Grid-bundet solcelleanlæg (PV) system

de fleste solcelleanlæg er netbundne systemer, der fungerer sammen med den strøm, der leveres af elfirmaet. Et netbundet solsystem har en speciel inverter, der kan modtage strøm fra nettet eller sende netkvalitets vekselstrøm til forsyningsnettet, når der er et overskud af energi fra solsystemet.

Netbundet solcelleanlæg

derudover kan forsyningsselskabet producere strøm fra solcelleparker og sende strøm direkte til nettet.

bolig-og små Netbundne solcelleanlæg

Netbundne solcelleanlæg kan sættes op med eller uden batteribackup. Det enkleste netbundne PV-system bruger ikke batteribackup, men tilbyder en måde at supplere en brøkdel af strømforsyningen. De vigtigste komponenter i dette system er PV moduler og en inverter.

Residential grid-bundet PV system

modulerne kan tilsluttes i serie til inverteren, hvis spændingsgrænserne ikke overskrides, eller en separat kombinationsboks kan bruges til at kombinere output fra forskellige moduler parallelt.

omformeren skal være en speciel type, der kan tilsluttes direkte til ac-afbryderboksen, så den skal konvertere DC fra PV-modulerne til gitterkompatibel AC og matche fasen af hjælpeprogrammet sinusbølge.

det skal også være i stand til at afbryde PV-systemet (ved hjælp af en automatisk overførselsafbryder), når gitteret er nede, så det skal være en godkendt inverter, der opfylder UL-standard 1741. En overførselsafbryder er en automatisk afbryder, der kan skifte belastninger mellem alternative strømkilder uden at afbryde strømmen.

et grundlæggende blokdiagram over et gitterbundet PV-system med serie PV-moduler er vist i Figur 1.

sammenlignet med et system med en batteribackup er et batterifrit system som dette billigere, lettere at installere og næsten vedligeholdelsesfrit. Det har den fordel, at det ikke behøver at levere al den nødvendige strøm til hjemmet eller virksomheden; det kan udligne enhver brøkdel af strømmen og få hjælpeprogrammet til at udgøre forskellen.

hvis nettet er pålideligt, som det er i de fleste byområder, tilbyder et batterifrit system den bedste ydelse pr.

for mange kommercielle kontorbygninger, butikker og industribygninger giver et batterifrit system mening. Disse typer bygninger er normalt besat i dagtimerne, svarende til de tidspunkter, hvor solressourcerne er tilgængelige.

normalt kan modulerne installeres på bygningens tag eller en parkeringsstruktur, så jord ofres ikke for arrayet. Systemet kan indstilles, så overskydende strøm sælges tilbage til værktøjet, hvilket lindrer enhver bekymring for ubrugt kapacitet på helgenen eller ferien.

Figur 1 forenklet Batterifrit Gitterbundet solcelleanlæg

UL Standard 1741

Forsikringslaboratorierne karrus (UL) er en uafhængig produktsikkerhedscertificeringsorganisation, der skriver standarder for sikkerhed og tester produkter til overholdelse.

UL standard 1741 indeholder en liste over krav til invertere, omformere, ladestyringer og samtrafiksystemudstyr til både forsyningsinteraktive (netbundne) elsystemer og til ikke-netbundne systemer.

andre UL-standarder er skrevet til PV-moduler og koblingsbokse, kabler, stik, batterier og monteringssystemer. For eksempel specificerer UL standard 1703 standarder for solcelleanlæg op til 1.000 V.

virksomheder, der modtager UL-certificering, har lov til at vise UL-mærket på produktet / produkterne.

bolig-og lille Netbundet PV-System med batteribackup

Netbundne PV-systemer med batteribackup kan fortsætte med at levere strøm, når nettet går ned. Systemet kan skifte problemfrit til backup strøm, når der opstår en elektrisk strømafbrydelse. Samtidig afbryder det systemet fra nettet, så det ikke sender strøm ud, når nettet er nede.

sikkerhedskopierede belastninger

et lille system med fuld batteribackupfunktion er meget dyrere end et batterifrit system.

en måde at reducere omkostningerne på er at opdele systemet i sikkerhedskopierede belastninger og ikke-sikkerhedskopierede belastninger, hvilket reducerer antallet af nødvendige batterier, sparer startomkostninger og reducerer vedligeholdelses-og pladsbehov.

denne indstilling kræver tilslutning af servicepanelet og placering af ikke-sikkerhedskopierede belastninger på et separat dedikeret panel fra dem, der sikkerhedskopieres. I det væsentlige svarer denne mulighed til at have to systemer, men at tilslutte et panel kan være en billigere mulighed end et fuldt sikkerhedskopieret system.

