Міжнародний журнал фотоенергетики. Автономна сонячна фотоелектрична система

Різниця між автономною та мережевою сонячною енергією

Позамережева сонячна енергетика vs. мережевої сонячної енергії. Наземне кріплення vs. кріплення на даху. Полікристалічні панелі проти монокристалічних.

Коли справа доходить до встановлення сонячної електростанції, необхідно прийняти багато рішень. Оскільки ви інвестуєте в обладнання, яке прослужить багато років, ви хочете зробити правильний вибір.

Якщо ви співпрацюєте з авторитетним інсталятором сонячних електростанцій. Вони зможуть допомогти вам у прийнятті цих рішень, щоб ви отримали ідеальну систему для вашої ситуації. Однак, виконання невеликої домашньої роботи на передньому кінці теж не зашкодить. Ось чому ми ділимося чотирма відмінностями між мережевою та автономною сонячною енергією, щоб допомогти вам вирішити, яка з них найкраще підходить для вашого сонячного проєкту.

Що таке автономна та мережева сонячна енергетика?

Автономна сонячна електростанція не підключена до електромережі, тоді як мережева сонячна електростанція підключена до електромережі. Від того, чи буде ваша система автономною або мережевою, залежить ваш доступ до електроенергії, яке обладнання потрібно для надлишкового виробництва, що станеться, коли мережа вийде з ладу, і як вам буде виставлено рахунок за електроенергію.

Компоненти системи спрощено для графічного зображення

Відмінності між автономною та мережевою сонячною енергією

Відмінність : Ваш доступ до електроенергії

Доступ до електроенергії з автономною сонячною системою

Що мається на увазі під автономними сонячними системами? З автономною сонячною системою ви повністю покладаєтесь на сонце та енергію, що зберігається в акумуляторах, для живлення вашого будинку або бізнесу.

Якщо ви обираєте сонячну систему, яка не прив’язана до електромережі, і у вас немає генератора, ви матимете електроенергію лише в двох точках:

  • Коли світить сонце і ваша сонячна система виробляє електроенергію.
  • Коли ви отримуєте електроенергію, раніше згенеровану вашою сонячною системою, з сонячного накопичувача, наприклад, акумулятора.

Якщо у вас немає акумуляторів або засобів для зберігання енергії, у вас буде менше або взагалі не буде електрики в похмуру погоду, а вночі у вас не буде електрики.

З автономною системою ви не матимете доступу до додаткової електроенергії, якщо вона вам знадобиться. Те, що ви виробляєте, і те, що ви зберігаєте. це все, що є для живлення вашого обладнання.

Доступ до електроенергії з мережевою сонячною електростанцією

Якщо ви вирішите встановити мережеву сонячну систему, ви завжди матимете доступ до електроенергії (якщо тільки мережа не вийде з ладу), незалежно від того, чи виробляє ваша сонячна система чи ні, чи є у вас акумулятори.

Якщо ваша система не виробляє електроенергію або виробляє недостатньо електроенергії для живлення пристроїв, освітлення, машин тощо. які ви використовуєте, ви можете отримувати енергію з електромережі, щоб доповнити її. Це гарантує, що у вас завжди буде достатньо електроенергії для того, що вам потрібно.

Різниця : Що відбувається з надлишковим виробництвом

Надлишкове виробництво за допомогою позамережевої сонячної енергії

Залежно від розміру системи, яку ви встановлюєте, кількості електроенергії, яку ви використовуєте, і коли ви використовуєте цю електроенергію, ймовірно, будуть моменти, коли ваша система вироблятиме більше електроенергії, ніж ви використовуєте. Що відбувається з цією надлишковою енергією, залежить від встановленого обладнання.

Більшість автономних сонячних систем призначені для виробництва певної кількості “зайвої” електроенергії вдень, яка відправляється в акумулятори для зберігання. Енергія, що зберігається в цих батареях, може бути використана, коли система не виробляє електроенергію, наприклад, вночі або в похмуру погоду.

Залежно від ваших енергетичних цілей, системи можуть бути налаштовані таким чином, щоб виробляти достатню кількість надлишкової електроенергії вдень, щоб покрити всі ваші потреби в енергії цілодобово.

Однак, незважаючи навіть на найкращі та найточніші прогнози, погода непередбачувана. Якщо кілька днів поспіль спостерігається аномально хмарна погода, ваша система може бути не в змозі виробити достатньо електроенергії, щоб зарядити акумулятори та задовольнити всі ваші потреби.

Хоча наявність додаткових акумуляторів забезпечує душевний спокій і може забезпечити банк збереженої електроенергії на випадок, якщо це станеться, вони також є дорогими. Купівля більшої кількості батарей, ніж вам потрібно, може бути економічно невигідною, залежно від вашого бюджету.

Надлишкове виробництво за допомогою мережевої сонячної енергії

Як і у випадку з автономними сонячними системами, багато з тих, хто вирішив встановити мережеву сонячну систему, хочуть покрити 100% або майже 100% свого енергоспоживання. Цього також можна досягти за допомогою мережевих систем.

