V napajalnem in distribucijskem sistemu razdelilni transformator na splošno napaja obremenitev, tok pa teče od strani omrežja do obremenitve, kar se imenuje prednji tok. Po namestitvi fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo električne energije, ko je moč fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo električne energije večja od lokalne moči obremenitve in je obremenitev ne more v celoti absorbirati, se preostala moč napaja v omrežje. Ker je smer toka nasprotna normalni smeri, se imenuje povratni tok.
Kaj je preprečevanje povratnega toka?
Običajni fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije pretvori enosmerni tok fotonapetostnih modulov v izmenični tok in ga napaja v električno omrežje. Fotovoltaični sistem s preprečevanjem povratnega toka uporablja moč, ki jo ustvari fotovoltaika, samo za lokalne obremenitve, s čimer preprečuje, da bi se energija, ki jo ustvari fotovoltaični sistem, dovajala v električno omrežje. Diagram načela delovanja sistema je naslednji:
Scenariji povpraševanja proti povratnemu toku
Na splošno fotonapetostne elektrarne uporabljajo način delovanja s popolnim dostopom do omrežja ali samouporabo, presežna moč pa se priključi na omrežje. Fotovoltaični sistem lahko pošilja moč v omrežje, zato ni potrebe po preprečevanju povratnega toka. Glavni razlogi za namestitev protipovratnega toka so naslednji:
1. Zaradi omejitve zmogljivosti transformatorja višjega nivoja lokalni oddelek za oskrbo z električno energijo ne dovoljuje nove povezave z omrežjem;
2. Priključitev na omrežje je nemogoča zaradi nedokončanih postopkov in podatkov o priključitvi na omrežje;
3. Nekaterim območjem ni dovoljeno priključiti na omrežje zaradi političnih razlogov;
4. Lokalno območje ima sposobnost, da absorbira večino moči za lastno uporabo, majhnega dela pa ni treba priključiti na omrežje.
Načelo preprečevanja povratnega toka
Merilnik proti povratnemu toku + transformator CT je nameščen na glavnem vodu gospodinjskega dovodnega voda za zbiranje moči, velikosti toka in smeri v realnem času na zbiralki. Ko je zaznano, da v omrežje teče tok (povratni tok), merilnik proti povratnemu toku posreduje podatke o povratni moči pretvorniku prek komunikacije RS485. Po prejemu ukaza se pretvornik odzove v nekaj sekundah in zmanjša izhodno moč pretvornika, tako da je tok, ki teče iz fotonapetostne elektrarne v omrežje, vedno blizu 0, s čimer se doseže protipovratni tok in ne pošilja odvečne električne energije v omrežje. .
Proti povratnemu toku v različnih scenarijih
Growatt ponuja različne prilagodljive rešitve glede na različne scenarije uporabe. Za fotonapetostne elektrarne s samo enim pretvornikom se lahko uporabijo pametni števci Growatt za doseganje funkcije proti povratnemu toku. Za elektrarne, ki uporabljajo več pretvornikov, je mogoče uporabiti pametne upravljalnike energije Growatt za doseganje funkcije proti povratnemu toku.
Rešitev enofaznega sistema proti povratnemu toku z enim strojem
Potrebna oprema za izvedbo funkcije: fotovoltaični omrežni razsmernik, protipovratni merilnik, komunikacijska linija med števcem in razsmernikom
Rešitev trifaznega sistema proti povratnemu toku z enim strojem
Pri gospodinjskih pretvornikih nizke porabe, povezanih z omrežjem, je izhodni tok majhen, na splošno manj kot pri modelih s tokovnim tokom 80 A (znotraj 50 KW), lahko neposredno uporabite merilnik enosmernega protipovratnega toka, ožičenje izhodne sponke pretvornika AC je neposredno vpeljano v meter in nato po izhodu iz števca priključen na točko omrežja, da dosežete protipovratni tok.
