Сетевой инвертор принцип работы

Сетевые grid-tie инверторы для солнечных батарей

В тех районах, где осуществить подключение к централизованной электросети проблематично или нецелесообразно, особенно в солнечных регионах, — люди нередко прибегают к использованию в своих частных хозяйствах солнечных батарей. Они преобразуют энергию солнечного излучения в электричество, и таким образом позволяют потребителю получать электроснабжение для собственных нужд независимо от государственной электросети.

Но в силу того, что выработка электричества происходит на солнечных батареях неравномерно (в разное время суток, а также в зависимости от облачности и от текущих климатических условий), получаемую энергию человеку приходится все время накапливать в аккумуляторных батареях большой емкости. Такие батареи стоят дорого, к тому же срок их службы ограничен.

Свинцовые аккумуляторы проработают в такой системе лет 5, а литиевые — лет 10, но и стоят они в 5 раз дороже свинцовых. Таким образом, в конечном итоге именно аккумуляторы повышают реальную стоимость электроэнергии, вырабатываемой на солнечных батареях.

На практике оказывается, что срок окупаемости системы солнечных батарей с аккумуляторами и инвертором не оправдывает ее применение, и куда выгоднее было бы все же провести обычную сеть, подключиться как все, и получать электричество от обычной электростанции.

А возможно ли свою систему солнечных панелей вообще избавить от аккумуляторов, но при этом пользоваться всеми благами, какие она может дать? В принципе возможно. Для этого необходимо будет просто все время подавать генерируемую солнечными батареями электроэнергию в общую сеть, где вообще-то она всегда и нужна.

Когда на дворе ночь, владелец солнечных панелей по мере необходимости получал бы электричество от общей энергосети, а днем — подавал бы избыток выработанной у себя на солнечных батареях электроэнергии в сеть, и таким образом его солнечные батареи всегда оставались бы при деле, а он и его хозяйство — при электричестве. Достаточно установить сетевой Grid-tie инвертор.

Допустим, частная система солнечных батарей ее владельца за месяц подала в сеть 360 кВт-ч электроэнергии, но за этот же месяц из общей энергосети данным хозяйством было взято 300 кВт-ч. Это значит, что баланс в пользу нашего человека составил 60 кВт-ч, которые он отдал сверх того, что потребил.

Значит в принципе, в следующем месяце электроснабжающая компания может вернуть ему эти 60 кВт-ч без взимания за них какой-то платы, либо компания сама может заплатить за них данному человеку. В США так и делают: заключается договор между хозяином солнечных батарей и распределительной компанией, к системе устанавливается соответствующий всем требованиям Grid-tie инвертор, и всем хорошо.

Что же представляет собой Grid-tie инвертор? Grid – сеть, tie – связанный. Связанный с сетью инвертор. Вообще инвертор, в обычном понимании, — это устройство, преобразующее постоянный электрический ток в переменный ток стандартного для сети напряжения и частоты — 240 вольт 50 Гц или 120 вольт 60 Гц.

Но Grid-tie инвертор, в отличие от обычного инвертора, включается не между аккумуляторной батареей и потребителем, а между местным источником электроэнергии, которым может выступать небольшая солнечная электростанция, и электросетью.

Данный инвертор во время своей работы чутко следит за частотой и фазой синусоидального сетевого напряжения, чтобы адекватно и с высокой точностью во времени подавать электричество в данную сеть. Для этого инвертор обязан поддерживать свое выходное напряжение чуть-чуть выше текущей величины напряжения в сети, а опережение по фазе не должно превышать 1 градус по отношению к сетевому.

Управление Grid-tie инвертором осуществляет микропроцессор, который в режиме реального времени отслеживает частоту, форму и фазу сетевого напряжения, и тут же, в режиме реального времени, обеспечивает подачу переменного синусоидального напряжения соответствующей частоты и главное — фазы, при этом обеспечивая адекватный баланс реактивной мощности, в зависимости от характера нагрузки, создаваемой подключенными в данный момент потребителями.

Так в сети не возникает ни перенапряжений, ни перегрузок. Если же в централизованной сети по какой-то причине пропадет напряжение, то микропроцессор инвертора мгновенно инициирует отключение от сети (это требование Национального электрического стандарта США), чтобы электросеть по крайней мере точно оставалась обесточенной на время проведения ремонтных работ обслуживающим персоналом.

Практически такой инвертор, будучи однажды правильно установлен, не требует в будущем никакого обслуживания, и, что более важно, — не требует накопительной батареи.

Grid-tie инверторы бывают трансформаторными (с НЧ-трансформаторами) и высокочастотными (используются трансформаторы и дроссели меньших габаритов).

