Критерии за избор на инвертори за PV системи

ВЕИ енергетикaТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 4, 2011

Ефективността на фотоволтаичната система до голяма степен зависи от функционалните характеристики на инвертора. Поради тази причина е необходим прецизен подбор на подходящия инвертор за всяка отделна инсталация. Определящи критерии за избора му са видът и големината на фотоволтаичната група, съвместимостта му с останалите компоненти, коефициентът на полезно действие на инвертора, неговите работни характеристики и степента на надеждност, които трябва да гарантират безопасно функциониране на системата и да подпомагат постигането на максимална производителност.

Оразмеряване на инверторите

При подбора и оразмеряването на инверторите първостепенно значение се отдава на тяхната мощност. Тя се определя от пиковата мощност на конкретната фотоволтаична система. Правилото е да се избират инвертори с малко по-малка мощност от тази на фотоволтаичната група. Специалистите съветват мощността на инвертора (W) да бъде по-голяма от 90% от пиковата мощност на панелите (Wp). Например, за 10 kWp група се препоръчва използването на инвертор с мощност 9-10 kW. Ако инверторът е с повече от 10% по-малка мощност, добивът на енергия ще бъде намален, а експлоатационният му срок - съкратен. Изключения се допускат в случаите, когато фотоволтаичната инсталация няма да достигне оптимална работа, поради неоптимално разположение или наклон.

Важно условие е максималният ток и напрежение на фотоволтаичните модули да не превишават допустимите нива на входни напрежения и ток на инвертора, тъй като това ще му нанесе сериозни технически повреди. Неблагоприятно въздействие върху работата му оказват претоварването и прегряването, които намаляват мощността на инвертора и той не е в състояние да обработи цялата мощност на фотоволтаичната система. При температури над 70 оС повечето инвертори започват да регулират производителността на фотоволтаичните модули надолу, с цел собствена защита. Поради тази причина е препоръчително да се избере пространство за монтаж на инвертора, което се нагорещява минимално или да се избере инвертор с принудително охлаждане.

С цел получаване на максимално количество енергия, инверторът трябва да работи в точката на постоянна мощност (МРР). Тъй като напрежението и токът на модулите варират значително в зависимост от атмосферните условия, инверторът трябва да променя точката си на максимална мощност, за да функционира оптимално. В почти всички съвременни инвертори е вграден MPP тракер, който се състои от електронно управляван DC преобразувател и осигурява подаването на възможно най-голяма мощност към електрическата мрежа. Също така, е препоръчително диапазонът на напрежение, в който инверторът ще следи точката на максимална мощност на една фотоволтаична група, да съответства на работните напрежения на групата. Избраният инвертор трябва да е в състояние да издържи на максималните напрежения и ток на цялата група.

Нивата на ефективност при пълно натоварване, посочени от производителите на инвертори, не са достатъчни за целите на проектирането на фотоволтаичните системи, тъй като за голяма част от експлоатационния цикъл инверторите не работят при пълно натоварване. В тези случаи е удачно да се използва европейският стандарт за ефективност, който предлага методика за сравняване ефективността на различни видове инвертори, като взема предвид продължителността от време, при която инверторът се очаква да работи при определено процентно натоварване.