et system med sikkerhedskopierede belastninger og ikke-sikkerhedskopierede belastninger er vist i blokdiagrammet i figur 2. Panelerne vises i en kombinationsboks, men et seriearrangement er en anden mulighed for at forbinde modulerne.

en kombinationsboks er en elektrisk tilslutningsboks til at kombinere output fra flere solpaneler til en DC-udgang.

figur 2 forenklet Batteribackupsystem for en del af AC-belastningen

når systemet er i grid-interaktiv tilstand, tager inverteren energi fra kilderne og sender den til de sikkerhedskopierede belastninger. De vigtigste belastninger drives direkte fra nettet.

hvis der er mere energi fra PV-modulerne end nødvendigt af de sikkerhedskopierede belastninger, sættes overskuddet på nettet gennem en intern overførselsafbryder, hvilket resulterer i en kredit for husejeren (netmåling).

når gitteret er nede eller ude af specifikationen, åbnes overførselsafbryderen, og kun de sikkerhedskopierede belastninger modtager strøm fra omformeren. De vigtigste belastninger er udelukkende afhængige af nettet, så de vil være slukket, indtil strømmen er genoprettet.

PV Inverterstørrelse

størrelsen på inverteren og batteribackup, der kræves til et delvist sikkerhedskopieret system, kræver en analyse af de belastninger, der vil blive sat på det sikkerhedskopierede system.

for at estimere strømbehovet for backupbelastningerne kan strømmen til hver belastning opsummeres på et regneark. Motorer har brug for mere strøm under start end under kørsel, så systemet skal dimensioneres baseret på startkraft. Fra resultaterne af denne analyse kan omformeren, herunder forskellige muligheder, vælges. En mulighed er at bruge invertere, der kan stables.

udtrykket stabling refererer til at forbinde to omformere for at give splitfase 120/240 V udgange. En anden mulighed tilgængelig på nogle invertere er at give en backup motor generator input.

batteribank til PV-System

batteribanken er dimensioneret i henhold til det krævede antal dage med autonomi. Størrelsen kan være baseret på historiske mønstre af tid, at gitteret er nede.

generelt cykles et system, der sikkerhedskopierer gitteret, kun, når gitteret er nede, så størrelsesovervejelser er forskellige end i det gitterfrie system, der cykler dagligt.

en 80% afladningsdybde er passende for et system, der cykles sjældent, og antallet af dage med autonomi er baseret på gitterydelse snarere end vejrmønstre.

den sjældne cykling betyder, at forseglede batterier kan være et godt valg til et backupsystem, fordi de kræver mindre vedligeholdelse end oversvømmede typer.

ulempen ved forseglede batterier er, at de er dyrere og har en kortere forventet levetid end oversvømmede typer.

for batteribackede systemer er batterimålere, der kan rapportere opladningstilstanden, nyttige. Disse målere viser spændingen, strømmen og procentdelen af fuld opladning.

en anden mulighed er en effektmåler, der overvåger systemets ydeevne og advarer brugeren om fejlforhold.

undersøgelser har vist, at overvågningssystemer tilskynder til energibesparelse, og at mere detaljerede oplysninger fører til mere bevarelse.

små PV-systemer med Mikroomformere

de tidligere viste systemer fører DC til en central inverter og konverterer den til AC på det tidspunkt. En anden mulighed, der vokser i popularitet, er at bruge en mikroinverter på hvert modul.

en mikroinverter er en DC til AC-konverter, der er dimensioneret til at fungere med et enkelt solcellemodul. Det kan således give maksimal effektpunktssporing for modulet og større effektivitet, især i situationer som et enkelt skraveret modul, der har reduceret output. Et grundlæggende system er illustreret i figur 3.

hver inverter udsender gitterkompatibel AC, der er synkroniseret med andre mikroinvertere i systemet. Mikroinvertere installeres parallelt med hinanden for at danne et grenkredsløb.

grenkredsløbene kombineres ofte ved en underpanel. Resultatet er et mere modulariseret system; hvis et modul eller en mikroinverter mislykkes, fortsætter resten af systemet med at fungere (ved reduceret output), fordi de andre mikroinvertere er forbundet parallelt, og en open source påvirker ikke driften af de andre.

det defekte modul eller mikroinverter kan repareres uden at tage resten af systemet offline; det defekte modul skal dog muligvis fjernes for service.

nogle moduler er udstyret med en indbygget mikroinverter og kredsløb for at optimere output.

