Grid-Tied Solar Photovoltaic (PV) System
de flesta solcellssystem är nätbundna system som fungerar tillsammans med elföretagets strömförsörjning. Ett nätbundet solsystem har en speciell växelriktare som kan ta emot ström från nätet eller skicka nätkvalitet växelström till elnätet när det finns ett överskott av energi från solsystemet.
Grid-bundet solcellssystem
dessutom kan elbolaget producera kraft från solparker och skicka ström till nätet direkt.
bostäder och små Grid-bundna PV-System
Grid-bundna PV-system kan ställas in med eller utan batteribackup. Det enklaste nätbundna PV-systemet använder inte batteribackup men erbjuder ett sätt att komplettera en del av elnätet. Huvudkomponenterna i detta system är PV-modulerna och en inverterare.
bostäder grid-bundna PV-system (källa: Wikipedia)
modulerna kan anslutas i Serie till växelriktaren om spänningsgränser inte överskrids, eller en separat combiner box kan användas för att kombinera utgångarna från olika moduler parallellt.
omformaren måste vara en speciell typ som kan anslutas direkt till ac-brytaren, så den måste konvertera DC från PV-modulerna till nätkompatibel AC och matcha fasen för verktygets sinusvåg.
det måste också kunna koppla bort PV-systemet (med en automatisk överföringsbrytare) när nätet är nere, så det måste vara en godkänd växelriktare som uppfyller UL-standarden 1741. En överföringsbrytare är en automatisk omkopplare som kan växla laster mellan alternativa strömkällor utan att avbryta strömmen.
ett grundläggande blockschema för ett nätbundet PV-system med serie PV-moduler visas i Figur 1.
jämfört med ett system med batteribackup är ett batterifritt system som detta billigare, lättare att installera och nästan underhållsfritt. Det har fördelen att inte behöva leverera all den kraft som behövs för hemmet eller företaget; det kan kompensera någon bråkdel av kraften och få verktyget att göra skillnaden.
om nätet är tillförlitligt, som det är i de flesta stadsområden, erbjuder ett batterifritt system den bästa prestandan per dollar som spenderas.
för många kommersiella kontorsbyggnader, butiker och industribyggnader är ett batterifritt system vettigt. Dessa typer av byggnader är normalt upptagna under dagsljus, vilket motsvarar de tider då solresursen är tillgänglig.
vanligtvis kan modulerna installeras på byggnadens tak eller en parkeringsstruktur, så Mark offras inte för matrisen. Systemet kan ställas in så att eventuell överskottskraft säljs tillbaka till verktyget, vilket lindrar all oro över helgen eller semester outnyttjad kapacitet.
Figur 1 Förenklat Batterifritt Nätbundet solcellssystem
UL-Standard 1741
Underwriters Laboratories bisexual (UL) är en oberoende produktsäkerhetscertifieringsorganisation som skriver standarder för säkerhet och testar produkter för överensstämmelse.
UL standard 1741 listar krav för växelriktare, omvandlare, laddningsregulatorer och sammankopplingssystemutrustning för både verktygsinteraktiva (nätbundna) kraftsystem och för icke-nätbundna system.
andra ul-standarder är skrivna för PV-moduler och kopplingslådor, kablar, kontakter, batterier och monteringssystem. Till exempel anger UL standard 1703 standarder för PV-system upp till 1000 V.
företag som får UL-certifiering får visa UL-märket på produkten / produkterna.
bostäder och små Grid-bundna PV-System med batteribackup
Grid-bundna PV-system med batteribackup kan fortsätta att leverera ström när nätet går ner. Systemet kan växla sömlöst till reservkraft när ett strömavbrott inträffar. Samtidigt kopplar det bort systemet från nätet så att det inte skickar ström när nätet är nere.
säkerhetskopierade laster
ett litet system med full batteribackup är mycket dyrare än ett batterifritt system.
ett sätt att minska kostnaderna är att dela upp systemet i säkerhetskopierade laster och icke-säkerhetskopierade laster, vilket minskar antalet batterier som krävs, sparar initialkostnader och minskar underhålls-och utrymmeskraven.
det här alternativet kräver omkoppling av servicepanelen och placering av icke-säkerhetskopierade belastningar på en separat dedikerad panel från de som säkerhetskopieras. I huvudsak motsvarar detta alternativ att ha två system, men omkoppling av en panel kan vara ett billigare alternativ än ett helt säkerhetskopierat system.
ett system med säkerhetskopierade laster och icke-säkerhetskopierade laster visas i blockschemat i Figur 2. Panelerna visas gå till en kombinationslåda, men en serie arrangemang är ett annat alternativ för att ansluta modulerna.
en kombinationslåda är en elektrisk anslutningslåda för att kombinera utgångarna från flera solpaneler till en DC-utgång.