Залежно від часу доби, коли ви використовуєте електроенергію, ваша сонячна система може виробляти надлишкову енергію. Замість того, щоб надсилати її до акумуляторів, як у автономній системі, ви можете надсилати її до мережі, і вам буде компенсовано цю електроенергію.

Для багатьох у Сполучених Штатах вони отримують компенсацію через так званий чистий облік. Чистий облік. це коли комунальна компанія компенсує або зараховує на ваш рахунок електроенергію, вироблену вашою сонячною системою і відправлену в мережу. Потім, коли вам знадобиться отримати енергію з мережі, ви зможете скористатися цими кредитами, щоб отримати електроенергію, не збільшуючи рахунок за електроенергію.

Наразі існують обов’язкові правила мережевого обліку для 39 штатів. 11 штатів або переходять, або в даний час впроваджують методи компенсації, відмінні від мережевого обліку (наприклад, Value Stack в Нью-Йорку ).

Карта з сайту www.eenews.net через https://www.dsireusa.org/

Підключена до мережі сонячна енергія має явну перевагу перед автономними системами, оскільки мережевий облік та інші методи компенсації від комунальних компаній пропонують, по суті, безкоштовне зберігання.

Різниця #3: Що відбувається, коли мережа виходить з ладу

Відключення електроенергії з автономними системами

Ваша сонячна система працює незалежно від електромережі. Якщо станеться сильний шторм або подія, яка вимкне електроенергію, ваша сонячна система може продовжувати працювати. Ви не помітите змін у вашому обслуговуванні або доступі до електроенергії.

Перебої в електропостачанні з мережевими системами

Підключившись до електромережі, ви отримуєте доступ до електроенергії, коли вам це потрібно. Однак, ви також підпадаєте під деякі правила. Якщо у вас є мережева сонячна система і мережа відключається. у вас не буде електроенергії, якщо ви не виберете прив’язану до мережі сонячну систему з резервним живленням від акумулятора.

Чому це так? Вимкнення сонячних систем при відключенні електромережі вимагається Лабораторіями андеррайтерів (UL 1741). Це робиться для безпеки працівників комунальних служб, які ремонтують лінії електропередач.

Хоча це і є недоліком мережевих систем перед автономними, якщо для вас важлива безперебійна робота під час відключення електроенергії, ви можете бути зацікавлені в тому, щоб додати батареї до вашої мережевої системи.

Різниця : Як виставляються рахунки за електроенергію

Рахунки за електроенергію з автономною системою

Якщо ваша фотоелектрична система не підключена до електромережі, ви взагалі не отримаєте рахунок за електроенергію. Однак, навіть за відсутності рахунків за електроенергію, автономні системи часто є більш дорогими через додаткове обладнання, таке як батареї, які необхідні для того, щоб зробити їх життєздатними.

Рахунки за електроенергію в системі з прив’язкою до мережі

Якщо ви обираєте мережеву систему, ви все одно можете побачити кілька мінімальних платежів у вашому рахунку за електроенергію, навіть якщо ваша сонячна система забезпечує 100% вашої електроенергії.

Одним з видів платежів, які ви можете продовжувати бачити, є плата за обслуговування або вартість доставки. Це вартість, яка стягується з клієнтів за підключення їхнього будинку або бізнесу до електромережі. Для багатьох комунальних підприємств ця плата є фіксованою ставкою, яка не залежить від того, скільки електроенергії ви використовуєте.

Інший тип плати, який ви можете побачити. це плата за попит. Плата за споживання зазвичай стягується з комерційних об’єктів і є підвищеним тарифом на електроенергію, який ви сплачуєте за електроенергію, яку використовуєте в період пікового попиту. Період пікового навантаження. це, як правило, 15-хвилинний період, протягом якого ваш бізнес використовує найбільше електроенергії.

Оскільки використання великої кількості електроенергії за один раз створює навантаження на мережу, енергопостачальна компанія буде стягувати вищу плату за електроенергію, використану в цей період.

Якщо ваш піковий період попиту припадає на день, ви можете зменшити його за допомогою сонячної енергії, оскільки енергія, вироблена вашою системою, компенсує частину енергії, яку ви використовуєте з електромережі. Якщо ви сплачуєте дуже високу плату за споживання, ви також можете розглянути можливість зменшення пікового навантаження за допомогою сонячних панелей та акумуляторів.

Залежно від того, скільки енергії виробляє ваша сонячна система і скільки енергії використовує ваш будинок або бізнес, ви можете побачити електричний заряд за електроенергію, яку ви взяли з мережі і використали, і яка не була покрита вашим кредитом за чистим лічильником.

Гібридні сонячні енергетичні системи

Гібридна сонячна енергетична система. це система, яка підключена до електромережі, але також має акумуляторну батарею для зберігання невикористаної електроенергії. Гібридні системи, хоч і дорожчі через додаткову вартість акумуляторів, дозволяють власникам залишати світло увімкненим, коли мережа виходить з ладу, і навіть можуть допомогти зменшити плату за споживання для бізнесу.