indbyggede mikroomformere har ikke adgang til DC-kredsløbene fra PV-modulet, men de eliminerer DC-ledninger, stik, kombinationsbokse og så videre. Dette forenkler installationen, hvilket gør det samlede system effektivt og omkostningseffektivt. Det eliminerer også højspændings DC-kredsløb (så meget som 600 V), så mikroomformersystemet er sikrere end højspændingssystemer med en central inverter.

figur 3 grundlæggende mikro inverter System. DC fra hvert modul konverteres til ac, hvor det er forbundet til andre mikroomformere i systemet.

kommercielle og institutionelle solcelleanlæg

kommercielle og institutionelle solcelleanlæg kan tilbyde stordriftsfordele og har ofte fordelen ved en relativt lavere efterspørgsel efter elektricitet om natten.

de fleste af disse systemer er designet til at reducere elbehovet for en større bruger, såsom en virksomhed, skole eller produktionsanlæg, så systemet er designet til at være et netbundet solcelleanlæg.

nogle få systemer er designet som off-grid-systemer til fjernapplikationer, såsom et PV-system, der blev installeret til et Havreservat på Farallones Islands.

marine sanctuary havde tidligere importeret diesel til at køre generatorer til elektricitet. Ud over at supplere elkraft er en anden ansøgning om kommercielle og institutionelle virksomheder at levere en solbrændingsstation, som deres ansatte eller offentligheden kan bruge.

solpanelerne er monteret over et parkeringsområde, og de leverer opladningskraft til elektriske køretøjer, et fremragende match af den tilgængelige ressource til behovet (opladning af elektriske køretøjer). Figur 4 viser en solcellestation.

mange samfund og offentlige enheder leverer disse stationer på offentlige parkeringsfaciliteter for at tilskynde til brug af elektriske køretøjer og reducere emissionerne.

Figur 4 Solbrændingsstation. Solmodulerne på denne tankstation bruges til at oplade elektriske køretøjer.

Utility Grid-bundne PV-systemer

i nogle områder har forsyningsselskaber konstrueret store PV-arrays, der er designet til at tilføre strøm til nettet. Hjælpeprogrammer har mange forskellige overvejelser til implementering af solcelleanlæg, fordi de leverer strøm i stedet for at forbruge det.

når et forsyningsselskab overvejer at tilføje solenergi, analyseres systemet først og modelleres for at bestemme effekter, belastningsbalancering, indlæsning af udstyr og problemer med strømkvalitet.

de samlede omkostninger, såsom eventuelle nye transmissions-og distributionssystemer, der kræves, og indvirkningen på eksisterende faciliteter, såsom reducerede brændstofomkostninger, vurderes.

i nogle tilfælde kan det være mere økonomisk at udvikle distribuerede systemer ved hjælp af mindre solcelleanlæg, der er indsat på specifikke fødere for at håndtere ekstra belastning og reducere kapitalomkostningerne.

distribuerede systemer kan også reducere linjerelaterede omkostninger på grund af den strøm, der spredes i transmissionsledninger.

anmeldelse spørgsmål

1. hvad er kravet til grid-bundet PV invertere?
2. hvad er to grunde til at have et netbundet PV-system, der ikke er sikkerhedskopieret?
3. hvordan adskiller dimensionering af et batteriarray i et gitterbundet PV-system sig fra dimensionering af et batteriarray i et gitterfrit system?
4. Hvorfor er konstant systemovervågning nyttig til et netbundet PV-system?
5. hvilke omkostningsfaktorer skal forsyningsselskaber overveje for at tilføje solcelleressourcer, som en boligejer ikke behøver at overveje?

svar:

1. Gitterbundne PV-omformere skal synkronisere deres output med hjælpeprogrammet og være i stand til at afbryde solsystemet, hvis gitteret går ned.
2. (1) et system, der er designet til at supplere netstrøm og ikke erstatte det til enhver tid, behøver ikke backup, så installationen er forenklet. (2) batteribackup er dyrt, tager plads og kræver regelmæssig vedligeholdelse.
3. i et netbundet PV-system skal batteriet kun udskifte nettet under afbrydelser, så sandsynligheden og længden af afbrydelser er nøglefaktoren til bestemmelse af batteristørrelse. I et enkeltstående system er nøglefaktoren til bestemmelse af batteristørrelse vejret på stedet og udsigterne til lange perioder med skyer eller regn, der forhindrer systemet i at fungere bedst.
4. systemovervågning kan give grundlæggende ydelsesdata for systemet og hjælpe med at identificere problemer med systemet.
5. nogle faktorer, som forsyningsselskaber skal overveje, er belastningsbalancering; indlæsning af udstyr; problemer med strømkvalitet; samlede omkostninger, inklusive nye transmissions-og distributionssystemer; såvel som mange andre faktorer.