Низкочастотные трансформаторные инверторы сразу генерируют электроэнергию подходящую для подачи в электросеть. Высокочастотные сначала преобразуют низковольтное постоянное напряжение в высокочастотное импульсное напряжение, затем импульсный ток выпрямляют, и только после — подают в сеть с соответствующей низкой частотой и фазой. Бестрансформаторные инверторы (без гальванической развязки) небезопасны.

Солнечный инвертор

Пост опубликован: 17 ноября, 2017

В настоящее время альтернативная энергетика все более прочно входит в повседневную жизнь современного человека и причин тут несколько. Это и экологическая безопасность подобных производств, и возможность создать автономную систему электроснабжения, которая, по истечении срока окупаемости, может приносить определенный доход пользователю.

Одним из видов производства электрической энергии, использующем альтернативный и возобновляемый источник, является солнечная энергетика, а одним из устройств, обеспечивающим работу солнечной электростанции в автоматическом режиме, является инвертор.

Что это такое

Солнечный инвертор – это техническое устройство, служащее для преобразования постоянного электрического тока, напряжением 12/24/48 В, вырабатываемого солнечными батареями, в переменный, используемый для освещения и питания различных приборов и устройств напряжением 220/380 В.

Зачем он нужен

Работа солнечной электростанции в качестве основного или резервного источника электроснабжения, предполагает подключение определенного количества нагрузки, в качестве которой выступают бытовые приборы и технические устройства, для работы которых требуется переменный ток напряжением 220/380 В.

В свою очередь, солнечная батарея (панель), вырабатывает постоянный ток напряжением более низкого порядка, посредством которого заряжаются аккумуляторные батареи, входящие в состав солнечной электростанции (накопители выработанного электричества).

Схема работы солнечной электростанции приведена на рисунке:

Для того, чтобы преобразовать, накопленную в аккумуляторах электрическую энергию, в параметры, соответствующие параметрам подключаемых устройств, и служат технические устройства, называемые инверторами.

Типы солнечных инверторов

Инверторы, для солнечных электростанций, производятся в различной исполнении и отличаются друг от друга по техническим характеристикам, стоимости и наличию средств автоматики и защиты. А вот типов подобных устройств, определяющих их способность работать по отношению к традиционной сети электроснабжения (от энергоснабжающих организаций), всего три, это:

  1. Автономные («off grid») – способны работать только отдельно от внешних электрических сетей, используются для автономных систем электроснабжения.
  2. Сетевые («on grid») –работают в синхронном режиме с внешней сетью электроснабжения. Инверторы данного типа, кроме своей основной функции, (преобразования напряжения), контролируют качество электрической энергии внешней сети (напряжение и частота), а также способны передавать излишки генерированной энергии для реализации во внешнюю сеть электроснабжения.
  • Гибридные («hybrid») – совмещают в себе функции автономных и сетевых устройств, обладают большим количеством настроек, позволяющих отрегулировать различные режимы работы.

Инверторы сетевого типа

Отличительной особенностью сетевых инверторов является характер их работы по отношению к вешней электрической сети.

Устройства данного типа устанавливаются в электрическую цепь между солнечной панелью и электрической сетью 220/380 В. Установка сетевого инвертора предполагает работу солнечной электростанции без наличия накопителей энергии (аккумуляторов), когда выработанный солнечными батареями ток идет на питание отдельных потребителей, подключаемых непосредственно к инвертору, а излишки – во вешнюю сеть. Работа такого устройства осуществляется только в дневное время, когда есть солнечный свет.

Инверторы автономного типа

Инверторы автономного типа работают в составе солнечных электростанций, обеспечивающих автономное электроснабжение потребителей электрической энергии. Технические устройства данного типа преобразуют накопленную в аккумуляторах энергию до требуемых параметров и обеспечивают надежность автономного электроснабжения.

В зависимости от формы выходного сигнала по току, инверторы данного типа подразделяются на: синусоидальные и квази-синусоидальные.

Синусоидальные инверторы обладают лучшими техническими показателями, но больше по габаритным размерам и стоимости, нежели квази-синусоидальные, что определяет сферу их использования и распространение на рынке подобных устройств.

Основные технические характеристики

При выборе типа инвертора и возможности его установки в той или иной схеме электроснабжения, основными параметрами, определяющими выбор, служат его технические характеристики, каковыми являются:

  • Мощность – определяет количество нагрузки (приборов и устройств), которое можно подключить к конкретному устройству. Номинальная мощность, указывает на длительно допустимую нагрузку, при подключении которой инвертор способен работать продолжительное время. Максимально допустимая (пиковая) мощность, определяет способность преобразовывать электрический ток не продолжительное время, в моменты запуска электрических двигателей или иных устройств, при включении которых в работу происходит скачек электрического тока (ток запуска).
  • Вид выходного сигнала (форма синусоиды) – определяет возможность подключения того или иного оборудования к конкретной модели инвертора. При использовании более дешевых устройств, с квази-синусоидальной формой сигнала по электрическому току, возможны сложности в процессе эксплуатации приборов и агрегатов, чувствительных к качеству электрического тока (отопительные котлы, насосы, электронные устройства).
  • Напряжение на входе и выходе – определяет возможность установки с определенным видом солнечных панелей, вырабатывающих электрический ток напряжением 12/24/48 В, и в соответствии с этим, напряжением сети питания потребителей – 220 и 380 В.
  • Наличие защитных элементов – зависит от конкретной модели устройства. Основными видами защиты являются – защита от короткого замыкания и перегрузки.
  • Дополнительные опции – также зависит от модели устройства. Это может быть установка встроенной розетки, жидкокристаллического дисплея, зарядного устройства и прочих элементов.
Читайте также  Доработка реле поворотов под светодиоды

Популярные модели

Каждый пользователь выбирает для себя сам какую модель выбрать и где ее купить. Конечно же оптимальным местом для выбора и приобретения сложных технических устройств, к каковым относится солнечный инвертор, являются компании дилеры производителей подобных изделий, но не везде они присутствуют, поэтому можно воспользоваться сетью интернет, где можно найти модель, соответствующую предъявляемым к ней требованиям.

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются серии и модели:

  • «СибВольт» (Россия) – сетевые инверторы, номинальной мощностью от 1,5 до 3,0 кВт, на напряжение 12/24/48 В.
  • «Sunrise» (Китай) – гибридного типа, номинальной мощностью 3,2 и 4,0 кВт, на напряжение 48 В.
  • «UMA» (Россия) – автономного типа, номинальной мощностью от 2,4 до 4,0 кВт, на напряжение 24/48 В.
  • «S300» (Тайвань) – автономного типа, номинальной мощностью 300,0 Вт, на напряжение 12/24 В.
  • «Stark Country» (Китай) — гибридного типа, номинальной мощностью от 1,6 до 4,0 кВт, на напряжение 12/24/48 В.
  • «Sunville SV15000s» (Россия) – сетевое устройство, номинальной мощностью 15,0 кВт.

Серии и конкретные модели, на рынке подобных товаров, представлены достаточно обширно, как в плане технических характеристик, так и компаний их выпускающих. В связи с этим всегда есть возможность выбрать устройство в соответствии с личными пожеланиями пользователя основываясь на критериях выбора рассмотренных ниже.

Как выбрать лучший?

Как уже было указано выше, на рынке подобных устройств, представлено большое количество моделей различных производителей, которые схожи по своим техническим характеристикам. Для того, чтобы выбрать инвертор, и при этом не ошибиться, необходимо следовать критериям выбора, которыми являются:

  1. Номинальная мощность.
  2. Максимальная (пиковая) мощность.
  3. Форма выходного сигнала по току.
  4. КПД.
  5. Эксплуатационные показатели (температура, влажность, высота установки над уровнем моря).
  6. Напряжение на «входе» и «выходе» устройства.
  7. Наличие средств защиты от токов КЗ и перегрузки.
  8. Наличие «спящего» режима, вентилятора охлаждения и дополнительных опций.
  9. Габаритные размеры и вес.
  10. Бренд и надежность производителя.
  11. Стоимость.

Опираясь на выше приведенные критерии и зная параметры сети, каждый пользователь способен самостоятельно выбрать лучшую модель, из представленных, в настоящее время, в конкретном регионе или на интернет ресурсах.

Подключение инвертора к солнечной батарее

Инвертор является устройством, работающим в комплексе с другими элементами солнечной электростанции, которыми являются:

  • Солнечная панель – источник электрической энергии;
  • Аккумуляторная батарея – накопитель выработанной энергии;
  • Контроллер заряда – отвечает за состояние аккумуляторных батарей, контролирует режим их работы — «заряд-разряд»;
  • Провода и кабели – обеспечивают соединение всех устройств в единую электрическую цепь;
  • Несущие конструкции – обеспечивают надежное крепление монтируемого оборудования, некоторые устройства, позволяют регулировать положение солнечных панелей в пространстве, в соответствии с расположением солнца.

Подключение инвертора в схему работы электрической станции, зависит от типа устройства, т.е. способности работать по отношению к внешней электрической сети.

Подключение, в зависимости от типа инвертора, выполняется по следующей схеме, для:

  • Автономных («off grid») моделей.
  • Модели данного типа устанавливаются между нагрузкой и аккумулятором, зарядка которого также осуществляется через контакты инвертора. У некоторых моделей, как показано на рисунке, может быть предусмотрен отдельный вход для подключения к электрической сети переменного тока, для обеспечения зарядки аккумуляторов, в случае невозможности их заряда от солнечных батарей.
    • Сетевых («on grid») моделей.