Якщо вам цікаво дізнатися більше про гібридні сонячні електростанції, перегляньте наш блог: Як підібрати розмір акумуляторів для сонячної системи

Існує два способи підключення сонячних систем до електромережі до акумуляторів: З’єднання постійного струму та з’єднання змінного струму.

Хоча існують чіткі відмінності між автономними та мережевими сонячними системами, те, що найкраще підходить для вас, залежить від вашої ситуації. Автономні системи забезпечують повну свободу від комунальних послуг, але вони часто дорожчі. Мережеві системи поєднують значну економію електроенергії із залежністю від електромережі, тому вам ніколи не доведеться турбуватися про відсутність електроенергії, необхідної для живлення вашого будинку або бізнесу.

Дізнайтеся більше про переваги та недоліки обох варіантів у нашому блозі Мережеві сонячні електростанції проти автономних. Позамережева сонячна енергетика: Які плюси і мінуси обох варіантів?

Імітаційна модель роботи фотоелектричної системи в автономному режимі для зони знеструмлення мережі

Анотація

Фотоелектричні системи часто використовуються в автономній конфігурації. У сонячній фотоелектричній системі, що виробляє енергію, коливання потужності є природним явищем. Альтернативні джерела енергії, включаючи гібридні мережеві системи або системи зберігання енергії, можуть бути відкриті, коли сонячні фотоелектричні системи працюють поза мережею, щоб задовольнити регіональні потреби в надійному енергопостачанні. У цьому дослідженні використовується незвичайна фотоелектрична система, яка може функціонувати як підключена до мережі, так і автономно, щоб запропонувати ефективний підхід до вирішення проблеми виробництва електроенергії в житловому сегменті. Блок акумуляторних батарей з достатніми розмірами включено до системи, щоб забезпечити постійне електропостачання такого житлового будинку з середньою потребою в електроенергії 10 кВт-год. Нетипова сонячна фотоелектрична система потужністю 3.2 кВт і фотоелектрична система потужністю 19.для моделювання системи було визначено, що цегла акумуляторної батареї ємністю 2 кВт-год здатна задовольнити всю добову потребу будинку в енергії, а також визначений час відключення електроенергії, що враховує денний профіль навантаження, час відключення мережі та місячну радіацію від сонця. Зібрані результати моделювання показали, що протягом 9 місяців кожного року вироблена фотоелектрична енергія перевищує потреби навантаження, в результаті чого максимальний рівень заряду акумуляторних батарей (SOC) знаходиться в діапазоні 74-85%. Вироблена фотоелектрична енергія є приблизно пропорційною потребою протягом 3 місяців мінімального сонячного випромінювання (грудень-лютий), в той час як SOC послідовності коливається в межах

що демонструє обґрунтованість запропонованої фотоелектричної системи. У січні та липні добове виробництво енергії фотоелектричними станціями коливається в межах 2.6 та 5.4 кВт-год/кВт-год, що відповідає ефективності перетворення від 90% до 66.25%, відповідно.

Вступ

Мікромережі. це низьковольтні мережі, які включають в себе комбінацію розподілених (DG) одиниць, систем зберігання енергії (ESS) та навантаження, керованого попитом, які можуть працювати як в автономному, так і в автономному режимах [1]. У державі мікромережа змінює розподіл електроенергії в діяльності вільного підприємництва, отримуючи енергію з основної системи або надаючи електроенергію в мережу для покращення експлуатаційних переваг. Мікромережа відокремлена від попередніх розподільчих систем і працює в автономному режимі, щоб підтримувати постійне електропостачання споживачів, які використовують ДГ. В якості елементів мікромережі використовуються різні типи методів для мінімізації коливань потужності недиспетчеризованих генераторів, таких як динаміка потужності кожної розподіленої енергогенеруючої одиниці, заряджання та розряджання ESS та коливання навантаження.

Керований мережею залежний перетворювач з джерелом напруги (VSC) або мережевий фреймворк погоджується приймати два способи модуляції, що використовуються в мікромережі. Для досягнення стабільного та економічно ефективного функціонування мікромережі зазвичай потрібна потужна платформа, яка дозволяє динамічно регулювати коефіцієнт потужності, забезпечуючи взаємодію між керованими компонентами. Зі стрімким зростанням цін на викопне паливо, а також різким зростанням цін на будівництво об’єктів стандартизованого зразка, знову з’явився інтерес до альтернативних генеруючих систем, які використовують енергію більш ефективно [2]. Сектор електроенергетики стає все більш конкурентоспроможним в результаті діяльності та реорганізації електромереж. Сонячна енергія, енергія прісної води, повітря, геологічна енергія та енергія відходів є найпоширенішими альтернативними джерелами енергії. Сонячна енергія широко доступна і може використовуватися практично в будь-якому місці. У новому тисячолітті багато країн зробили важливі кроки для використання величезних і екологічно чистих запасів сонячної енергії. Ці країни інвестують значні кошти як у розвиток, так і в кампанії з підвищення обізнаності громадськості, спрямовані на захист навколишнього середовища. Високоякісні дослідження знизять виробничі витрати, а також підвищать ефективність супутнього обладнання для збору сонячної енергії [3]. Крім того, розуміння громадськості підвищить попит на ці пристрої в промисловості. В результаті, технологія буде видаватися за економічно ефективним тарифом.

