rácshoz kötött Napelemes fotovoltaikus (PV) rendszer
a legtöbb fotovoltaikus rendszer hálózatra kötött rendszer, amely az elektromos társaság által szolgáltatott energiával együtt működik. A rácshoz kötött naprendszernek van egy speciális invertere, amely képes energiát fogadni a hálózatról, vagy hálózati minőségű váltakozó áramot küldeni a közüzemi hálózatba, ha a naprendszerből többlet energia származik.
Grid-kötött napelemes rendszer
ezen túlmenően, a közüzemi vállalat képes energiát termelni a napenergia gazdaságok és küldjön energiát a hálózat közvetlenül.
lakossági és kis hálózatba kötött PV rendszerek
a hálózathoz kötött PV rendszerek akkumulátorral vagy anélkül is beállíthatók. A legegyszerűbb, hálózatra kötött PV rendszer nem használ akkumulátoros mentést, de lehetőséget kínál a közüzemi energia egy részének kiegészítésére. A rendszer fő alkotóelemei a fotovoltaikus modulok és az inverter.
lakossági hálózatra kötött PV rendszer (forrás: Wikipedia)
a modulok sorosan csatlakoztathatók az inverter-hez, ha a feszültséghatárokat nem lépik túl, vagy külön kombináló doboz használható a különféle modulok kimeneteinek párhuzamos kombinálására.
az inverternek olyan speciális típusúnak kell lennie, amely közvetlenül csatlakoztatható az ac megszakító dobozhoz, ezért a PV modulokból származó egyenáramot rács-kompatibilis AC-re kell konvertálnia, és meg kell egyeznie a közüzemi szinuszhullám fázisával.
képesnek kell lennie a PV rendszer leválasztására is (automatikus átviteli kapcsolóval), amikor a hálózat nem működik, tehát jóváhagyott inverternek kell lennie, amely megfelel az UL 1741 szabványnak. Az átviteli kapcsoló egy automatikus kapcsoló, amely az áram megszakítása nélkül válthatja a terheléseket az alternatív áramforrások között.
az 1.ábrán egy soros fotovillamos modulokkal ellátott, rácshoz kötött fotovillamos rendszer alapblokkdiagramja látható.
összehasonlítva egy akkumulátoros rendszerrel, egy ilyen akkumulátormentes rendszer olcsóbb, könnyebben telepíthető és szinte karbantartásmentes. Ennek az az előnye, hogy nem kell ellátnia az otthoni vagy üzleti tevékenységhez szükséges összes energiát; ellensúlyozhatja a hatalom bármely töredékét, és a segédprogram pótolhatja a különbséget.
ha a hálózat megbízható, mint a legtöbb városi területen, akkor az akkumulátor nélküli rendszer nyújtja a legjobb teljesítményt elköltött dolláronként.
sok kereskedelmi irodaépület, üzlet és ipari épület esetében az akkumulátormentes rendszernek van értelme. Az ilyen típusú épületeket általában nappali órákban foglalják el, megfelel azoknak az időknek, amikor a napenergia-erőforrás rendelkezésre áll.
általában a modulokat az épület tetejére vagy egy parkolószerkezetre lehet felszerelni, így a földet nem áldozzák fel a tömb számára. A rendszer úgy állítható be, hogy a felesleges energiát visszaadják a közműnek, enyhítve a hétvégi vagy ünnepi kihasználatlan kapacitással kapcsolatos aggodalmakat.
1.ábra egyszerűsített Akkumulátormentes rácshoz kötött napelemes rendszer
UL szabvány 1741
az Underwriters Laboratories (UL) egy független termékbiztonsági Tanúsító szervezet, amely a biztonsági szabványokat írja és a termékek megfelelőségét teszteli.
az UL 1741 szabvány az inverterekre, átalakítókra, töltésvezérlőkre és összekapcsoló rendszerberendezésekre vonatkozó követelményeket sorolja fel mind a közüzemi interaktív (hálózathoz kötött) energiaellátó rendszerek, mind a nem hálózathoz kötött rendszerek számára.