Figur 2 Förenklat Batteribackupsystem för en del av AC-belastningen
när systemet är i nätinteraktivt läge tar omformaren energi från källorna och skickar den till de säkerhetskopierade belastningarna. Huvudbelastningarna drivs direkt från gallret.
om det finns mer energi från PV-modulerna än vad som behövs av de säkerhetskopierade belastningarna, läggs överskottet på nätet via en intern överföringsbrytare, vilket resulterar i en kredit för husägaren (nettomätning).
när nätet är nere eller utanför specifikationen öppnas överföringsomkopplaren och endast de säkerhetskopierade belastningarna får ström från omformaren. Huvudbelastningarna är enbart beroende av gallret, så de kommer att vara avstängda tills strömmen återställs.
pv Inverter dimensionering
storleken på växelriktaren och batteribackup som krävs för ett delvis säkerhetskopierat system kräver en analys av de belastningar som kommer att läggas på det säkerhetskopierade systemet.
för att uppskatta effektbehovet för reservbelastningarna kan strömmen till varje belastning sammanfattas i ett kalkylblad. Motorer behöver mer kraft under start än under körning, så systemet måste dimensioneras baserat på startkraft. Från resultaten av denna analys kan omformaren, inklusive olika alternativ, väljas. Ett alternativ är att använda växelriktare som kan staplas.
termen stapling avser att ansluta två växelriktare för att ge split-fas 120/240 V utgångar. Ett annat alternativ som finns på vissa växelriktare är att tillhandahålla en reservmotor generator ingång.
batteribank för PV-System
batteribanken är dimensionerad enligt antalet dagar av autonomi som krävs. Storleken kan baseras på historiska mönster av tid att nätet är nere.
i allmänhet cyklas ett system som säkerhetskopierar nätet endast när nätet är nere, så dimensioneringsöverväganden är annorlunda än i det nätfria systemet, som cyklar dagligen.
ett 80% urladdningsdjup är lämpligt för ett system som cyklas sällan, och antalet dagar med autonomi baseras på nätets prestanda snarare än vädermönster.
den sällsynta cykeln innebär att förseglade batterier kan vara ett bra val för ett backup-system eftersom de kräver mindre underhåll än översvämmade typer.
nackdelen med förseglade batterier är att de är dyrare och har en kortare livslängd än översvämmade typer.
för batteribackupsystem är batterimätare som kan rapportera laddningstillståndet användbara. Dessa mätare visar spänning, ström och procentandel av full laddning.
ett annat alternativ är en effektmätare som övervakar systemets prestanda och varnar användaren om felförhållanden.
studier har visat att övervakningssystem uppmuntrar energibesparing och att mer detaljerad information leder till mer bevarande.
små PV-system med Mikroomvandlare
de visade systemen tar tidigare DC till en central inverterare och omvandlar den till AC vid den punkten. Ett annat alternativ som växer i popularitet är att använda en mikroinverter vid varje modul.
en mikroinverter är en DC till AC-omvandlare som är dimensionerad för att fungera med en enda solmodul. Således kan det ge maximal effektpunktsspårning för modulen och större effektivitet, särskilt för situationer som en enda skuggad modul som har minskat produktionen. Ett grundläggande system illustreras i Figur 3.
varje inverter sätter ut nätkompatibel AC som är synkroniserad med andra mikroinverterare i systemet. Mikroinverterare installeras parallellt med varandra för att bilda en grenkrets.
grenkretsarna kombineras ofta vid en underpanel. Resultatet är ett mer modulariserat system; om en modul eller mikroinverter misslyckas fortsätter resten av systemet att fungera (vid reducerad utgång) eftersom de andra mikroinverterna är parallella anslutna och en öppen källkod påverkar inte de andras funktion.
den defekta modulen eller mikroinvertern kan repareras utan att ta resten av systemet offline; den felaktiga modulen kan dock behöva tas bort för service.
vissa moduler är utrustade med en inbyggd mikroinverter och kretsar för att optimera utgången.
inbyggda mikroomvandlare har inte tillgång till DC-kretsarna från PV-modulen, men de eliminerar DC-ledningar, kontakter, kombinationslådor och så vidare. Detta förenklar installationen, vilket gör det övergripande systemet effektivt och kostnadseffektivt. Det eliminerar också högspännings DC-kretsar (så mycket som 600 V), så mikroomriktarsystemet är säkrare än högspänningssystem med en central inverterare.