Системи відновлюваної енергетики (ВДЕ) є екологічно чистим рішенням, здатним задовольнити зростаючі потреби в електроенергії пов’язаних і віддалених громад. Мікромережі (МГ) викликали інтерес наукової групи в останні роки, оскільки є можливою альтернативою для майбутньої традиційної генерації електроенергії. МГ розглядаються як потенційне рішення для інтеграції переривчастих поставок відновлюваної енергії в традиційні мережі [4]. Багато реалізацій були застосовані в МГ, зокрема, в побудові контролерів та електронних смугових перетворювачів, в результаті появи нових комунікаційних технологій, таких як мікропроцесорні пристрої та розробки в галузі силової електроніки. За останні роки експерти зробили значний внесок, який може мати суттєвий вплив у цих сферах, особливо в контексті збору даних, механізації та управління МГ. МГ не тільки надійно і чисто підключають відновлювану електроенергію до основної мережі, а також забезпечують більшу надійність її проектування для функціонування в умовах стихійних лих і взаємопов’язаних електромереж, що призводить до зниження збоїв в розподілі та передачі енергії, а також до зменшення будівельних і фінансових моментів.

Для передачі та постачання електроенергії використовуються приєднувальні термінали з визначеними та оціненими потужностями. За певних обставин постачання електроенергії зростає, що змушує розподільчі мережі планувати постачання електроенергії на кілька періодів, що становлять від 6 до 10 годин на добу [5]. Громади та інші галузі стикаються з серйозною проблемою в результаті такої ситуації. Ця проблема існує вже більше десяти років, і немає жодних ознак того, що вона буде вирішена у найближчі роки за умови незмінності політичного сценарію [6]. Встановлення фотоелектричних систем на приватних будинках та інших приватних або громадських об’єктах з досить скромним мінімальним споживанням палива, з одного боку, є життєздатним рішенням для широкого спектру таких користувачів, на яких припадає значна частка загального споживання електроенергії в Газі. Під час перебоїв в електромережі фотоелектричні системи повинні забезпечувати постійне постачання енергії, а вдень вони можуть подавати додатково вироблену електроенергію в електромережу.

Завдяки такій острівній роботі перетворювача, яка є необхідним важливим аспектом для кожного підключеного до мережі перетворювача для виконання вимог безпеки, підключені до мережі фотоелектричні системи можуть продовжувати забезпечувати виробництво електроенергії під час відключення мережі [7]. Як наслідок, якщо фотоелектрична система не має накопичувача енергії, виробництво електроенергії, виробленої фотоелектричною системою протягом періодів відключення електроенергії, буде втрачено. Це призводить до значних втрат енергії та подовжує час, необхідний для того, щоб фотоелектричні системи окупилися. Автономні фотоелектричні системи. це два типи фотоелектричних систем, які використовують сонячне паливо для виробництва електроенергії. Автономна фотоелектрична система представлена на рисунку 1. Мережевий тип пов’язаний безпосередньо з електромережею і працює в порівнянні тільки з попитом на ресурси [8]. У цій фотоелектричній системі також немає потреби в акумуляторних батареях, оскільки вона не забезпечує автономність. Розмір системи варіюється від невеликої розподіленої дахової системи потужністю кілька кВт до великої центральної системи, підключеної до мережі потужністю МВт, і вона використовує інвертор для перетворення електроенергії постійного струму, виробленої фотоелектричними модулями, назад в електроенергію змінного струму, яка може бути передана в мережу. Автономна або автономна фотоелектрична система не підключається до енергосистеми з обох боків.

сонячна, фотоелектрична, система

Цей тип фотоелектричної системи включає фотоелектричну систему для виробництва електроенергії, обладнання для зберігання енергії, включаючи батареї, енергетичну вентиляційну систему або електричні потреби змінного або постійного струму. Підключена до мережі фотоелектрична система зменшує неефективність використання електроенергії та потужностей в розподільчих системах, а також затримує або запобігає модернізації систем розподілу та передачі електроенергії [9]. Потреби споживачів також не обмежені, оскільки енергія подається в електромережу. З іншого боку, функціонування служби інтеграції з мережею залежить від наявності схеми живлення. Автономні фотоелектричні системи з обох сторін знайшли застосування в сільській місцевості, де підключення до електромережі обмежене. Наприклад, сільська електрика, телекомунікації та насосні системи є прикладами. Вони вимагають більшого догляду, але також дають вам велике відчуття свободи.