Egyéb UL szabványok vannak írva PV modulok és csatlakozódobozok, kábelezés, csatlakozók, akkumulátorok és szerelési rendszerek. Például az UL 1703 szabvány meghatározza az 1000 V-ig terjedő fotovillamos rendszerek szabványait.
az UL tanúsítvánnyal rendelkező vállalatok megjeleníthetik az UL jelölést a termék(ek) en.
lakossági és kis hálózati PV rendszer akkumulátoros tartalékkal
a hálózati kapcsolt PV rendszerek akkumulátoros tartalékkal továbbra is képesek áramot szolgáltatni, amikor a hálózat leáll. A rendszer zökkenőmentesen válthat a tartalék áramellátásra, ha elektromos áramkimaradás következik be. Ezzel egyidejűleg leválasztja a rendszert a hálózatról, így nem küld áramot, amikor a hálózat nem működik.
biztonsági mentések
a teljes akkumulátor-tartalék képességgel rendelkező kis rendszer sokkal drágább, mint az akkumulátor nélküli rendszer.
a költségek csökkentésének egyik módja a rendszer biztonsági mentésű és nem biztonsági mentésű terhelésekre történő felosztása, ezáltal csökkentve a szükséges akkumulátorok számát, megtakarítva a kezdeti költségeket, valamint csökkentve a karbantartási és helyigényt.
ehhez a beállításhoz újra kell bekötni a szervizpanelt, és a nem mentett terheléseket a biztonsági mentéstől elkülönített panelre kell helyezni. Lényegében ez az opció egyenértékű két rendszerrel, de a panel újracsatolása olcsóbb megoldás lehet, mint egy teljesen biztonsági mentésű rendszer.
a 2.ábra blokkdiagramjában egy biztonsági mentéssel ellátott és nem biztonsági mentéssel ellátott rendszer látható. A panelek egy kombináló dobozba kerülnek, de a soros elrendezés egy másik lehetőség a modulok csatlakoztatására.
a kombináló doboz egy elektromos csatlakozó doboz, amely több napelem kimenetét egy DC kimenetbe egyesíti.
2.ábra egyszerűsített akkumulátoros tartalék rendszer a váltóáramú terhelés egy részéhez
amikor a rendszer rács-interaktív módban van, az inverter energiát vesz a forrásokból, és elküldi a tartalékolt terheléseknek. A fő terheléseket közvetlenül a hálózatról táplálják.
ha a fotovoltaikus modulokból több energia származik, mint amennyire a biztonsági mentésű terhelésekhez szükség van, akkor a felesleget egy belső átviteli kapcsolón keresztül a hálózatra helyezik, ami jóváírást eredményez a háztulajdonos számára (nettó mérés).
ha a hálózat nem működik, vagy nem felel meg a specifikációnak, az átviteli kapcsoló kinyílik, és csak a tartalék terhelések kapnak áramot az inverterből. A fő terhelések kizárólag a hálózattól függenek, így kikapcsolnak, amíg az áramellátás helyre nem áll.
PV Inverter méretezése
a részben biztonsági mentésű rendszerhez szükséges inverter és akkumulátor mérete megköveteli a biztonsági mentésre kerülő rendszer terhelésének elemzését.
a tartalék terhelések teljesítményigényének becsléséhez az egyes terhelések teljesítményét össze lehet foglalni egy táblázatban. A motoroknak több energiára van szükségük az indítás során, mint futás közben, ezért a rendszert az indítási teljesítmény alapján kell méretezni. Az elemzés eredményei alapján kiválasztható az inverter, beleértve a különböző opciókat is. Az egyik lehetőség az egymásra rakható inverterek használata.
a halmozás kifejezés két inverter csatlakoztatására utal, amelyek osztott fázisú 120/240 V kimeneteket biztosítanak. Néhány inverteren elérhető másik lehetőség egy tartalék motorgenerátor bemenet biztosítása.
akkumulátor Bank PV rendszerhez
az akkumulátor bank a szükséges autonómia napjainak száma szerint van méretezve. A méret alapulhat történelmi minták az idő, hogy a rács le.