    Инверторы данного типа, включаются в электрическую цепь между солнечной батарей и элементами нагрузки и внешней электрической сетью. У данного типа устройств не предусмотрено подключение аккумуляторных батарей. В случаях, когда количество вырабатываемой электрической энергии превышает требуемые значения, излишки перераспределяются во внешнюю сеть.

    • Гибридных («hybrid») моделей.

Гибридный тип подобных устройств, предполагает установку инвертора между аккумуляторами, внешней сетью и нагрузкой одновременно.Использование инвертора, в схемах солнечных электростанций, позволяет осуществлять их работу в автоматическом режиме, что значительно упрощает их использование и расширяет сферу применения.

Сетевой инвертор — что это и как работает?

  • 02 сентября 2016 09:05:58
  • Отзывов:
  • Просмотров: 6950

Сетевыми (или grid-tie) инверторами являются устройства, преобразующие постоянное (DC) напряжение от возобновляемых источников энергии (фотомодулей, ветроустановок или микроГЭС) в переменное (AC) напряжение, и передающие его напрямую в сеть 220 (или 380) В, тем самым снижая потребление электроэнергии от энергосетей.

Сетевые инверторы также называют синхронными преобразователями, так как они обладают отличительной особенностью — наличием синхронизации выходного напряжения и тока со стационарной сетью.

Таким образом, сетевой инвертор осуществляет преобразование постоянного тока от солнечных батарей и других возобновляемых источников энергии в переменный, с надлежащими значениями частоты и фазы для сопряжения со стационарной сетью. Как правило, преобразование осуществляется с помощью PWM — широтно-импульсной модуляции.

Принцип работы сетевого инвертора состоит в перетекании тока, синхронизированного по частоте и фазе, при этом напряжение инвертора должно быть чуть выше напряжения в сети. Это становится возможным с помощью замера и повышения напряжения на выходе сетевого инвертора до текущего значения потока выходной мощности от источника постоянного тока.

В целях безопасности сетевые инверторы оборудуются так называемой anti — islanding защитой: в случае выхода сети из строя, либо выхода уровней напряжения или частот за допустимые пределы, автоматический выключатель отключает выход от сети.

Срабатывание данного вида защиты зависит от настроек инвертора и условий сети. В худшем случае — если напряжение в сети опускается ниже 0,5 от номинального, а частота отклоняется на 0,5 -0,7 Гц от номинального значения, сетевой инвертор должен остановить процесс генерации электроэнергии в сеть не менее чем за 100 миллисекунд.

Для того, чтобы снизить потери на преобразование постоянного напряжения в переменное, сетевые инверторы функционируют при высоких входных напряжениях – ближе к напряжению в сети. Кроме того, обычно они оборудованы встроенной системой отслеживания точки максимальной мощности солнечных батарей. Данная система слежения (Maximum Power Point Tracking (MPPT)) позволяет определять наиболее оптимальное соотношение напряжения и тока, снимаемых с солнечных модулей, тем самым позволяя получать максимум энергии при любых внешних изменениях метеоусловий, в результате этого генерация от солнечных панелей в сеть осуществляется даже в пасмурную погоду.

В настоящее время сетевые инверторы находят широкое применение для экономии электроэнергии на производствах, в офисах, в торговых центрах и т.п. Сетевые фотоэлектрические системы строятся на таких объектах мощностью от 500 Вт и выше.

Сетевые солнечные инверторы промышленного назначения используют для передачи энергии от возобновляемых источников энергии в 3-х фазную сеть. В настоящее время для промышленного использования производят сетевые инверторы мощностью до нескольких сотен кВт. Подобные инверторы (преобразовательные станции) построены по модульному принципу, с целью минимизации потерь и извлечения максимальной эффективности использования солнечной энергии.