Мета дослідження. рекомендувати вирішення цих проблем шляхом надання іншої фотоелектричної системи, яка включає акумуляторні батареї, контролер заряду, підключений до мережі, двосторонню зміну змінного/постійного струму та регулятор процесу. Це означає, що заощадження можуть бути збережені за рахунок акумулятора. Це може запобігти надмірному використанню енергії без марнотратства. Це також допомагає контролювати та класифікувати подачу енергії, що заряджається через ланцюг [10]. Технологія була розроблена з урахуванням переваг всіх доступних мережевих годин, не тільки для забезпечення попиту, але й для підзарядки акумуляторів. З обох боків вона буде використовувати всю електроенергію, вироблену фотоелектричними установками, для зарядки акумуляторів, забезпечення навантаження та подачі надлишкової електроенергії назад в мережу. У порівнянні з іншою традиційною фотоелектричною системою, запропонована сонячна система унікальна тим, що може функціонувати в обох автономних станах без шкоди для функцій безпеки острівця. З іншого боку, на відміну від традиційної мережевої фотоелектричної системи, яка зазвичай функціонує при джерелі напруги 400-600 В, запропонована система працює при різко зниженому джерелі напруги 48 В, що є більш безпечним і дозволяє зменшити необхідну кількість літієвих батарей, використовуючи лише

елементів [11]. Результати моделювання цього дослідження підтверджують правильність передової архітектури програмного забезпечення та демонструють, що виробленої та збереженої електроенергії цілком достатньо для покриття загальних потреб навантаження протягом року, вказуючи на те, що вдосконалений дизайн системи є життєздатним рішенням для вирішення проблеми відключень від мережі для величезної частки житлового ринку. Однак, через брак робіт, присвячених незвичайним фотоелектричним системам, створеним для конкретного сценарію, отримані дані тестування не могли бути зіставлені з іншими аналогічними результатами.

Пов’язана робота

У цій статті пропонується топологія адаптації управління фотоелектричними (ФЕ) системами з новим механізмом ресинхронізації з мережею. Мета цього плану. забезпечити безперервне енергопостачання системи, одночасно забезпечуючи контроль над мережею. Стратегія управління допомагає в гармонійній компенсації та покращенні якості енергії при отриманні максимальної кількості енергії, що генерується фотоелектричним масивом. Запропонована схема дозволяє використовувати три способи, що характеризуються як схема управління мережею, регулювання напруги в точках звичайного підключення (PCC) та цілеспрямована перехідна стабільність з ресинхронізацією, що залежить від кількості енергії з мережі. У цих режимах контролер базового сигналу помилки контролює частоту мережі, вихідну напругу, акумулятори та амплітуду підключення постійного струму (DC). Також представлена стратегія управління для швидкої та горизонтальної еволюції між режимами. Довговічність системи в умовах нерегулярного сонячного випромінювання, лінійної моделі та перебоїв у постачанні електроенергії з мережі робить її придатною для домашнього застосування. Результати управління, архітектури та моделювання наведені для того, щоб проілюструвати, що запропонована система працює задовільно [12].

Фотоелектричні системи (ФЕС), які можуть бути незалежними, автономними або підключеними до електромережі, розглядаються як одна з найбільш перспективних альтернатив для слаборозвинених країн, таких як Руанда, для мінімізації труднощів, пов’язаних з дефіцитом енергії. Незважаючи на розвиток технологій відновлюваної енергетики, поточний рівень споживання електроенергії в Руанді прогнозується на рівні 59.7%, а гідроелектростанції залишаються основним джерелом енергії в країні. Адміністрація Руанди пообіцяла досягти 48 відсотків своїх загальних цілей з виробництва електроенергії за допомогою автономних фотоелектричних панелей до 2024 року, щоб постачати недорогу енергію в будинки з низьким рівнем доходу. Шляхом побудови простої та дешевої позамережевої фотоелектричної системи було проведено порівняння результатів для одного домогосподарства та мікромережевої фотоелектричної системи. Для приватного домогосподарства модель батареї 1.6 кВт-год щоденного попиту при 0.30 кВт пікового навантаження, а для автономної фотоелектричної мережі модель акумулятора. 193.05 кВт-год/день та 20.64 кВт пікове навантаження. Для кожного з цих представлень генерації енергії використовується гібридна модель оптимізації для електричних відновлюваних джерел енергії (HOMER), яка оцінює розмір мережі або вартість життєвого циклу, що включає чисту приведену вартість (NPC) та вирівняну вартість енергії (LCOE). Прогнозується, що LCOE, NPC, виробництво електроенергії та операційні витрати оптимальної програми становитимуть 1 166 898.0 USD, 1.28 (USD/кВт-год), 221 та 715.0 доларів США для мережі та 9284.4 USD, 1.23 (дол. США/кВт-год) та 2426.0 доларів США для однієї автономної, відповідно, згідно з аналізом. При оцінці регіональної фотоелектричної мережі, яка забезпечує електроенергією віддалений округ в Руанді, LCOE такої автономної фотоелектричної схеми для індивідуального житла виявилася ефективною з точки зору заряду [13].

