Inwerter sieciowy - Grid-tie inverter

Inwerter do wiązanego z siatką panelu słonecznego
Trójfazowy inwerter sieciowy do dużych systemów paneli słonecznych

Siatki wiązać falownik -Przetwarza prądu stałego (DC), do z prądem przemiennym (AC) jest odpowiednia do wstrzykiwania do elektrycznej sieci zasilania 120 V zwykle RMS przy 60 Hz albo 240 V rms na 50 Hz. Inwertery sieciowe są używane między lokalnymi generatorami energii elektrycznej: panelem słonecznym , turbiną wiatrową , hydroelektrownią i siecią.

Wstrzyknąć energii elektrycznej sprawnie i bezpiecznie do siatki, falowniki grid-tie muszą dokładnie pasować do napięcia i fazy siatki sinusoida prądu zmiennego przebiegu .

Niektóre firmy energetyczne płacą za energię elektryczną wprowadzoną do sieci.

Płatność za wstrzykniętą moc

Przedsiębiorstwa energetyczne w niektórych krajach płacą za energię elektryczną dostarczaną do sieci elektroenergetycznej. Płatność odbywa się na kilka sposobów.

Za pomocą opomiarowania netto firma elektroenergetyczna płaci za moc netto wprowadzoną do sieci, zarejestrowaną przez licznik w lokalu klienta. Na przykład klient może zużywać 400 kilowatogodzin w ciągu miesiąca i może zwrócić 500 kilowatogodzin do sieci w tym samym miesiącu. W tym przypadku firma energetyczna zapłaciłaby za 100 kilowatogodzin bilans energii zwracanej z powrotem do sieci. W Stanach Zjednoczonych zasady pomiaru netto różnią się w zależności od jurysdykcji.

Taryfa gwarantowana , oparta na umowie z przedsiębiorstwem dystrybucyjnym lub innym organem energetycznym, polega na tym, że odbiorca płaci za energię elektryczną wprowadzoną do sieci.

W Stanach Zjednoczonych systemy zasilania interaktywnego z siecią są określone w National Electric Code , który nakłada również wymagania dotyczące falowników interaktywnych z siecią.

Operacja

Inwertery sieciowe przetwarzają energię elektryczną prądu stałego na prąd przemienny, odpowiedni do wprowadzenia do sieci przedsiębiorstwa energetycznego. Inwerter sieciowy (GTI) musi pasować do fazy sieci i utrzymywać napięcie wyjściowe nieco wyższe niż napięcie sieci w dowolnym momencie. Wysokiej jakości nowoczesny inwerter sieciowy ma stały współczynnik mocy równy jedności, co oznacza, że ​​jego napięcie wyjściowe i prąd są idealnie wyrównane, a kąt fazowy mieści się w zakresie 1 stopnia sieci prądu przemiennego. Falownik jest wyposażony w komputer pokładowy, który wykrywa aktualny kształt fali sieci prądu przemiennego i generuje napięcie odpowiadające sieci. Jednak dostarczenie mocy biernej do sieci może być konieczne, aby utrzymać napięcie w sieci lokalnej w dopuszczalnych granicach. W przeciwnym razie w segmencie sieci o znacznej mocy ze źródeł odnawialnych poziomy napięć mogą wzrosnąć zbyt mocno w czasie wysokiej produkcji, czyli około południa z panelami słonecznymi.

Inwertery sieciowe są również zaprojektowane tak, aby szybko odłączać się od sieci w przypadku awarii sieci elektroenergetycznej. Jest to wymaganie NEC , które zapewnia, że ​​w przypadku awarii zasilania falownik sieciowy wyłączy się, aby przesyłana energia nie zaszkodziła pracownikom linii, którzy zostali wysłani do naprawy sieci energetycznej.

Prawidłowo skonfigurowany inwerter sieciowy umożliwia właścicielowi domu korzystanie z alternatywnego systemu wytwarzania energii, takiego jak energia słoneczna lub wiatrowa, bez rozległego ponownego okablowania i bez baterii. Jeśli wytwarzana moc alternatywna jest niewystarczająca, deficyt jest pozyskiwany z sieci elektroenergetycznej.

Rodzaje

Wewnątrz falownika sieciowego SWEA 250 W sprzężonego z transformatorem

Falowniki sieciowe obejmują konwencjonalne typy o niskiej częstotliwości ze sprzężeniem transformatorowym, nowsze typy o wysokiej częstotliwości, również ze sprzężeniem transformatorowym, oraz typy beztransformatorowe. Zamiast konwertować prąd stały bezpośrednio na prąd przemienny odpowiedni dla sieci, typy transformatorów wysokiej częstotliwości wykorzystują proces komputerowy do konwersji mocy na wysoką częstotliwość, a następnie z powrotem na prąd stały, a następnie na końcowe napięcie wyjściowe prądu przemiennego odpowiednie dla sieci.

Popularne w Europie falowniki beztransformatorowe są lżejsze, mniejsze i wydajniejsze niż falowniki z transformatorami. Jednak falowniki beztransformatorowe powoli wchodzą na rynek amerykański ze względu na obawy, że falowniki beztransformatorowe, które nie mają izolacji galwanicznej między stroną DC a siecią, mogą wprowadzać do sieci niebezpieczne napięcia i prądy DC w warunkach awarii.

Jednak od 2005 r. NEC NFPA umożliwia stosowanie falowników beztransformatorowych lub nieizolowanych galwanicznie, eliminując wymóg, aby wszystkie słoneczne systemy elektryczne były uziemione ujemnie i określając nowe wymagania bezpieczeństwa. Poprawki do VDE 0126-1-1 i IEC 6210 określają projekt i procedury potrzebne dla takich systemów: przede wszystkim pomiar prądu doziemnego i testy izolacji DC do sieci.

