energiei electrice a sistemelor fotovoltaice cu 5% - 15% .

In distributed PV scenarios, the advantages of the MPPT function are more obvious. For example, in a rooftop PV system of a residential building, the output characteristics of panels in different strings vary greatly because some panels are blocked by leaves and covered by building shadows. String inverters or micro inverters are equipped with independent MPPT modules for each string or each panel, which poate optimiza eficiența de generare a energiei electrice a fiecărei părți separat, evita „efectul de bord scurt” și maximizează generarea de energie a întregului sistem .

Sistemul fotovoltaic este expus în aer liber pentru o lungă perioadă de timp și se confruntă cu diverse riscuri, cum ar fi anomaliile rețelei, defecțiunile echipamentelor și mediul natural . Funcția de protecție a invertorului este ca un „paznic de siguranță” pentru a asigura funcționarea stabilă a sistemului .

Atunci când rețeaua electrică este în afara puterii din cauza unei defecțiuni, dacă sistemul fotovoltaic continuă să furnizeze energie rețelei de energie electrică locală, se va forma o „insulă”, ceea ce nu numai că va provoca pericole de șoc electric personalului de întreținere, dar și echipamente de daune . dispozitivul de protecție a insulei pentru întreținere, dar, de asemenea, echipamente de deteriorare . dispozitivul de protecție a insulei Insula Pentru a evita efectul insulei .

De exemplu, atunci când un tifon a făcut ca rețeaua electrică dintr -o anumită zonă să fie paralizată, invertorul sistemului fotovoltaic local conectat la rețeaua electrică a activat prompt protecția insulei, asigurând efectiv siguranța personalului de reparații și integritatea echipamentului .}

Atunci când tensiunea de ieșire a panoului solar este prea mare (cum ar fi o creștere a tensiunii din cauza scăderii bruște a temperaturii), în circuit apare o defecțiune de scurtcircuit în circuit, sau curentul de încărcare este prea mare, invertorul va declanșa automat mecanismul de protecție pentru a tăia circuit Funcție . Când temperatura dispozitivului de alimentare intern este prea mare, se răcește pornind ventilatorul de răcire, reducând puterea de ieșire, etc. ., pentru a se asigura că echipamentul funcționează într -un interval de temperatură sigur .}

Odată cu creșterea continuă a capacității instalate PV, rolul invertoarelor în interacțiunea rețelei devine din ce în ce mai important . nu numai că trebuie să integreze fără probleme energia electrică în rețea, dar trebuie să îndeplinească cerințele rețelei pentru calitatea puterii, stabilitatea și capacitățile de reglare .

The inverter controls the waveform and phase of the output current so that the output AC power is in the same frequency and phase as the grid voltage, and controls the harmonic content to an extremely low level. For example, modern smart inverters can control the current harmonic distortion rate (THD) within 3%, close to the ideal sine wave, reduce interference to the grid, and ensure stable operation of the GRID . În plus, invertorul poate ajusta, de asemenea, factorul de putere în funcție de cererea de rețea pentru a -l face aproape de 1, îmbunătățind astfel eficiența de transmisie a rețelei .

Condusă de globalizarea energiei electrice ecologice, sistemele PV s -au transformat treptat de la unități simple de generare a energiei la noduri inteligente cu funcții de susținere a rețelei . noi invertoare de suport funcții, cum ar fi reglarea activă a puterii și compensarea puterii reactive . Când încărcarea rețelei este maximă, invertorul poate reduce activ puterea de ieșire pentru a evita impactul pe grilă; Când tensiunea rețelei este scăzută, invertorul poate derula o putere reactivă pentru a crește nivelul de tensiune a rețelei . în Germania, invertoarele unor centrale fotovoltaice au realizat funcția „centralei virtuale” prin comunicarea în timp real cu puterea de rețea de putere, a participat în mod eficient la capacitatea de energie nouă {4

Modern inverters generally integrate data collection, communication and intelligent analysis functions, becoming the "intelligent housekeeper" of the PV system. Through built-in sensors, the inverter monitors the DC input voltage, current, AC output power, frequency, equipment temperature and other parameters in real time, and uploads the data to the monitoring platform through wired (RS485, Ethernet) or wireless (4G, Wifi) comunicare .

Personalul de operare și întreținere poate vizualiza de la distanță starea de funcționare, datele de generare a energiei și informațiile de alarmă de eroare ale sistemului fotovoltaic prin intermediul aplicației de telefon mobil sau al computerului . De exemplu, când generarea de energie a unui anumit panou scade din cauza acumulării de praf, invertorul va emite o alarmă în timp, și va localiza panoul de probleme prin analiză de date, ajutând operarea și întreținerea personalului pentru a -și analiza o alarmă și reducerea și reducerea costurilor de operare și întreținere {contribuind la operarea și întreținerea personalului pentru a -și analiza o alarmă și reducerea și reducerea costurilor de funcționare și întreținere {ajutând 1 Invertoarele avansate au, de asemenea, funcții de întreținere predictivă . prin analiza de învățare automată a datelor istorice, riscul eșecului echipamentului poate fi prevăzut în avans, transformând întreținerea pasivă în întreținere activă .

În rezumat, invertorul integrează mai multe funcții, cum ar fi conversia puterii, optimizarea puterii, protecția siguranței, interacțiunea rețelei și gestionarea inteligentă în sistemul PV . Performanța sa determină în mod direct eficiența generației de energie, stabilitate și beneficii economice ale sistemului PV . cu avansarea continuă a tehnologiei, a noului tehnologie, cum ar fi siliciul carburi Fusion va îmbunătăți în continuare performanța invertoarelor, va promova industria fotovoltaică să se dezvolte într -o direcție mai eficientă și mai inteligentă și va contribui mai mult la transformarea globală a energiei .