Solar Entegrasyon: İnvertörler ve Şebeke Hizmetlerinin Temelleri

İNVERTERLER NEDİR?

İnverter, bir güneş enerjisi sistemindeki en önemli ekipmanlardan biridir. Bir güneş panelinin ürettiği doğru akım (DC) elektriğini, elektrik şebekesinin kullandığı alternatif akım (AC) elektriğine dönüştüren bir cihazdır. DC'de elektrik, bir yönde sabit voltajda tutulur. AC'de voltaj pozitiften negatife değişirken elektrik devrede her iki yönde de akar. İnvertörler, adı verilen bir cihaz sınıfının yalnızca bir örneğidir.güç elektroniği that regulate the flow of electrical power.

Temel olarak, bir invertör, bir DC girişinin yönünü çok hızlı bir şekilde ileri geri değiştirerek DC-AC dönüşümünü gerçekleştirir. Sonuç olarak, bir DC girişi bir AC çıkışı olur. Ek olarak, elektrik şebekesine enjekte edilebilecek temiz, tekrar eden bir sinüs dalgası olarak değişen bir voltaj üretmek için filtreler ve diğer elektronikler kullanılabilir. Sinüs dalgası, voltajın zaman içinde oluşturduğu bir şekil veya modeldir ve şebekenin belirli frekanslarda ve voltajlarda çalışacak şekilde yapılmış elektrikli ekipmana zarar vermeden kullanabileceği güç modelidir.

İlk invertörler 19. yüzyılda yaratıldı ve mekanikti. Örneğin, DC kaynağının ileri mi yoksa geri mi bağlı olduğunu sürekli olarak değiştirmek için dönen bir motor kullanılacaktır. Bugün transistörlerden, hareketli parçası olmayan katı hal cihazlarından elektrik anahtarları yapıyoruz. Transistörler, silikon veya galyum arsenit gibi yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Dış elektrik sinyallerine yanıt olarak elektrik akışını kontrol ederler.

Ev güneş sisteminiz varsa, invertörünüz muhtemelen birkaç işlevi yerine getirir. Güneş enerjinizi AC gücüne dönüştürmenin yanı sıra sistemi izleyebilir ve bilgisayar ağları ile iletişim için bir portal sağlayabilir. Solar-plus™ pil depolama sistemleri, eğer böyle tasarlanmışlarsa, kesinti durumunda şebekeden herhangi bir destek almadan çalışmak için gelişmiş invertörlere güvenir.

İNVERTER TABANLI BİR ŞEBEKE DOĞRU

Tarihsel olarak, elektrik enerjisi ağırlıklı olarak bir yakıtın yakılması ve daha sonra elektrik üreten bir türbin jeneratörünü döndüren buharın oluşturulmasıyla üretilmiştir. Bu jeneratörlerin hareketi, cihaz döndükçe, frekansı veya sinüs dalgasının tekrarlanma sayısını da ayarlayan AC gücü üretir. Güç frekansı, elektrik şebekesinin sağlığının izlenmesi için önemli bir göstergedir. Örneğin, çok fazla yük varsa—enerji tüketen çok fazla cihaz—o zaman enerji, sağlanabileceğinden daha hızlı bir şekilde şebekeden çıkarılır. Sonuç olarak, türbinler yavaşlayacak ve AC frekansı düşecektir. Türbinler dönen devasa nesneler olduklarından, atalet olarak bilinen bir özellik olan hareketlerindeki değişikliklere tüm nesnelerin direndiği gibi frekanstaki değişikliklere karşı direnç gösterirler.

Şebekeye daha fazla güneş sistemi eklendikçe, şebekeye her zamankinden daha fazla invertör bağlanmaktadır. İnvertör tabanlı üretim, herhangi bir frekansta enerji üretebilir ve türbin içermediği için buhar tabanlı üretim ile aynı atalet özelliklerine sahip değildir. Sonuç olarak, daha fazla evirici içeren bir elektrik şebekesine geçiş, şebeke işlemleri sırasında meydana gelen frekans değişikliklerine ve diğer kesintilere yanıt verebilen ve şebekeyi bu kesintilere karşı dengelemeye yardımcı olan daha akıllı eviricilerin oluşturulmasını gerektirir.

ŞEBEKE HİZMETLERİ VE İNVERTERLER

Şebeke operatörleri, bir dizi şebeke hizmeti sağlayarak elektrik sistemindeki elektrik arzını ve talebini yönetir. Şebeke hizmetleri, şebeke operatörlerinin sistem genelinde dengeyi korumak ve elektrik iletimini daha iyi yönetmek için gerçekleştirdiği faaliyetlerdir.