Arkusze danych

Producenci kart katalogowych producenta dla swoich przetwornic zazwyczaj zawierają następujące dane:

  • Znamionowa moc wyjściowa : Ta wartość jest podawana w watach lub kilowatach. W przypadku niektórych falowników mogą zapewniać moc wyjściową dla różnych napięć wyjściowych. Na przykład, jeśli falownik można skonfigurować na wyjście 240 VAC lub 208 VAC, znamionowa moc wyjściowa może być inna dla każdej z tych konfiguracji.
  • Napięcie(a) wyjściowe : Ta wartość wskazuje napięcia z sieci, z którymi może się połączyć falownik. W przypadku mniejszych falowników do użytku domowego napięcie wyjściowe wynosi zwykle 240 VAC. Falowniki przeznaczone do zastosowań komercyjnych są dostępne dla 208, 240, 277, 400, 480 lub 600 VAC i mogą również wytwarzać zasilanie trójfazowe .
  • Sprawność szczytowa : Sprawność szczytowa reprezentuje najwyższą sprawność, jaką może osiągnąć falownik. Większość inwerterów sieciowych dostępnych na rynku od lipca 2009 r. osiąga szczytową sprawność na poziomie ponad 94%, a niektóre nawet do 96%. Energia tracona podczas inwersji jest w większości zamieniana na ciepło. W związku z tym, aby falownik mógł wyprowadzać swoją moc znamionową, musi mieć pobór mocy przekraczający jego moc wyjściową. Na przykład falownik o mocy 5000 W działający z pełną mocą i sprawnością 95% wymaga wejścia 5263 W (moc znamionowa podzielona przez sprawność). Falowniki, które są w stanie wytwarzać energię przy różnych napięciach przemiennych, mogą mieć różne sprawności związane z każdym napięciem.
  • Sprawność ważona CEC : Ta sprawność jest publikowana przez Kalifornijską Komisję Energetyczną na jej stronie internetowej GoSolar. W przeciwieństwie do sprawności szczytowej, ta wartość jest średnią sprawnością i lepiej odzwierciedla profil pracy falownika. Falowniki, które są w stanie wytwarzać energię przy różnych napięciach przemiennych, mogą mieć różne sprawności związane z każdym napięciem.
  • Maksymalny prąd wejściowy : Jest to maksymalna ilość prądu stałego, jaką może wykorzystać falownik. Jeśli system, na przykład ogniwa słoneczne, wytwarza prąd przekraczający maksymalny prąd wejściowy, prąd ten nie jest wykorzystywany przez falownik.
  • Maksymalny prąd wyjściowy : Maksymalny prąd wyjściowy to maksymalny ciągły prąd przemienny, który może dostarczyć falownik. Wartość ta jest zwykle używana do określenia minimalnego prądu znamionowego urządzeń zabezpieczających przed przeciążeniem (np. wyłączników i bezpieczników) oraz rozłączników wymaganych dla obwodu wyjściowego. Falowniki, które mogą wytwarzać moc przy różnych napięciach przemiennych, mają różne maksymalne wyjścia dla każdego napięcia.
  • Szczytowe napięcie śledzenia mocy : reprezentuje zakres napięcia stałego, w którym działa maksymalny punkt śledzenia mocy falownika. Projektant systemu musi optymalnie skonfigurować stringi, aby przez większą część roku napięcie stringów mieściło się w tym zakresie. Może to być trudne zadanie, ponieważ napięcie zmienia się wraz ze zmianami temperatury.
  • Napięcie początkowe : Ta wartość nie jest wymieniona we wszystkich arkuszach danych falownika. Wartość wskazuje minimalne napięcie DC wymagane do włączenia i działania falownika. Jest to szczególnie ważne w przypadku zastosowań solarnych, ponieważ projektant systemu musi mieć pewność, że w każdym ciągu jest wystarczająca liczba modułów solarnych połączonych szeregowo w celu wytworzenia tego napięcia. Jeśli ta wartość nie jest podana przez producenta, projektanci systemów zwykle stosują dolne pasmo zakresu napięcia śledzenia mocy szczytowej jako minimalne napięcie falownika.
  • Stopień ochrony IPxx : Stopień ochrony lub kod IP klasyfikuje i ocenia poziom ochrony przed wnikaniem ciał obcych (pierwsza cyfra) lub wody (druga cyfra), wyższa cyfra oznacza większą ochronę. W USA typ obudowy NEMA jest używany podobnie jak ocena międzynarodowa. Większość falowników jest przystosowana do instalacji na zewnątrz z IP45 (brak ochrony przed kurzem) lub IP65 (szczelność przed kurzem) lub w USA, NEMA 3R (brak ochrony przed kurzem przez wiatr) lub NEMA 4X (kurz naniesiony przez wiatr, bezpośrednie rozbryzgi wody i dodatkowa ochrona przed korozją).
  • Certyfikaty/zgodność : Certyfikaty wymagane przez zakłady energetyczne i lokalne przepisy elektryczne dotyczące zatwierdzenia połączenia sieciowego, takie jak UL 1741 i nowy standard UL 1741SA

Zobacz też

Referencje i dalsza lektura

Zewnętrzne linki

  • Kalifornijska lista kwalifikujących się falowników — jest to oficjalna lista falowników Kalifornijskiej Komisji Energetycznej (CEC), które kwalifikują się do programu rabatowego Kalifornii. Inne stany również korzystają z tej listy.
  • Grid Tie Inverter Comparison Tool - strona internetowa, która pozwala ludziom porównywać arkusze danych różnych inwerterów sieciowych. Za pomocą strony internetowej można również filtrować i wyszukiwać inwertery według danych technicznych.