általánosságban elmondható, hogy egy rendszer, amely biztonsági másolatot készít a rácsról, csak akkor ciklikus, ha a rács nem működik, ezért a méretezési szempontok eltérnek a rácsmentes rendszertől, amely naponta ciklusoz.
a 80% – os kisülési mélység megfelelő egy ritkán ciklikus rendszerhez, és az autonómia napjainak száma a rács teljesítményén alapul, nem pedig az időjárási mintákon.
a ritka kerékpározás azt jelenti, hogy a lezárt akkumulátorok jó választás lehetnek egy tartalék rendszerhez, mert kevesebb karbantartást igényelnek, mint az elárasztott típusok.
a zárt akkumulátorok hátránya, hogy drágábbak és rövidebb élettartamúak, mint az elárasztott típusok.
akkumulátoros biztonsági rendszerek esetén hasznosak azok az akkumulátormérők, amelyek jelezhetik a töltés állapotát. Ezek a mérők a teljes töltés feszültségét, áramát és százalékát mutatják.
egy másik lehetőség egy teljesítménymérő, amely figyeli a rendszer teljesítményét, és figyelmezteti a felhasználót a hibákra.
tanulmányok kimutatták, hogy a monitoring rendszerek ösztönzik az energiatakarékosságot, és hogy a részletesebb információk nagyobb mértékű megőrzéshez vezetnek.
kis PV rendszerek Mikro inverterekkel
a korábban bemutatott rendszerek DC-t visznek egy központi inverterbe, és ezen a ponton átalakítják AC-vé. Egy másik lehetőség, amely egyre népszerűbb, az, hogy minden modulban mikroinvertert használ.
a mikroinverter egy egyenáramú váltóáramú átalakító, amely egyetlen napelemes modullal működik. Így Maximális teljesítménypont-követést biztosít a modul számára és nagyobb hatékonyságot biztosít, különösen olyan helyzetekben, mint például egy árnyékolt modul, amely csökkentette a kimenetet. Az alaprendszert a 3. ábra szemlélteti.
minden inverter kihozza a hálózat-kompatibilis AC-t, amely szinkronizálva van a rendszer többi mikroinverterével. A mikroinverterek egymással párhuzamosan vannak felszerelve, hogy elágazó áramkört képezzenek.
az elágazó áramköröket gyakran egy alpanelen kombinálják. Az eredmény egy modularizáltabb rendszer; ha egy modul vagy mikroinverter meghibásodik, a rendszer többi része továbbra is működik (csökkentett kimeneten), mert a többi mikroinverter párhuzamosan van csatlakoztatva, és az egyik nyílt forráskód nem befolyásolja a többiek működését.
a hibás modul vagy mikroinverter javítható anélkül, hogy a rendszer többi részét offline állapotba hozná; előfordulhat azonban, hogy a hibás modult szervizelés céljából el kell távolítani.
egyes modulok beépített mikroinverterrel és áramkörökkel vannak felszerelve a kimenet optimalizálása érdekében.
a beépített mikroinverterek nem férnek hozzá az egyenáramú áramkörökhöz a PV modulból, de kiküszöbölik az egyenáramú vezetékeket, csatlakozókat, kombináló dobozokat stb. Ez egyszerűsíti a telepítést, így az egész rendszer hatékony és költséghatékony. Ezenkívül kiküszöböli a nagyfeszültségű egyenáramú áramköröket (akár 600 V), így a mikro inverter rendszer biztonságosabb, mint a központi inverterrel rendelkező nagyfeszültségű rendszerek.
3.ábra alapvető mikro inverter rendszer. Az egyes modulok EGYENÁRAMÁT ac-vé alakítják át, ahol a rendszer többi mikroinverteréhez csatlakozik.
Kereskedelmi és intézményi fotovillamos rendszerek
a Kereskedelmi és intézményi fotovillamos rendszerek méretgazdaságosságot kínálnak, és gyakran az az előnyük, hogy viszonylag alacsonyabb az éjszakai villamosenergia-igény.
ezeknek a rendszereknek a többségét úgy tervezték, hogy csökkentsék egy nagyobb felhasználó, például egy vállalkozás, iskola vagy gyártóüzem villamosenergia-igényét, ezért a rendszert hálózatra kötött fotovillamos rendszerre tervezték.
néhány rendszert hálózaton kívüli rendszerként terveztek távoli alkalmazásokhoz, például egy PV rendszert, amelyet a Farallones-szigetek tengeri szentélyéhez telepítettek.