Избор на инвертори за автономни централи

Инверторите, предназначени за автономни системи, трябва да имат следните характеристики: формата на произведеното напрежение да бъде чиста синусоида; да осигуряват стабилно АС напрежение и честота; да имат обхват по входно DC напрежение, съобразен с напрежението на заряда на батерията. Стойността на означената номинална мощност трябва да бъде достатъчна за захранване на всички АС уреди, включени едновременно. Инверторът трябва да може да понесе и достатъчно големи пускови токове при захранването на двигатели или други товари, изискващи по-голям пусков ток. Сред изискванията към инверторите за автономни фотоволтаични инсталации са надеждност, постигане на максимална ефективност при пълно и частично натоварване, малко потребление на енергия в режим на готовност и др. Възможно е да се използва и повече от един инвертор в системата, но в този случай трябва да бъдат осигурени отделни токови кръгове за всеки, за да се избегнат евентуални повреди при свързването на АС изхода на един инвертор към АС изхода на друг. Изключение правят по-съвременните инвертори от типа Master - Slave, които са специално предназначени за паралелно свързване и синхронизирана работа. Тази схема на работа дава по-голяма енергийна сигурност, а при по-големите системи дори може да се повиши ефективността, като се избегне работата на двата инвертора едновременно при частични товари. Главният инвертор обикновено захранва всички товари, докато подчиненият се включва само при необходимост.

За по-малки инсталации и за модули с различни мощностни толеранси се използват инвертори за единични модули и модулни двойки. Така всеки модул или двойка модули има свой собствен инвертор, който е оптимално съвместим с неговите характеристики и спецификации. Инверторът може да бъде прикрепен към модула или фабрично монтиран в свързващата кутия.

Избор на мрежови инвертори

Ефективно и икономически изгодно решение за големите фотоволтаични паркове (>10kW) са централните инвертори. Отличават се с възможност за висока производителност, солидна конструкция и лесен монтаж. Подходящи са за случаите, в които фотоволтаичната централа е под равномерна слънчева радиация, няма засенчване, всички модули са ориентирани в една и съща посока и имат еднакви електрически характеристики. При избора на централизирана инверторна концепция трябва да се обърне внимание на стойностите на входното напрежение и изходната мощност на инвертора, които гарантират нормалната работа на останалите параметри. Важни характеристики са и обхватът на напрежението на МРР (точката на постоянна мощност), максималният постоянен входен ток, над който не се гарантира сигурната работа на инвертора, и номиналният постоянен входен ток, който е най-големият за поддържане на МРР. По отношение на параметрите, свързани с изхода, акцент се поставя върху максималната изходна мощност, която може да бъде в широки граници - от няколко VА до няколко десетки kVA.

Използването на централен инвертор е неподходящо при фотоволтаични инсталации с частично засенчване, тъй като инверторът обработва едновременно производството на засенчените и на незасенчените модули. В резултат на това се получават загуби от несъответствията на електрическите характеристики на модулите. Когато частичното засенчване е неизбежно, се препоръчва използването на няколко еднострингови или един многострингов инвертор.

Еднострингови инвертори се свързват с един стринг от последователно свързани модули, като по този начин всеки стринг разполага със свой собствен инвертор. Мощността им варира от 0,7 kW до 15 kW. Този тип инвертори не трябва да бъдат инсталирани на централно място и нямат нужда от съединителна кутия. Могат да бъдат инсталирани в близост до стринговете, като така се намалява дължината на кабелите за постоянен ток. Всеки стринг трябва да се състои от модули с приблизително еднакви характеристики, мощностни толеранси и да бъде изложен на равномерна соларна радиация.

В случаи, в които фотоволтаичните модули в инсталацията са от различен вид, нямат еднаква ориентация и наклон или се наблюдава засенчване, специалистите препоръчват използването на мултистрингови инвертори. Мултистринговите инвертори предлагат възможността всеки инвертор да бъде свързан към два или три стринга, като всеки от тях може да бъде с различна ориентация, наклон, мощност или мощностен толеранс. Освен това един единствен инвертор може да се използва с различни стрингове, което е икономически по-изгодно, в сравнение с инсталацията на няколко еднострингови инвертора. Допълнително предимство се явява фактът, че работата на всеки отделен стринг се оптимизира чрез отделно проследяващо устройство за точката на максимална мощност.

Други характеристики на инверторите, които оказват влияние върху избора им, са: дали е подходящ за монтаж на открито, температурен обхват, за който е предвиден да работи, налични индикатори, устройства за запаметяване на данни и други.


Top