Pri visokozmogljivih razsmernikih, povezanih z omrežjem, je izhodni tok velik in presega specifikacijsko območje merilnika protipovratnega toka. Za zaznavanje toka na omrežnem vodilu je treba uporabiti drug transformator CT in nato priključiti merilnik protipovratnega toka po sorazmernem zmanjšanju toka skozi transformator, da se doseže merjenje toka in moči na točki omrežja.
Opomba: Čeprav ima fotonapetostni pretvornik, ki se uporablja v nekaterih scenarijih, majhno moč, je tok priključene zbiralke, povezane z omrežjem, velik. V tem času je treba zaznati tudi povratno moč konca, povezanega z omrežjem, prek merilnika protipovratnega toka + medsebojnega induktorja CT.
Fotovoltaični pretvornik in merilnik protipovratnega toka sta bila usklajena s protokolom. Med namestitvijo na kraju samem je merilnik protipovratnega toka povezan s komunikacijskimi vrati RS485 pretvornika prek linije RS485. Namestitev je preprosta in prihrani sistemske stroške. Uporabniki lahko glede na dejansko stanje izberejo direktno priključeni števec ali CT števec.
Sistemska rešitev za preprečevanje povratnega toka za več strojev
Za scenarije, kjer ima fotovoltaična elektrarna več kot en model, ker en števec ne more komunicirati z več kot enim pretvornikom hkrati, je potreben ločen zbiralnik podatkov za zbiranje podatkov iz števca za preprečevanje povratnega toka na strani, priključeni na omrežje, in izvaja večstrojno komunikacijo in krmiljenje izhodne moči na strani pretvornika, s čimer dosežemo preprečevanje povratnega toka za celotno fotovoltaično elektrarno.
Potrebna oprema: fotonapetostni razsmernik (več enot), protipovratna omarica (vključno z zbiralnikom podatkov, merilnikom proti povratnemu toku in vzajemnim induktorjem CT), komunikacijska linija RS485.
Sistemska napeljava: omarica proti povratnemu toku je nameščena med fotovoltaičnim pretvornikom, uporabniško obremenitvijo in električnim omrežjem. Napetost, tok in povratno moč omrežne dostopne točke zaznata merilnik in skupni induktor CT v škatli proti povratnemu toku. Izhodno moč pretvornika je mogoče prilagoditi v realnem času glede na potrebe in nastavitve uporabnika, s čimer se nadzoruje moč celotnega fotonapetostnega sistema, povezanega z omrežjem, ki se na koncu oddaja v omrežje, in doseže povratna moč blizu ničle.
Opombe:
1. CT transformator je nameščen na zbiralki omrežne priključne točke. Pred območjem namestitve je treba njegov sekundar priključiti na merilnik v škatli proti povratnemu toku, da zagotovite, da sekundar transformatorja ni odprt.
2. Pri nameščanju transformatorja nobena tuja snov, kot so nečistoče in prah, ne sme pasti v del jedra, da ne bi vplivali na delovanje transformatorja.
3. Na obeh straneh tokovnega transformatorja sta sitotiska P1 in P2 za razlikovanje smeri. Za ožičenje glejte spodnjo sliko. Stran P1 je blizu omrežja, stran P2 pa je blizu pretvornika in bremena.
4. Fotonapetostni pretvornik povezuje komunikacijsko signalno linijo z zbiralnikom podatkov v škatli proti povratnemu toku prek serijske povezave z roko v roki RS485. Na komunikacijo RS485 vplivajo dejavniki, kot so komunikacijska razdalja in motnje signala, ki povzročijo zakasnitve krmilnega signala proti povratnemu toku. Na splošno ni priporočljivo priključiti več kot 20 pretvornikov pod isto ohišje proti povratnemu toku, da zagotovite natančnost in učinek krmiljenja proti povratnemu toku.