Автономний режим забезпечує найвищу ефективність управління матричним перетворювачем, автономним фотоелектричним перетворювачем. Спочатку був змодельований і спроектований підвищувальний перетворювач постійного струму з квадратичним зворотно-ступінчастим регулятором. Запропонований перетворювач витягує точку максимальної потужності (MPP), належним чином реагуючи на змінні атмосферні обставини, використовуючи стандартну напругу, що подається за допомогою методу збурення та спостереження (PO). Однією з цілей підвищувального перетворювача є збільшення напруги на вході інвертора, коли потрібен трансформатор; запропонована система є менш габаритною і дешевшою. Далі однофазний H-мостовий перетворювач регулювався за допомогою зворотного крокового керування, щоб мінімізувати похибку між рівнем напруги інвертора та цільовою змінною; однак при виробництві інвертора спостерігалися значні коливання навантаження. Стабільна концепція Ляпунова була використана для перевірки надійності форсованого перетворення та Н-мостового інвертора. Запропонована фотоелектрична система з використанням зворотно-ступінчастого керування має сильну рекуперацію МПП, з ККД 99.83% і швидкістю відгуку 1 мс, згідно з результатами моделювання. Крім того, вихідна напруга інвертора регулюється до 220 В у синусоїдальному форматі, а загальна гармонійна складова вихідної потужності становить трохи більше 1% [14].

Стрімкий розвиток виробництва відновлюваної електроенергії в енергетичному процесі зумовлений використанням традиційних джерел енергії та екологічними проблемами. Зменшення втрат потужності і поліпшення профілю напруги можуть бути значними перевагами розподілених енергоресурсів (DG). Тим не менш, дослідження показують, що невідповідна конструкція та розмір ESS призводять до непередбачуваних втрат енергії та ризику стабільності напруги, особливо в районах, де активно впроваджуються відновлювані джерела енергії. Для вирішення проблеми в даному дослідженні створено мікромережу на базі розподільчої мережі IEEE 34-bus, яка включає вітрову електростанцію, фотоелектричну систему та виробництво дизельного палива, в тому числі системи накопичення енергії про певні типи навантажень. Крім того, дослідження пропонує метод оптимізації рою частинок (PSO) для мінімізації втрат потужності та покращення вихідної напруги системи шляхом ефективного управління різними типами відновлюваної енергії при найгіршому сценарії розвитку відновлюваної енергетики. Навчальні приклади були схвалені з використанням добре зарекомендувавшої себе системи IEEE 34-bus. Ретельні результати моделювання для кожного прикладу підкреслюють важливість оптимальної конфігурації організаційної структури, а також ефективність запропонованого підходу [15].

У цьому дослідженні показано однофазний автономний фотоелектричний пристрій з двома ступенями перетворювачів. Мета цього проєкту. відстежувати MPPT, щоб передавати максимально можливе керування на навантаження, а також керувати виробництвом струму, щоб навантаження змінного струму живилося синусоїдальною формою сигналу. Ці цілі досягаються шляхом розробки правил керування для форсованого DC-DC та інверторного перемикача, що використовує ковзний режим. В результаті запропоновано методику керування ФАПЧ з ковзним режимом та керування виходами. Унікальність роботи полягає в тому, що в ній запропоновано автономну фотоелектричну систему з використанням засобів керування, заснованих виключно на адаптивному управлінні. В середовищі MATLAB/Simulink спроектовано та проаналізовано роботу запропонованої системи в умовах швидких коливань рівня освітленості. Результати, отримані за допомогою запропонованого MPPT, порівнюються з результатами, отриманими за допомогою підходу з інкрементною провідністю (IC). Отримані результати показують, що ШІМ з ковзаючим режимом (SM) перевершує ШІМ з фіксованим режимом за швидкістю, ефективністю та швидкодією. Крім того, регулятор струму виробляє високоякісний сигнал керування з коефіцієнтом гармонік (THD) 3.47%. Крім того, для отримання достовірних результатів ці контролі оцінюються при зміні двох щоденних метеорологічних умов і порівнюються з підходом IC. Результати показують, що MPPT з відстеженням траєкторії може генерувати більше електроенергії, ніж IC MPPT, з перевагами до 13.12% для яскравої денної картини та 27.67% для похмурого дня [16].

Матеріали та методи

3.1. Характеристики фотоелектричного елемента

Більшість сонячних панелей складається з серії модулів. Для зображення цього організму можна використовувати p-n з’єднання, яке створює невелику кількість електроенергії у відбитому світлі. Для дослідження електричних характеристик фотоелектричного елемента запропоновано різні аналогічні схеми [17], що пояснюється його високою стійкістю до значних коливань температури та освітленості. Найбільш часто використовувані конструкції для моделювання фотоелементів показані на рисунку 2.

Позамережеві сонячні енергетичні системи. за і проти

Багато власників будинків розглядають можливість встановлення автономних систем сонячної енергії, які дозволяють їм розірвати зв’язок з місцевою комунальною компанією. Але в той час як розірвати всі зв’язки з енергетичною компанією, безумовно, можливо (і навіть практично) для багатьох людей, інвестування в автономну фотоелектричну систему не є правильним рішенням для всіх.

сонячна, фотоелектрична, система

Якщо ви намагаєтеся зважити всі “за” і “проти” автономної сонячної енергетики, консультація з професійним підрядником. це відмінний спосіб отримати відповіді на всі ваші запитання. Тим часом, ми зібрали основну інформацію про переваги та недоліки автономної сонячної енергетики.