Основные характеристики сетевых инверторов

  • Номинальная выходная мощность – мощность, получаемая от данного инвертора.
  • Выходное напряжение – показатель, определяющий к какой сети по напряжению может быть подключен инвертор. Для небольших инверторов (бытового назначения) выходное напряжение обычно равно 240 В. Инверторы для промышленного назначения рассчитаны на 208, 240, 277, 400 или 480 В, кроме того их можно подключать к 3-х фазной сети.
  • Максимальная эффективность — наивысшая эффективность преобразования энергии, которую может обеспечить инвертор. Максимальный КПД большинства сетевых инверторов составляет более 94%, у некоторых — до 97%.
  • Взвешенная эффективность — средняя эффективность инвертора, этот показатель лучше характеризует эффективность работы инвертора. Этот показатель важен, так как инверторы, способные преобразовывать энергию при различных выходных напряжениях переменного тока, имеют разную эффективность при каждом значении напряжения.
  • Максимальный входной ток — максимальное количество постоянного тока, которое может преобразовывать инвертор. В случае, если какой-либо возобновляемый источник (например, солнечная панель) будет производить ток, превышающий это значение, сетевой инвертор его не использует.
  • Максимальный выходной ток — максимальный непрерывный переменный ток, производимый инвертором. Этот показатель используют для определения минимального (номинального) значения перегрузки по току устройств защиты (к примеру, выключателей или предохранителей).
  • Диапазон отслеживания напряжения максимальной мощности — диапазон напряжения постоянного тока, в котором будет работать точка максимальной мощности сетевого инвертора.
  • Минимальное входное напряжение — минимальное напряжение, необходимое для включения инвертора и его работы. Этот показатель особенно важен для солнечных систем, так как разработчик системы должен быть уверен, что для произведения этого напряжения в каждой цепочке последовательно соединено достаточное количество солнечных модулей.
  • Степень защиты IP (или код исполнения) – характеризует степень защиты корпуса от проникновения внешних твердых предметов (первая цифра), а также воды (вторая цифра)
Читайте также  Принцип работы сушилки для овощей и фруктов

Сетевые инвертора и их использование

Cетевыми (или grid-tie) инверторами являются устройства, преобразующие постоянное (DC) напряжение от солнечных панелей в переменное (AC) напряжение, и передающие его напрямую в сеть 220 (или 380)В, тем самым снижая потребление электроэнергии от энергосетей.

Сетевые инверторы также называют синхронными преобразователями, так как они обладают отличительной особенностью — наличием синхронизации выходного напряжения и тока со стационарной сетью.

Таким образом, сетевой инвертор осуществляет преобразование постоянного тока от солнечных модулей и других возобновляемых источников энергии в переменный ( с надлежащими значениями частоты и фазы для сопряжения со стационарной сетью). Как правило, преобразование осуществляется с помощью PWM — широтно-импульсной модуляции.

Инверторы сетевого типа не имеют возможности подключения к ним аккумуляторных батарей. Также они не смогут работать в доме, в котором пропало электричество, к примеру, по причине аварии в электросети. Сделано это для того, чтобы обезопасить от поражения электрическим током персонал, который будет заниматься восстановлением линий электропередач. Т.е. если Вам нужно, чтобы при аварийном отключении электроэнергии Ваши потребители работали от фотомодулей, то Вам нужен сетевой инвертор с резервированием.

Сетевые инверторы (без резервирования) лучше использовать в тех случаях, где есть стабильное бесперебойное энергоснабжение и когда планируется подключение «Зеленого» тарифа, или же для экономии на электричестве путем выработки своего собственного для своих потребителей. Проще говоря, сетевой инвертор берет электроэнергию, выработанную фотомодулями, и передает ее Вашим потребителям. Если Ваше потребление меньше, чем вырабатывают Ваши фотомодули, то излишки (непотребленной) электроэнергии будут отдаваться во внешнюю сеть. Будет ли эта передача непотребленной электроэнергии платной или бесплатной для Вас, зависит от того, подключен у Вас «Зеленый» тариф или нет. Эффективность преобразования инверторов составляет 96%.

Другой тип инверторов – сетевые инвертора с резервированием (накоплением) , которые умеют не только заряжать аккумуляторы от сети, но и отдавать в эту же сеть выработанную электроэнергию, т.е. это сетевой и автономный инвертор в одном корпусе. Если Вы подключены к «Зеленому» тарифу, Ваши фотоэлектрические панели будут отдавать лишнюю выработанную электроэнергию в сеть. В случае же аварии в сети этот тип инвертора перейдет в автономную работу и будет питать Ваши потребители без участия сети. Немаловажным достоинством является встроенный в этот тип инвертора контроллер заряда MPPT (Maximum Power Point Tracking). Эффективность преобразования составляет 95%.

Основные характеристики сетевых инверторов

номинальная выходная мощность – мощность, получаемая от данного инвертора.

выходное напряжение – показатель, определяющий к какой сети по напряжению может быть подключен инвертор. Для небольших инверторов (бытового назначения) выходное напряжение обычно равно 240В. Инверторы для промышленного назначения рассчитаны на 208, 240, 277, 400 или 480В, кроме того их можно подключать к 3-х фазной сети.

максимальная эффективность — наивысшая эффективность преобразования энергии, которую может обеспечить инвертор. Максимальный КПД большинства сетевых инверторов составляет более 94%, у некоторых — до 97%.

взвешенная эффективность- средняя эффективность инвертора, этот показатель лучше характеризует эффективность работы инвертора. Этот показатель важен, так как инверторы, способные преобразовывать энергию при различных выходных напряжениях переменного тока, имеют разную эффективность при каждом значении напряжения.