5. Na podlagi zgornjega načela nadzora proti povratnemu toku je treba najprej zaznati, ali obstaja povratna moč na priključni točki omrežja, nato pa dati krmilni signal prek signalne linije RS485 za krmiljenje pretvornika za zmanjšanje izhodne moči. Zaradi dejavnikov, kot je zakasnitev signala, lahko naprava proti povratnemu toku med dejanskim delovanjem pošlje v omrežje zelo majhno količino toka, kar je normalen pojav.
Navodila za preprečevanje povratnega toka inverterja
Trenutno so vsi modeli Growatt, povezani z omrežjem, standardno opremljeni z vmesniki RS485 in vsi lahko uresničijo funkcijo proti povratnemu toku. V dejanskih projektnih zahtevah je mogoče merilnike proti povratnemu toku, škatle proti povratnemu toku in druge rešitve prilagodljivo izbrati glede na različne scenarije. Med njimi merilniki proti povratnemu toku in škatle proti povratnemu toku vključujejo problem komunikacije s fotonapetostnimi pretvorniki, Growatt pa mora biti enak obema. Za transformatorje CT ni nobenih zahtev glede blagovne znamke in jih je mogoče prilagodljivo izbrati glede na velikost zbiralke in trenutno velikost na mestu.
Izhodna napetost pretvornika?
Parameter »izhodna napetost izmeničnega toka« je mogoče zlahka najti v specifikacijskem listu vsake znamke pretvornika. To je ključni parameter, ki določa značilnosti razreda pretvornika. Iz dobesednega pomena se zdi, da se izhodna napetost AC nanaša na vrednost napetosti, ki jo oddaja AC stran pretvornika. Pravzaprav gre za nesporazum.
»Izhodna napetost izmeničnega toka« ni izhodna napetost samega pretvornika. Pretvornik je močnostna elektronska naprava z lastnostmi tokovnega vira. Ker mora biti priključen na električno omrežje (Utility) za varen prenos ali shranjevanje proizvedene električne energije, bo med delovanjem vedno zaznal napetost (V) in frekvenco (F) omrežja, na katerega je priključen. Ali sta ta dva parametra sinhronizirana/identična z omrežjem, določa, ali lahko omrežje sprejme električno energijo, ki jo oddaja pretvornik. Za oddajanje nazivne vrednosti moči (P=UI) razsmernik izračuna, ali lahko še naprej oddaja in koliko oddaja na podlagi omrežne napetosti (točka omrežne povezave), zaznane v vsakem trenutku. To, kar se dejansko oddaja v omrežje, je tok (I), velikost toka pa se prilagodi glede na spremembo napetosti.
Za primer vzemite pretvorbo 10KW. Če je omrežna napetost 400 V, je trenutna vrednost, ki jo zahteva pretvornik: 10000÷400÷1.732≈14.5A; ko omrežna napetost v naslednjem trenutku niha na 430 V, se zahtevani izhodni tok prilagodi na 13.4 A; nasprotno, ko se napetost omrežja zmanjša, bo pretvornik ustrezno povečal vrednost izhodnega toka. Upoštevati je treba dve točki:
(1) Napetost omrežja ne more ostati na konstantni vrednosti, vedno niha;
(2) Zato mora imeti napetost omrežja, ki jo zazna pretvornik, določeno območje. Če dejanska napetost omrežja niha izven tega območja, mora pretvornik to zaznati v realnem času in poročati o napaki ter zaustaviti izhod, dokler se napetost omrežja ne vzpostavi. Namen tega je zaščititi varnost električnih naprav in osebja na istem vodu v postaji.
Zakaj v tem primeru ne spremenite imena tega parametra? Glavni razlog je, da industrija že vrsto let sledi konvenciji – vsi jo imenujejo tako; hkrati pa je bil tako imenovan, da bi bil skladen z izhodnim tokom.
Ali mora biti razsmernik opremljen z zaščito proti otočkom?
