Grid-gebonden fotovoltaïsch (PV) systeem
de meeste PV-systemen zijn netgebonden systemen die in combinatie werken met de stroom die door het elektriciteitsbedrijf wordt geleverd. Een grid-gebonden zonnestelsel heeft een speciale omvormer die stroom kan ontvangen van het net of stuur net-kwaliteit wisselstroom naar het nutsnet wanneer er een overmaat aan energie uit het zonnestelsel.
Grid gebonden zonne-PV-systeem
bovendien kan het nutsbedrijf elektriciteit produceren van zonneparken en rechtstreeks stroom naar het net sturen.
residentiële en kleine aan het elektriciteitsnet gekoppelde PV-systemen
aan het elektriciteitsnet gekoppelde PV-systemen kunnen met of zonder batterijback-up worden opgezet. De eenvoudigste grid-gebonden PV-systeem maakt geen gebruik van de batterij back-up, maar biedt een manier om een deel van de nutsvoorziening aan te vullen. De belangrijkste componenten van dit systeem zijn de PV-modules en een omvormer.
Residential grid-connected PV-systeem (Bron: Wikipedia)
de modules kunnen in serie worden aangesloten op de omvormer als de spanningsgrenzen niet worden overschreden, of een aparte combinerbox kan worden gebruikt om de uitgangen van verschillende modules parallel te combineren.
de omvormer moet een speciaal type zijn dat direct op de wisselstroomonderbreker kan worden aangesloten, dus het moet de DC van de PV-modules omzetten in rastercompatibele wisselstroom en overeenkomen met de fase van de sinus.
het moet ook in staat zijn om het PV-systeem los te koppelen (met behulp van een automatische overdrachtsschakelaar) wanneer het net uit is, dus het moet een goedgekeurde omvormer zijn die voldoet aan UL-norm 1741. Een overdrachtsschakelaar is een automatische schakelaar die belastingen tussen alternatieve stroombronnen kan schakelen zonder de stroom te onderbreken.
een basisblokdiagram van een aan het raster gebonden PV-systeem met serie PV-modules is weergegeven in Figuur 1.
vergeleken met een systeem met een batterijback-up is een batterijvrij systeem als dit minder duur, eenvoudiger te installeren en bijna onderhoudsvrij. Het heeft het voordeel dat u niet alle stroom hoeft te leveren die nodig is voor het huis of bedrijf; het kan een fractie van de stroom compenseren en het nut het verschil maken.
als het net betrouwbaar is, zoals in de meeste stedelijke gebieden, dan biedt een batterijvrij systeem de beste prestaties per uitgegeven dollar.
voor veel commerciële kantoorgebouwen, winkels en industriële gebouwen is een batterijvrij systeem zinvol. Dit soort gebouwen worden normaal gesproken overdag bezet, wat overeenkomt met de tijden waarop de zonnebron beschikbaar is.
meestal kunnen de modules op het dak van het gebouw of een parkeergarage worden geïnstalleerd, zodat er geen grond wordt opgeofferd voor de array. Het systeem kan zo worden ingesteld dat overtollige stroom wordt terug verkocht aan het nut, het verlichten van elke bezorgdheid over weekend of vakantie ongebruikte capaciteit.
figuur 1 Vereenvoudigd Batterijvrij Grid-gebonden zonne-PV-systeem
UL standaard 1741
the Underwriters Laboratories® (UL) is een onafhankelijke organisatie voor productveiligheidscertificering die normen voor veiligheid schrijft en producten op naleving test.