Figur 3 grundläggande mikro inverter System. DC från varje modul konverteras till ac där den är ansluten till andra mikroomvandlare i systemet.
kommersiella och institutionella solcellssystem
kommersiella och institutionella solcellssystem kan erbjuda skalfördelar och har ofta fördelen av en relativt lägre efterfrågan på el på natten.
de flesta av dessa system är utformade för att minska elbehovet för en större användare som företag, skola eller tillverkningsanläggning, så systemet är utformat för att vara ett nätbundet PV-system.
några system är utformade som off-grid-system för fjärrapplikationer, till exempel ett PV-system som installerades för en marin fristad på Farallones Islands.
marine sanctuary hade tidigare importerat diesel för att driva generatorer för el. Förutom att komplettera elkraft är en annan applikation för kommersiella och institutionella anläggningar att tillhandahålla en solbränslestation för sina anställda eller allmänheten att använda.
solpanelerna är monterade ovanför en parkeringsplats, och de levererar laddningskraft till elfordon, en utmärkt matchning av den tillgängliga resursen till behovet (laddning av elfordon). Figur 4 visar en solbränslestation.
många samhällen och myndigheter tillhandahåller dessa stationer vid offentliga parkeringsanläggningar för att uppmuntra användningen av elfordon och minska utsläppen.
Figur 4 Solar Tankning Station. Solmodulerna på denna bränslestation används för att ladda elfordon.
Utility Grid-bundna PV-System
i vissa områden har verktyg konstruerat stora PV-arrayer som är utformade för att mata ström till nätet. Verktyg har många olika överväganden för att implementera solcellssystem eftersom de levererar ström snarare än att konsumera den.
när ett elföretag överväger att lägga till solenergi analyseras systemet först och modelleras för att bestämma effekterna, lastbalansering, lastning av utrustning och elkvalitetsproblem.
den totala kostnaden, såsom eventuella nya överförings-och distributionssystem som krävs, och påverkan på befintliga anläggningar, såsom minskade bränslekostnader, utvärderas.
i vissa fall kan det vara mer ekonomiskt att utveckla distribuerade system med mindre solpaneler utplacerade på specifika matare för att hantera ytterligare belastning och minska kapitalkostnaderna.
distribuerade system kan också minska linjerelaterade kostnader på grund av kraften som släpps ut i överföringsledningar.
granska frågor
- vad är kravet för nätbundna PV-växelriktare?
- Vad är två skäl för att ha ETT nätbundet PV-system som inte säkerhetskopieras?
- hur skiljer sig storlek på en batterimatris i ett nätbundet PV-system från storlek på en batterimatris i ett nätfritt system?
- Varför är konstant systemövervakning användbar för ett nätbundet PV-system?
- vilka kostnadsfaktorer bör verktyg överväga för att lägga till solcellsresurser som en husägare inte behöver överväga?
svar:
- Grid-bundna PV-växelriktare måste synkronisera sin utgång med verktyget och kunna koppla bort solsystemet om nätet går ner.
- (1) ett system som är utformat för att komplettera elnätet och inte ersätta det när som helst behöver inte säkerhetskopieras, så installationen förenklas. (2) batteribackup är dyrt, tar plats och kräver regelbundet underhåll.
- i ett nätbundet PV-system måste batteriet bara byta ut nätet under avbrott, så sannolikheten och längden på avbrott är nyckelfaktorn för att bestämma batteristorleken. I ett fristående system är den viktigaste faktorn för att bestämma batteristorleken vädret på platsen och utsikterna för långa perioder av moln eller regn som skulle förhindra att systemet fungerar som bäst.
- systemövervakning kan ge grundläggande prestandadata för systemet och hjälpa till att hitta problem med systemet.
- några faktorer som verktyg måste överväga är lastbalansering; lastning av utrustning; problem med elkvalitet; total kostnad, inklusive nya överförings-och distributionssystem; liksom många andra faktorer.
Leave a Reply