Переваги автономних систем сонячної енергетики

Від’єднання від муніципальної енергетичної компанії має ряд переваг. без сумніву, наступні переваги відіграють важливу роль у вашому бажанні встановити автономну фотоелектричну систему:

  • Незалежність. використовуйте автономну систему, і ви більше не будете залежати від умов та політики енергопостачальної компанії. Відхід від постійного підвищення тарифів може бути достатньою причиною для розриву зв’язків.
  • Відсутність відключень. коли електроенергія відключена і всі інші не мають електрики, ваш будинок все ще матиме повну потужність. Це може бути особливо важливо для людей зі станом здоров’я, які потребують електронних пристроїв або охолоджених ліків.
  • Відсутність рахунків за електроенергію. вам більше ніколи не доведеться віддавати комунальним службам частину своєї щомісячної зарплати після того, як ви перейдете на автономну сонячну енергію.

Недоліки автономних систем сонячної енергії

Встановлення автономної фотоелектричної системи має деякі недоліки, однак. Ось кілька причин, чому власники будинків приймають рішення не відключатися від мережі:

  • Вища початкова вартість. якщо ви повністю відключитеся від енергокомпанії, вам знадобиться джерело резервного живлення на час, коли сонце не світить. Додавання акумуляторної батареї та/або генератора збільшує ваші витрати на сонячну енергію.
  • Обмежене зберігання сонячної енергії. навіть при резервному живленні накопичення енергії обмежене. Через кілька днів похмурої погоди у вас може закінчитися накопичена електроенергія.
  • Енергоефективність є обов’язковою умовою. коли ви живете поза мережею, ви повинні бути обережними щодо використання енергії в домогосподарстві, інакше ви ризикуєте не мати достатньої кількості енергії для вашого будинку.

Чи варто виходити з мережі за допомогою сонячної енергії?

Яка ваша основна мотивація для переходу на автономне живлення? Дайте відповідь на це питання, і ви отримаєте краще уявлення про те, чи варто встановлювати автономну фотоелектричну систему.

Якщо енергетична незалежність, припинення відключень електроенергії або усунення рахунків за електроенергію є вашою основною метою, розірвання зв’язків з енергетичною компанією може бути правильним рішенням для вас. Те ж саме може бути вірно, якщо ваш будинок ще не підключений до електромережі, оскільки прокладання нових ліній до будинку може коштувати десятки тисяч доларів, залежно від того, як далеко знаходяться найближчі лінії.

Якщо, з іншого боку, ви просто хочете заощадити гроші, виробляючи власну електроенергію, ви можете розглянути можливість встановлення мережевої фотоелектричної системи.

Професіонали Intermountain Wind Solar пропонують високоякісні, доступні мережеві та автономні фотоелектричні рішення для власників будинків у штатах Юта, Айдахо, Колорадо, Невада та Вайомінг. Зв’яжіться з нами сьогодні, щоб запланувати безкоштовну консультацію для отримання додаткової інформації про встановлення автономних сонячних електростанцій.

Позамережева сонячна система

Усі сонячні електростанції працюють за однаковими основними принципами. Сонячні модулі спочатку перетворюють сонячну енергію або сонячне світло в енергію постійного струму, використовуючи так званий фотоелектричний (PV) ефект. Автономна сонячна електростанція не підключена до електромережі, тоді як мережева сонячна електростанція підключена до електромережі. Ваш вибір автономної або мережевої системи визначатиме ваш доступ до електроенергії, обладнання, необхідне для надлишкового виробництва, те, що відбувається, коли мережа виходить з ладу, і те, як ви будете отримувати рахунки за електроенергію. У цій статті ми розглянемо основні компоненти, що використовуються в автономних системах.

сонячна, фотоелектрична, система

Типи автономних систем. З підключенням до мережі змінного або постійного струму

Автономні системи будуються з використанням джерел живлення змінного або постійного струму. До джерел змінного струму належать звичайні сонячні інвертори, а до джерел постійного струму. сонячні контролери заряду MPPT. Тип підключення системи до мережі змінного або постійного струму, як правило, залежить від розміру системи. Більшість невеликих систем працюють на постійному струмі і використовують ефективні контролери заряду сонячних батарей MPPT. Більші автономні системи можуть бути підключені до мережі змінного або постійного струму, залежно від типу використовуваного автономного інвертора-зарядного пристрою та сумісності з різними сонячними інверторами (змінного струму) або сонячними контролерами заряду (постійного струму).

Позамережеві акумуляторні батареї

Акумулятори автономних систем повинні заряджатися ефективно, щоб не витрачати даремно цінну енергію, вироблену сонячною батареєю або дизель-генератором. Позамережеві акумулятори потребують високої потужності, щоб підтримувати високі імпульсні струми заряду, розряду та заряду інверторних зарядних пристроїв, що працюють поза мережею. Доступ до автономних джерел живлення не завжди простий, тому дуже бажано мати батарею, що не потребує технічного обслуговування. Необхідно враховувати зміни температури, оскільки це впливає на термін служби акумулятора.