UL-norm 1741 bevat eisen voor omvormers, omvormers, laadregelaars en apparatuur voor interconnectiesystemen voor zowel interactief (op het elektriciteitsnet aangesloten) nutssystemen als voor niet op het elektriciteitsnet aangesloten systemen.
andere UL-normen zijn geschreven voor PV-modules en aansluitdozen, bekabeling, connectoren, batterijen en montagesystemen. UL-norm 1703 specificeert bijvoorbeeld normen voor PV-systemen tot 1.000 V.
bedrijven die UL-certificering ontvangen, mogen de UL-markering op het(de) product (en) aanbrengen.
residentieel en klein Netgebonden PV-systeem met batterijback-up
PV-systemen met een batterijback-up kunnen stroom blijven leveren wanneer het net uitvalt. Het systeem kan naadloos overschakelen op back-upvoeding wanneer een elektrische storing optreedt. Tegelijkertijd ontkoppelt het het systeem van het net zodat het geen stroom uitstuurt als het net uit is.
Back-Uplasten
een klein systeem met een volledige batterijback-upmogelijkheid is veel duurder dan een batterijvrij systeem.
een manier om de kosten te verlagen is door het systeem op te splitsen in back-up ladingen en niet-back-up ladingen, waardoor het aantal benodigde batterijen wordt verminderd, de initiële kosten worden bespaard en onderhoud en ruimte worden verminderd.
deze optie vereist het opnieuw bedraden van het servicepaneel en het plaatsen van niet-back-up ladingen op een afzonderlijk speciaal paneel van degenen die een back-up hebben. In wezen is deze optie gelijk aan het hebben van twee systemen, maar het opnieuw bedraden van een paneel kan een goedkopere optie zijn dan een volledig back-up systeem.
in het blokschema van Figuur 2 wordt een systeem met back-uplasten en niet-Back-uplasten weergegeven. De panelen worden getoond gaan naar een combiner box, maar een serie arrangement is een andere optie voor het aansluiten van de modules.
een combinerbox is een elektrische aansluitbox voor het combineren van de uitgangen van meerdere zonnepanelen in één gelijkstroomuitgang.
Figuur 2 Vereenvoudigd batterijback-upsysteem voor een deel van de AC-belasting
wanneer het systeem in de rasterinteractiemodus staat, neemt de omvormer energie uit de bronnen op en stuurt deze naar de back-upbelastingen. De belangrijkste belastingen worden rechtstreeks van het net gevoed.
als er meer energie uit de PV-modules is dan nodig is voor de back-up belastingen, wordt het overschot via een interne overdrachtsschakelaar op het net geplaatst, wat resulteert in een krediet voor de huiseigenaar (netto meting).
wanneer het raster niet werkt of niet volgens de specificaties werkt, wordt de overdrachtsschakelaar geopend en ontvangen alleen de back-upbelastingen stroom van de omvormer. De belangrijkste belastingen zijn uitsluitend afhankelijk van het net, dus ze zullen uit totdat de stroom is hersteld.
PV-omvormer Sizing
de grootte van de omvormer en de batterijback-up die nodig zijn voor een gedeeltelijk back-up systeem vereist een analyse van de belastingen die op het back-up systeem zullen worden geplaatst.
om de energiebehoefte voor de back-upbelastingen te schatten, kan het vermogen voor elke belasting worden samengevat op een spreadsheet. Motoren hebben meer vermogen nodig tijdens het starten dan tijdens het lopen, dus het systeem moet worden gedimensioneerd op basis van startvermogen. Uit de resultaten van deze analyse kan de omvormer, inclusief verschillende opties, worden geselecteerd. Een optie is het gebruik van omvormers die kunnen worden gestapeld.
de term stapelen verwijst naar het verbinden van twee omvormers om split-phase 120/240 V uitgangen te leveren. Een andere optie beschikbaar op sommige omvormers is om een back-up engine generator ingang.
batterijbank voor PV-systeem
de batterijbank wordt berekend op basis van het aantal dagen autonomie dat vereist is. De grootte kan worden gebaseerd op historische patronen van de tijd dat het raster is down.
in het algemeen wordt een systeem dat een back-up maakt van het raster alleen gefietst wanneer het raster down is, zodat de dimensioneringsoverwegingen anders zijn dan in het rastervrije systeem, dat dagelijks cycli uitvoert.