максимальный входной ток — максимальное количество постоянного тока, которое может преобразовывать инвертор. В случае, если какой-либо возобновляемый источник (например, солнечная панель) будет производить ток, превышающий это значение, сетевой инвертор его не использует.

максимальный выходной ток — максимальный непрерывный переменный ток, производимый инвертором. Этот показатель используют для определения минимального (номинального) значения перегрузки по току устройств защиты (к примеру, выключателей или предохранителей).

диапазон отслеживания напряжения максимальной мощности — диапазон напряжения постоянного тока, в котором будет работать точка максимальной мощности сетевого инвертора.

минимальное входное напряжение — минимальное напряжение, необходимое для включения инвертора и его работы. Этот показатель особенно важен для солнечных систем, так как разработчик системы должен быть уверен, что для произведения этого напряжения в каждой цепочке последовательно соединено достаточное количество солнечных модулей.

степень защиты IP (или код исполнения) – характеризует степень защиты корпуса от проникновения внешних твердых предметов (первая цифра), а также воды (вторая цифра).

Варианты использования сетевых инверторов:

При получении технических условий на подключение блок-станции к сети и подписании договора с местной энергоснабжающей организацией на поставку электроэнергии, юридическое лицо и ИП может продавать электроэнергию по повышающему коэффициенту. (вот статья с общей информацией о “Зеленом тарифе” , вот — о том что нужно сделать для получения “Зеленого тарифа” ). Конструктивно, такая станция состоит из солнечных батарей , одного или более сетевых инверторов (без резервирования) + узла учета.

Для станций небольшой мощности генерация будет происходить в сеть 380 В. Если нужна большая мощность, то несколько таких блоков устанавливаются параллельно до достижения необходимой мощности. В зависимости от мощности станция через повышающий трансформатор может быть подключена к сетям 6-10 кВ. На текущий момент окупаемость такой станции составляет около 5-7 лет. Станции большой мощности (от 1 МВт) при использовании китайских комплектующих можно окупить за 3 года.

2. Экономия электроэнергии

Такая система содержит все те же солнечные батареи + сетевые инверторы (без резервирования) , но генерирует энергию для “внутренних” нужд а не на продажу. Поэтому узел учета — здесь не обязателен.

Такая сетевая солнечная станция подключена во внутреннюю сеть предприятия (или частного хозяйства) и генерирует энергию напрямую в нагрузку. Таким образом, за счет дополнительного источника генерации снижается потребление от сети. Наиболее актуально такое решение для предприятий с постоянным высоким дневным потреблением (возможно, с повышающими тарифами). Так же такое решение позволяет компенсировать пики потребляемой мощности – сократить штрафы.

3. Автономные «умные» сети

В автономных сетях большой мощности нет возможности использовать большой массив солнечных панелей для зарядки аккумуляторов. Так же нагрузка распределяется по территории. Ввиду чего логично и генерирующую мощность распределить по территории по доступным площадям. Такое стало возможно при использовании двунаправленных инверторов (инвертор/зарядное устройство, inverter/charger), которые могут не только задавать сеть, преобразуя постоянный ток с аккумуляторных батарей в переменный, но и направлять излишки энергии из сети назад в аккумуляторы, а так же несущей частотой регулировать мощность источников генерации, подключенных по стороне переменного тока. Такими источниками электроэнергии могут быть не только солнечные батареи , но и ветрогенераторы , гидротурбины и т.д. с сетевыми инверторами. Главное требование – наличие у такого сетевого инвертора отдельного режима работы в автономных (off-grid) сетях.

Аналогичным образом сетевая солнечная станция может быть использована как дополнительный источник экономии электроэнергии в системах ИБП, построенных на двунаправленных инверторах. При отключении электроэнергии она снизит разряд аккумуляторов и продлит срок автономной работы резервируемой нагрузки.

Какой инвертор выбрать?

Инверторы используются для преобразования постоянного тока от аккумуляторов или солнечных модулей в переменный ток, аналогичный тому, который присутствует в сетях централизованного электроснабжения.

Существует несколько различных типов инверторов, сетевые,автономные,комбинированные и гибридные :

