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.