een afvoerdiepte van 80% is geschikt voor een systeem dat niet vaak wordt gefietst, en het aantal dagen autonomie is gebaseerd op de prestaties van het net in plaats van op weerpatronen.
door de zeldzame cycli kunnen gesloten batterijen een goede keuze zijn voor een back-upsysteem omdat ze minder onderhoud vereisen dan overstroomde typen.
het nadeel van verzegelde batterijen is dat ze duurder zijn en een kortere levensduur hebben dan overstroomde typen.
voor systemen met een batterijback-up zijn batterijmeters die de oplaadtoestand kunnen aangeven nuttig. Deze meters tonen de spanning, stroom, en het percentage van de volledige lading.
een andere optie is een vermogensmeter die de prestaties van het systeem bewaakt en de gebruiker waarschuwt voor storingen.Studies hebben aangetoond dat monitoringsystemen energiebesparing bevorderen en dat meer gedetailleerde informatie tot meer energiebesparing leidt.
kleine PV-systemen met Micro-omvormers
de eerder getoonde systemen nemen DC naar een centrale omvormer en zetten deze om in AC op dat punt. Een andere optie die groeit in populariteit is om een microinverter te gebruiken bij elke module.
een micro-omvormer is een DC NAAR AC-omzetter die geschikt is voor gebruik met een enkele zonnemodule. Zo kan het maximale PowerPoint tracking voor de module en een grotere efficiëntie bieden, met name voor situaties zoals een enkele gearceerde module die de output heeft verminderd. Een basissysteem wordt geïllustreerd in Figuur 3.
elke inverter geeft rastercompatibele wisselstroom uit die gesynchroniseerd is met andere micro-inverters in het systeem. Micro-omvormers worden parallel met elkaar geïnstalleerd om een takcircuit te vormen.
de aftakcircuits worden vaak gecombineerd op een subpaneel. Het resultaat is een meer modularized systeem; als een module of micro-inverter faalt, blijft de rest van het systeem werken (bij verminderde output) omdat de andere micro-inverters parallel verbonden zijn en één open source de werking van de anderen niet beïnvloedt.
de defecte module of micro-overter kan worden gerepareerd zonder de rest van het systeem offline te halen; het kan echter nodig zijn de defecte module te verwijderen voor onderhoud.
sommige modules zijn uitgerust met een ingebouwde micro-inverter en circuits om de output te optimaliseren.
ingebouwde micro-omvormers hebben geen toegang tot de DC-circuits van de PV-module, maar ze elimineren de DC-bedrading, connectoren, combinerboxen, enzovoort. Dit vereenvoudigt de installatie, waardoor het totale systeem efficiënt en kosteneffectief is. Het elimineert ook hoogspannings-DC-circuits (tot 600 V), zodat het micro-omvormersysteem veiliger is dan hoogspanningsystemen met een centrale omvormer.
Figuur 3 Basic Micro inverter System. DC van elke module wordt omgezet in ac waar het is aangesloten op andere micro-omvormers in het systeem.Commerciële en institutionele PV-systemen
commerciële en institutionele PV-systemen kunnen schaalvoordelen bieden en vaak het voordeel hebben van een relatief lagere vraag naar elektriciteit ‘ s nachts.
de meeste van deze systemen zijn ontworpen om de vraag naar elektriciteit voor een grotere gebruiker, zoals een bedrijf, school of productiefaciliteit, te verminderen.
enkele systemen zijn ontworpen als off-grid-systemen voor toepassingen op afstand, zoals een PV-systeem dat werd geïnstalleerd voor een zeereservaat op de Farallones-eilanden.
de Marine sanctuary had eerder diesel ingevoerd om stroomgeneratoren te laten draaien. Naast de aanvulling van de nutsvoorzieningen, is een andere toepassing voor commerciële en institutionele instellingen om een zonne-energiecentrale voor hun werknemers of het publiek te gebruiken.
de zonnepanelen zijn boven een parkeerterrein gemonteerd en leveren laadvermogen aan elektrische voertuigen, een uitstekende aansluiting van de beschikbare middelen aan de behoefte (opladen van elektrische voertuigen). Figuur 4 toont een zonne-energiecentrale.
veel gemeenschappen en overheidsinstanties bieden deze stations op openbare parkeerplaatsen aan om het gebruik van elektrische voertuigen te stimuleren en de emissies te verminderen.