сонячна, фотоелектрична, система

Стан заряду (State of Charge, SoC). це рівень заряду електричної батареї відносно її ємності. Одиницями виміру часткового заряду є відсоткові пункти 0% = порожній; 100% = повний. SoC зазвичай використовується при обговоренні поточного стану використовуваного акумулятора. Позамережеві системи сонячних батарей будуть глибоко циклічно і регулярно експлуатуватися в стані часткового заряду (PSOC). Отже, моніторинг SoC має вирішальне значення для автономних користувачів.

Свинцево-кислотна батарея проти. Літій-іонна батарея в автономному режимі

Це все зводиться до кількості циклів роботи акумулятора та глибини його розряду, скільки разів акумулятор можна розрядити та скільки енергії він може використовувати. Свинцево-кислотні батареї деградують більше з кожним циклом. Де літієва батарея може мати гарантію на 10 000 циклів. Свинцево-кислотні батареї дешевші за ціною при тій же напрузі і ємності, але не витримують багато циклів, в той час як літій-іонні батареї з більшою кількістю циклів розряду мають низьку початкову вартість. Незважаючи на більш високі початкові витрати, літій-іонні батареї, як правило, більш цінні, ніж свинцево-кислотні варіанти. Свинцево-кислотні батареї можуть бути кращим рішенням у сценарії з автономною сонячною установкою, яка не використовується дуже часто через низьку інтенсивність використання, свинцево-кислотні батареї будуть хорошим рішенням замість літій-іонних батарей.

Контролер сонячного заряду

Він регулює зарядку акумуляторів і запобігає їх перезарядці та подальшому пошкодженню. Прості контролери заряду припиняють заряджання акумулятора, коли напруга перевищує встановлений високий рівень, і знову вмикають заряджання, коли напруга акумулятора падає нижче цього рівня. Контролери заряду можуть також контролювати температуру батареї для запобігання перегріву. Деякі системи контролерів заряду також відображають дані, передаючи їх на віддалені дисплеї з плином часу.

сонячна, фотоелектрична, система

Найпоширеніші системи з підключенням до постійного струму використовують контролери заряду сонячної енергії (також відомі як сонячні регулятори) для заряджання акумулятора безпосередньо від сонця, а також інвертор для подачі змінного струму до побутових приладів. Для мікросистем, таких як ті, що використовуються в караванах / човнах або хатинах, прості сонячні контролери типу PWM (широтно-імпульсна модуляція) є дуже недорогим способом підключення 1 або 2 сонячних панелей для зарядки 12-вольтової батареї. Для великих систем використовуються контролери сонячного заряду MPPT (Maximum Power Point Tracking). На відміну від простих ШІМ-контролерів, системи MPPT можуть працювати при набагато вищій напрузі в мережі.

Позамережеві сонячні інвертори

Мережеві інвертори простіші та легші в підключенні, оскільки зазвичай мають лише два основні компоненти, але для роботи автономного інвертора потрібен акумуляторний блок. У випадку автономної системи сонячні панелі подають постійний струм на акумулятори. Потім інвертор забирає цю енергію та перетворює її на змінний струм для вашого будинку. Це працює по суті як мініатюрна електромережа. Одна з головних відмінностей між автономними сонячними інверторами та мережевими полягає в тому, що їм не потрібно узгоджувати частоту електромережі, на відміну від мережевих інверторів.

Гібридні інвертори

Гібридний інвертор, інакше відомий як інвертор на базі акумулятора, поєднує два окремих компоненти. сонячний інвертор та інвертор на базі акумулятора. в одній одиниці обладнання. він може функціонувати як інвертор для електроенергії від ваших сонячних панелей, так і як сонячна батарея. Однією з найбільших переваг гібридного інвертора є те, що він поєднує в собі функціональність двох окремих частин обладнання в одному. Це може означати більш простий процес встановлення для вашого інсталятора сонячних панелей. Крім того, гібридний інвертор дозволяє здійснювати централізований моніторинг як акумуляторної батареї, так і сонячних панелей.

Вимикачі змінного та постійного струму

Мета цих роз’єднувачів. переконатися, що ви можете відключити вхідну енергію від сонячних панелей. Роз’єднувачі постійного струму. це місця між сонячними панелями та інверторами. Роз’єднувачі змінного струму розміщуються після інвертора.

сонячна, фотоелектрична, система

Роз’єднувачі змінного струму зазвичай монтуються на зовнішній стіні будинку замовника біля електролічильника. Необхідність цих роз’єднувачів пов’язана з тим, що у випадку надзвичайних ситуацій, таких як пожежа або екстремальні погодні умови, щоб захистити установки від пошкодження, і навіть під час технічного обслуговування, необхідно повністю відключити живлення з метою безпеки. Роз’єднувачі змінного/постійного струму. це лише один з компонентів BOS (баланс системи), які вам знадобляться для успішної роботи сонячної електростанції.

Автономні системи є складнішими завдяки додатковим компонентам, таким як контролер заряду, монітор заряду акумулятора та додаткові вимикачі змінного та постійного струму. Все це, як правило, ускладнює підключення та встановлення автономних систем.

Залишити відповідь