Odgovor je seveda da, brez dvoma. Lahko celo rečemo, da je razlog, zakaj lahko razsmernik imenujemo razsmernik, ker ima zaščitno funkcijo proti otočkom. Predstavljajte si: če pretvornik omogoča enosmerni vhod in izmenični izhod, kam bo šla velika količina naboja? Pretvornik sam po sebi ni naprava za shranjevanje in ne more zadržati velike količine napolnjenosti, zato mora še vedno oddajati. Ko pride do otoka, je to takrat, ko sta normalen prenos in distribucija električnega omrežja iz nekega razloga prekinjena. Ko velika količina naboja vstopi v vod električnega omrežja po prvotni poti, bodo posledice katastrofalne, če na tem dela osebje za vzdrževanje električne energije. Če naj bo fotonapetostni sistem vedno sinhroniziran z električnim omrežjem, mora biti opremljen z zaščitno funkcijo proti otočkom.
Kako to doseči? Ključna točka za preprečevanje otočnega učinka je še vedno zaznavanje izpadov električne energije v električnem omrežju. Običajno se uporabljata dve metodi zaznavanja "otočnega učinka": pasivna ali aktivna. Ne glede na metodo zaznavanja, ko je izpad električne energije potrjen, bo omrežni razsmernik izklopljen iz omrežja in pretvornik ustavljen v določenem odzivnem času. Vrednost odziva, ki jo trenutno določajo predpisi, je v 2 s.
Ali višja kot je enosmerna napetost niza, boljša je proizvodnja energije?
res ne. Znotraj območja delovne napetosti MPPT pretvornika obstaja vrednost nazivne delovne napetosti. Ko je vrednost napetosti niza enosmernega toka enaka ali blizu vrednosti nazivne napetosti pretvornika, to je znotraj območja napetosti MPPT pri polni obremenitvi, lahko pretvornik odda svojo vrednost nazivne moči. Če je napetost niza previsoka ali prenizka, je napetost niza daleč od vrednosti/območja nazivne napetosti, ki jo nastavi pretvornik, in njegova izhodna učinkovitost se močno zmanjša. Prvič, možnost oddajanja nazivne moči je izključena - to ni zaželeno; drugič, če je napetost niza prenizka, je treba ojačevalno vezje pretvornika pogosto mobilizirati za neprekinjeno delovanje, neprekinjeno ogrevanje pa povzroči neprekinjeno delovanje notranjega ventilatorja, kar na koncu povzroči izgubo učinkovitosti; če je napetost niza previsoka, ni varna in omejuje IV izhodno krivuljo komponente, zaradi česar je tok manjši in nihanje moči večje. Če za primer vzamemo pretvornik z nazivno napetostjo 1100 V, je njegova nazivna delovna napetost na splošno 600 V, razpon napetosti MPPT pri polni obremenitvi pa je med 550 V in 850 V. Če vhodna napetost preseže to območje, bo delovanje pretvornika nezadovoljivo.
Pri dejanskem delovanju, glede na značilnosti negativnega temperaturnega koeficienta komponent, se za parametre glavnih modulov 182 in 210 na trgu priporoča naslednje:
Za 182 modulov zaporedno povežite približno 16 modulov, po možnosti 13 do 17 modulov;
Za 210 modulov zaporedno povežite približno 18 modulov, po možnosti 16 do 22 modulov.
Seveda je treba zgornja priporočila nizov določiti v kombinaciji z določenimi vrednostmi parametrov modula. Trenutno se na trgu pojavljajo različne nove tehnologije, nove različice in nove specifikacije modulov, spremembe pa so zelo hitre; medtem ko so parametri pretvornika razmeroma stabilni, je pri ujemanju glavni poudarek na ujemanju med napetostjo niza in razponom napetosti razsmernika pri nazivni/polni obremenitvi MPPT in ne bo nobenih napak.
Opomba: 1100 V je napetostni zaščitni prag. Če je dosežen ali presežen, bo sistem povzročil nepopravljive napake ali varnostne nesreče.