a marine sanctuary korábban dízelt importált áramfejlesztők működtetésére. A közüzemi áramellátás kiegészítése mellett egy másik alkalmazás a kereskedelmi és intézményi létesítmények számára az, hogy napelemes töltőállomást biztosítsanak alkalmazottaik vagy a nyilvánosság számára.
a napelemek egy parkoló fölé vannak szerelve, és töltőenergiát szolgáltatnak az elektromos járműveknek, ami kiválóan illeszkedik a rendelkezésre álló erőforráshoz (elektromos járművek töltése). A 4.ábra egy napelemes üzemanyag-állomást mutat.
számos közösség és kormányzati szerv biztosítja ezeket az állomásokat a nyilvános parkolókban, hogy ösztönözze az elektromos járművek használatát és csökkentse a kibocsátást.
4.Ábra Napelemes Üzemanyagtöltő Állomás. Ennek az üzemanyagtöltő állomásnak a napelem moduljait elektromos járművek töltésére használják.
közüzemi hálózathoz kötött PV rendszerek
egyes területeken a közművek nagy PV tömböket építettek, amelyeket a hálózat áramellátására terveztek. A közműveknek sok különböző szempontjuk van a napelemes rendszerek megvalósításában, mert energiát szolgáltatnak, nem pedig fogyasztják.
amikor egy közüzemi vállalat fontolóra veszi a napenergia hozzáadását, a rendszert először elemzik és modellezik, hogy meghatározzák a hatásokat, a terheléselosztást, a berendezések betöltését és az energia minőségét.
értékelik a teljes költséget, például a szükséges új átviteli és elosztórendszereket, valamint a meglévő létesítményekre gyakorolt hatást, például a csökkentett üzemanyagköltségeket.
egyes esetekben gazdaságosabb lehet elosztott rendszerek kifejlesztése kisebb napelemek felhasználásával, amelyeket speciális adagolókra telepítenek a további terhelés kezelésére és a tőkeköltségek csökkentésére.
az Elosztott Rendszerek csökkenthetik a vezetékekkel kapcsolatos költségeket is a távvezetékekben eloszlatott teljesítmény miatt.
felülvizsgálati kérdések
- mi a követelmény a rácshoz kötött PV inverterek esetében?
- mi a két oka annak, hogy a hálózathoz kötött PV-rendszer nem készült biztonsági mentéssel?
- miben különbözik az akkumulátor tömb méretezése egy rácshoz kötött PV rendszerben az akkumulátor tömb méretezésétől egy rács nélküli rendszerben?
- miért hasznos az állandó rendszerfigyelés egy hálózatra kötött fotovoltaikus rendszernél?
- milyen költségtényezőket kell figyelembe vennie a közműveknek a napelemes erőforrások hozzáadásához, amelyeket a háztulajdonosnak nem kell figyelembe vennie?
válaszok:
- a hálózatra kötött PV invertereknek szinkronizálniuk kell a kimenetüket a segédprogrammal, és képesnek kell lenniük a naprendszer leválasztására, ha a hálózat leáll.
- (1) az a rendszer, amelyet a hálózati energia kiegészítésére terveztek, és nem helyettesíti azt, nem igényel biztonsági mentést, így a telepítés egyszerűsödik. (2) Az akkumulátor biztonsági mentése drága, helyet foglal el, és rendszeres karbantartást igényel.
- egy hálózatra kötött PV rendszerben az akkumulátornak csak áramkimaradás esetén kell kicserélnie a hálózatot, így az áramkimaradás valószínűsége és hossza kulcsfontosságú tényező az akkumulátor méretének meghatározásában. Egy önálló rendszerben az akkumulátor méretének meghatározásakor a legfontosabb tényező az időjárás a helyszínen, valamint a hosszú ideig tartó felhők vagy eső kilátásai, amelyek megakadályoznák a rendszer legjobb működését.
- a rendszerfigyelés alapvető teljesítményadatokat szolgáltat a rendszer számára, és segít a rendszerrel kapcsolatos problémák azonosításában.
- néhány olyan tényező, amelyet a közműveknek figyelembe kell venniük, a terheléselosztás; a berendezések betöltése; az áramminőséggel kapcsolatos problémák; a teljes költség, beleértve az új átviteli és elosztórendszereket; valamint sok más tényező.
Leave a Reply