Şebeke beklendiği gibi davranmayı bıraktığında, örneğin voltaj veya frekansta sapmalar olduğunda, akıllı invertörler çeşitli şekillerde yanıt verebilir. Genel olarak, bir ev tipi güneş sistemine bağlı olanlar gibi küçük invertörler için standart, voltaj veya frekanstaki küçük kesintiler sırasında ve kesinti uzun sürerse veya kesintiye uğrarsa, açık kalmak veya "geçmek" şeklindedir. normalden daha büyükse, kendilerini şebekeden ayıracak ve kapanacaktır. Frekans tepkisi özellikle önemlidir, çünkü frekanstaki bir düşüş, neslin beklenmedik bir şekilde çevrim dışı bırakılmasıyla ilişkilendirilir. İnvertörler, frekanstaki bir değişikliğe yanıt olarak, standart frekansı geri yüklemek için güç çıkışlarını değiştirecek şekilde yapılandırılır. İnverter tabanlı kaynaklar, otomatik üretim kontrolü olarak bilinen bir şebeke hizmeti olan elektrik sistemindeki diğer arz ve talep dalgalanırken bir operatörün güç çıkışını değiştirmek için verdiği sinyallere de yanıt verebilir. Şebeke hizmetlerini sağlamak için eviricilerin kontrol edebilecekleri güç kaynaklarına sahip olmaları gerekir. Bu, şu anda elektrik üreten bir güneş paneli gibi bir üretim veya daha önce depolanan gücü sağlamak için kullanılabilecek bir pil sistemi gibi bir depolama olabilir.

Bazı gelişmiş eviricilerin sağlayabileceği başka bir şebeke hizmeti, şebeke oluşturmadır. Şebeke oluşturan invertörler, kesintiye uğrarsa bir şebekeyi başlatabilir; bu, siyah başlangıç ​​olarak bilinen bir süreçtir. Geleneksel “şebekeyi takip eden” invertörler, elektrik şebekesine enjekte edilebilecek bir sinüs dalgası üretmek için anahtarlamanın ne zaman gerçekleşeceğini belirlemek için elektrik şebekesinden bir dış sinyal gerektirir. Bu sistemlerde, şebekeden gelen güç, eviricinin eşleştirmeye çalıştığı bir sinyal sağlar. Daha gelişmiş ızgara oluşturan invertörler, sinyali kendileri üretebilir. Örneğin, küçük güneş panellerinden oluşan bir ağ, invertörlerinden birini ızgara oluşturma modunda çalışacak şekilde belirleyebilir, geri kalanlar ise dans partnerleri gibi onun liderliğini takip ederek herhangi bir türbin tabanlı üretim olmadan kararlı bir ızgara oluşturabilir.

Reaktif güç, eviricilerin sağlayabileceği en önemli şebeke hizmetlerinden biridir. Şebekede voltaj - elektrik yükünü iten kuvvet - ve akım - elektrik yükünün hareketi - her zaman ileri geri değişir. Voltaj ve akım senkronize olduğunda elektrik gücü maksimize edilir. Bununla birlikte, bir motor çalışırken olduğu gibi, voltaj ve akımın iki alternatif modeli arasında gecikmeler olduğu zamanlar olabilir. Senkronizasyon dışındaysa, devre boyunca akan gücün bir kısmı bağlı cihazlar tarafından emilemez ve bu da verimlilik kaybına neden olur. Yüklerin absorbe edebileceği aynı miktarda “gerçek” gücü” yaratmak için daha fazla toplam güce ihtiyaç duyulacaktır. Buna karşı koymak için kamu hizmetleri, voltajı ve akımı tekrar senkronize eden ve elektriğin daha kolay tüketilmesini sağlayan reaktif güç sağlar. Bu reaktif güç kendi başına kullanılmaz, aksine diğer gücü kullanışlı hale getirir. Modern invertörler, şebekelerin bu önemli kaynağı dengelemesine yardımcı olmak için hem reaktif güç sağlayabilir hem de kullanabilir. Ek olarak, reaktif gücün uzun mesafelere taşınması zor olduğundan, çatı üstü güneş enerjisi gibi dağıtılmış enerji kaynakları özellikle faydalı reaktif güç kaynaklarıdır.

İNVERTER TÜRLERİ

Bir güneş enerjisi sisteminin parçası olarak kurulabilecek birkaç invertör türü vardır. Büyük ölçekli bir hizmet tesisinde veya orta ölçekli topluluk güneş enerjisi projesinde, her bir güneş paneli tek bir panele bağlanabilir.merkezi invertör. Sicim inverters connect a set of panels—a string—to one inverter. That inverter converts the power produced by the entire string to AC. Although cost-effective, this setup results in reduced power production on the string if any individual panel experiences issues, such as shading. Mikro invertörler are smaller inverters placed on every panel. With a microinverter, shading or damage to one panel will not affect the power that can be drawn from the others, but microinverters can be more expensive. Both types of inverters might be assisted by a system that controls how the solar system interacts with attached battery storage. Solar can charge the battery directly over DC or after a conversion to AC.