  • Сетевой инвертор работает только совместно с сетью переменного тока без использования аккумуляторных батарей и используется либо для экономии затрат на электроэнергию либа в случаях когда выделенных лимитов на электроэнергию не достаточно. В системах с сетевыми инверторами вырабатываемая солнечными панелями энергия сразу же поступает (через сетевой инвертор) в вашу сеть. Функция зарядки или питания от аккумуляторов в таких инверторах не предусмотрена.
  • Автономный инвертор работает только совместно с солнечными панелями в комплекте с аккумуляторными батареями .В течении светового дня вырабатываемая солнечными панелями энергия через контроллер заряда поступает в аккумуляторные батареи и накапливается в них. Инвертор преобразовывает постоянное напряжение ( 12, 24, 36, 48В, … ) с аккумуляторов в переменное напряжение 220В и передает на нагрузку ( электрооборудование ). В автономных инверторах со встроенным контроллером заряда накопление в аккумуляторах энергии и ее передача на нагрузку осуществляется немного по другой схеме, а именно поступаемая с солнечных панелей в инвертор-контроллер энергия, в первую очередь питает нагрузку, а ее излишек накапливается в аккумуляторах. Существуют инверторы в которых можно выставлять приоритеты зарядки и нагрузки.
  • Комбинированный инвертор работает с солнечными панелями и аккумуляторными батареями, но при этом он так же может быть подключен к сети 220В для питания от нее нагрузки и зарядки аккумуляторных батарей. В современных комбинированных инверторах ( таких как SILA ) возможен выбор режимов и приоритетов зарядки и нагрузки.То есть пользователь может сам решить откуда в первую очередь должна браться энергия на нагрузку и на зарядку аккумуляторов( к примеру вы можете настроить ваш инвертор так, что в первую очередь энергия с солнечных батарей будет питать ваши электроприборы, оставшаяся энергия будет заряжать аккумуляторы, при этом если энергии от солнечных батарей будет не достаточно для нагрузки она будет добиралась из сети переменного тока либо сначала из аккумуляторов, а уже потом из сети).
  • Гибридный инвертор объединяет в себе все функции сетевого, автономного и комбинированного инвертора.
Читайте также  Почему не работает сабвуфер в машине?

Есть много различных инверторов, отличающихся по мощности и по типу. Некоторые инверторы имеют очень высокую эффективность, что всегда полезно. Если ваш инвертор будет часто находится без нагрузки, выберите такой инвертор, который имеет низкое потребление в ждущем режиме. Если ваш инвертор будет большую часть времени питать нагрузку, выбирайте инвертор с максимальным КПД.

Солнечные элементы вырабатывают постоянный ток, и аккумуляторы хранят энергию в виде постоянного тока. Но большинство приборов и потребителей энергии требуют переменный ток напряжением 220 или 380В. Инвертор преобразует низкое напряжение 12, 24, 32, 36, 48 и т.д. постоянного тока в высокое напряжение 220В переменного тока. Часть энергии неизбежно теряется при преобразовании — от 5 до 20% в зависимости от качества инвертора и режима его работы.

Инверторы бывают различной мощности. Их тип выбирается в зависимости от применения. Маломощные инверторы (100-1000 Вт) обычно применяются в малых автономных системах для питания, например, лампочек, телевизора, радио и т.п. Они обычно бывают на входное напряжение 12 или 24В и выходное 220В. Более мощные инверторы имеют входное напряжение 24 или 48В (а иногда и 192 и выше вольт) . Для обеспечения пусковых токов двигателей нужно выбирать инверторы которые обеспечивают многократную кратковременную перегрузку.

Дешевые инверторы генерируют ступенчатую или прямоугольную форму напряжения — так называемую квазисинусоидальную форму, или модифицированную синусоиду. Такая форма напряжения не всегда подходит к приборам. Инверторы с синусоидальной формой напряжения обеспечивают качество энергии такое же, как в сети, и могут питать без проблем любую нагрузку переменного тока.

Инверторы делятся на трансформаторные (низкочастотные) и бестрансформаторные (высокочастотные).

Главным отличием первых является наличие трансформатора на выходе инвертора, предназначенного для повышения напряжения до сетевого (220/380 В). В бестрансформаторных устройствах функции трансформатора выполняет электроника.

Остальные отличия двух технологий:

  • Бестрансформаторная архитектура позволяет добиться эффективности в 98% по сравнению с трансформаторной (80-92%);
  • Собственное потребление бестрансформаторных инверторов значительно меньше чем у трансформаторных;
  • Бестрансформаторные инверторы более уязвимы к поломкам, поскольку электронные блоки менее надежды, чем пассивный трансформатор;
  • Трансформаторные устройства поддерживают более высокий ток заряда, что увеличивает скорость заряда батарей и их количество;
  • Трансформаторные устройства имеют больший вес и размер по сравнению с бестрансформаторными;
  • Бестрансформаторные инверторы имеют более низкую стоимость по сравнению с трансформаторными;

Многие современные инверторы также обладают следующими функциями:

  1. Измерения: на дисплее отображается напряжения и токи, частота и мощности.
  2. Возможность автозапуска генератора: В инверторе имеются дополнительные реле для автоматического запуска и останова резервного генератора в зависимости от напряжения на батарее. Часто эта функция реализована в виде опции как отдельный блок к инвертору. Продвинутые инверторы могут заряжать аккумуляторы от сети только в определенное время, или запускать генератор только в дневное время (чтобы не шуметь ночью).
  3. Работа параллельно с сетью Сетевые инверторы напрямую поставляют энергию от солнечных батарей в сеть, без необходимости иметь аккумуляторы. Это существенно уменьшает стоимость системы, а также позволяет уменьшить счета за электроэнергию.
  4. Встроенное зарядное устройство : Такие инверторы могут использовать энергию от сети или генератора для заряда АБ. Одновременно они могут транслировать энергию от этих источников в нагрузку напрямую в нагрузку. Продвинутые инверторы могут задавать или динамически менять зарядный ток для избежания перегрузки генератора. Также, они имеют многостадийные зарядные устройства, которые обеспечивают безопасный полный заряд АБ, требуемый для увеличения срока их службы.
  5. Параллельное соединение: Некоторые инверторы могут быть соединены параллельно для увеличения мощности.

Сетевая солнечная электростанция. Принцип построения и срок окупаемости

Сетевая солнечная электростанция — это солнечная электростанция, в которой используется способ прямого преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Основа солнечной электростанции – это солнечные модули. Они предназначены для преобразования энергии солнца в электрическую энергию постоянного тока. Классическая установка состоит из комплекта солнечных модулей, которые размещаются на опорных конструкциях, контроллеров заряда, использующих солнечную энергию для заряда аккумуляторной батареи (АКБ) и инвертора, предназначенного для преобразования постоянного тока АКБ в переменный и передаче ее во внутреннюю сеть потребителя.

Однако, в последнее время, наиболее популярной стала конфигурация энергосистемы, когда солнечная энергия сразу преобразуется в переменное напряжение промышленной частоты с помощью сетевого солнечного инвертора (grid-tie inverter). Такая схема преобразования на 30-35% более эффективна, чем классическая. Кроме того, концерн SOFAR SOLAR производит сетевые солнечные инверторы, имеющие КПД порядка 98% с МРР трекером на входе, что дополнительно существенно повышает энерговыработку. Таким образом, вся преобразованная солнечная энергия подается в общую линию потребления всех нагрузок объекта электроснабжения после узла учета для уменьшения потребления от вводной электросети. Система связана с внутренней электросетью и является ведомой: при отключении (плановом или аварии) вводной электросети, генерация электроэнергии от солнечных модулей прекращается.

Существенным преимуществом данной системы является отсутствие в ней, аккумуляторных батарей, самого ненадежного звена в автономной системы с солнечными модулями. Расчетный срок службы солнечных батарей и инвертора составляет свыше 50-ти лет. Система функционирует полностью в автоматическом режиме. Вся энергия от солнечных модулей идет на питание электрооборудования в доме и используется приоритетно, в случае если выработка от солнечных модулей превышает потребление – излишки (если нет или отключена функция «запрет» у инвертора), поступают в общую сеть.

В настоящее время в нашей стране мы просто дарим эту электроэнергию государству, но уже в 2018 году должен быть введен «зеленый» тариф, который действует по всей Европе, Америке и даже Белоруссии, по которому все излишки электроэнергии выработанные возобновляемым источником энергии (солнечным модулем), будут покупаться государством по согласованному тарифу.

Даже без «зеленых» тарифов срок окупаемости у системы варьируется от 3 до 8 лет, многое зависит от стоимости кВт*ч, по которому заказчик покупает электроэнергию у государства и региона установки, зная эти данные можно определить срок окупаемости установленной системы, после которого вы будете только зарабатывать на ней.

И так, возьмем пример:

  • Солнечная сетевая электростанция: мощность 20 кВт.
  • Регион установки: Краснодар
  • Стоимость кВт*ч: 7,5 руб.

Воспользовавшись картой инсоляции Российской Федерации, получаем что в Краснодарском крае около 1600 солнечных часов в год.

Стоимость системы «под ключ» на 20 кВт, с использованием сетевых инверторов SOFAR Solar и солнечных модулей, ведущего мирового производителя Seraphim Solar, составит примерно 1 млн рублей.

  • Среднегодовая выработка = 20 кВт * 1600 ч = 32 000 кВт*ч
  • Среднегодовая экономия = 32 000 кВт*ч * 7,5 руб. = 240 000 руб.
  • Срок окупаемости составит = 1 000 000 руб / 240 000 руб = чуть больше 4 лет

С учетом того, что срок службы солнечных модулей и сетевого инвертора свыше 25 лет, а экономия в год составляет 240 000 рублей, то после полной окупаемости системы мы сможем в дальнейшем заработать на ней: 240 000 руб. * 21 год = 5 040 000 рублей, минимум. И это мы считаем без учета ежегодного повышения тарифов, которое составляет минимум около 5% в год .

Компания АЛЬТЭКО имеет реальный опыт построения подобных сетевых электростанций со множеством положительных отзывов клиентов.

С большинством наших проектов вы можете ознакомиться здесь