Figuur 4 Zonne-Energiecentrale. De zonnemodules van dit tankstation worden gebruikt om elektrische voertuigen op te laden.
aan het elektriciteitsnet gekoppelde PV-systemen
in sommige gebieden hebben nutsbedrijven grote PV-arrays gebouwd die zijn ontworpen om het elektriciteitsnet te voeden. Nutsbedrijven hebben veel verschillende overwegingen voor het implementeren van zonne-PV-systemen, omdat ze stroom leveren in plaats van het te verbruiken.
wanneer een nutsbedrijf overweegt zonne-energie toe te voegen, wordt het systeem eerst geanalyseerd en gemodelleerd om de effecten, load balancing, het laden van apparatuur en problemen met de netvoedingskwaliteit te bepalen.
de totale kosten, zoals de vereiste nieuwe transmissie-en distributiesystemen, en het effect op bestaande installaties, zoals lagere brandstofkosten, worden geëvalueerd.
in sommige gevallen kan het voordeliger zijn om gedistribueerde systemen te ontwikkelen met behulp van kleinere zonne-arrays die op specifieke feeders worden gebruikt om extra belasting aan te kunnen en de investeringskosten te verlagen.
gedistribueerde systemen kunnen ook leidinggerelateerde kosten verminderen door het in transmissielijnen gedissipeerde vermogen.
Overzichtskwesties
- Wat is de vereiste voor aan het elektriciteitsnet gekoppelde PV-omvormers?
- Wat zijn twee redenen voor een aan het elektriciteitsnet gebonden PV-systeem zonder back-up?
- hoe verschilt het dimensioneren van een batterijarray in een rastergebonden PV-systeem van het dimensioneren van een batterijarray in een rastervrij systeem?
- Waarom is constante systeembewaking nuttig voor een PV-systeem dat aan het elektriciteitsnet is gekoppeld?
- welke kostenfactoren moeten nutsbedrijven overwegen voor het toevoegen van zonne-energie bronnen die een huiseigenaar niet hoeft te overwegen?
antwoorden:
- Grid-gebonden PV-omvormers moeten hun output synchroniseren met het nut en in staat zijn om het zonnestelsel los te koppelen als het grid uitvalt.
- (1) een systeem dat ontworpen is om het net aan te vullen en het op geen enkel moment te vervangen, heeft geen back-up nodig, dus de installatie is vereenvoudigd. (2) batterijback-up is duur, neemt ruimte in beslag en vereist regelmatig onderhoud.
- in een aan het net gebonden PV-systeem moet de batterij het net alleen tijdens uitval vervangen, dus de waarschijnlijkheid en de lengte van uitval zijn de belangrijkste factor bij het bepalen van de batterijgrootte. In een stand-alone systeem, de belangrijkste factor bij het bepalen van de batterijgrootte is het weer op de locatie en de vooruitzichten voor lange periodes van wolken of regen die zou voorkomen dat het systeem werkt op zijn best.
- systeembewaking kan basisgegevens over de prestaties van het systeem leveren en problemen met het systeem helpen opsporen.
- enkele factoren waarmee nutsbedrijven rekening moeten houden zijn load balancing; het laden van apparatuur; problemen met de netvoedingskwaliteit; totale kosten, inclusief eventuele nieuwe transmissie-en distributiesystemen; en vele andere factoren.
Leave a Reply