Napelemes fotovoltaikus rendszer

A napelemes energiatermelő rendszerek kulcseleme a fotovoltaikus inverter, amely a napelemek által generált nagyfeszültségű egyenáramot váltakozó árammá alakítja. A fotovoltaikus inverterek nagy vonalakban három kategóriába sorolhatók a névleges teljesítmény alapján: háromfázisú, nagy teljesítményű inverterek 6 kW-nál nagyobb kimeneti teljesítménnyel, egyfázisú közepes teljesítményű inverterek 1 kW-tól 6 kW-ig terjedő kimenőteljesítménnyel és mikroinverterek 1 kW-nál kisebb kimeneti teljesítménnyel. Az elmúlt években a közepes és kis teljesítményű inverterek egyre nagyobb figyelmet kaptak a fotovoltaikus piacon. Viszonylag alacsony teljesítményük miatt ezeket az invertereket elsősorban mikrohálózatokon belüli elosztott napenergia-termelő rendszerekben használják.

A mikrogrid csomópontjaiként ezek az inverterek nagy számban vannak telepítve egy adott területen. Például olyan régiókban, mint Európa és az Egyesült Államok, sok háztartás telepít ilyen közepes vagy kis teljesítményű invertereket a háztetőkre. Hasonlóképpen, a vasútállomások vagy a gyári háztetők nagyszámú ilyen invertert használhatnak kis méretű erőművek kialakítására. Ez a széles körben elterjedt elosztás szükségessé teszi az inverterek hatékony kezelését egy adott területen, hogy biztosítsa a hatékony, biztonságos és stabil működést, miközben lehetővé teszi az időben történő keresletreakciót. Az irányítási megközelítés magában foglalja az inverterek kommunikációs modulokkal való felszerelését, lehetővé téve a felügyeleti rendszer számára az összes inverter állapotának figyelését, és szükség szerint vezérlési és ütemezési funkciókat.

A megbízható, költséghatékony és könnyen karbantartható kommunikációs módszer elengedhetetlen a fotovoltaikus inverter csatlakoztatásához. Jelenleg a leggyakoribb módszerek közé tartozik a vezeték nélküli kommunikáció (pl. Wi-Fi, LoRa), az RS485 és a Power Line Communication (PLC). A vezeték nélküli kommunikáció szükségtelenné teszi a kábelezést, így megtakarítható a kommunikációs kábel és a telepítési munka. Mindazonáltal nagymértékben függ a környezeti feltételektől, és érzékeny a napelemek által okozott akadályokra és elektromágneses zavarokra.

Az RS485 stabil kommunikációt és erős interferencia-ellenes képességeket kínál, de jelentős költségekkel és potenciális kockázatokkal jár mind a kezdeti telepítés, mind a későbbi üzemeltetés és karbantartás során. Ezzel szemben a PLC a meglévő távvezetékeket használja fel az adatátvitelre, így nincs szükség további kábelezésre, csökkenti a munkaerő- és anyagköltségeket, és lehetővé teszi a hatékony kommunikációt alacsonyabb költségek mellett, miközben nagyobb megbízhatóságot kínál, mint a vezeték nélküli megoldások.

A PLC modul integrálásával a fotovoltaikus inverter rendszer a mikrohálózat csomópontjává válik, amely képes fogadni az intelligens hálózaton keresztül továbbított adatokat. Ez megkönnyíti a további funkcionális bővítést a jövőben.

Az 1. ábra a PLC funkcióval rendelkező fotovoltaikus energiatermelő berendezések regionális rendszerének blokkvázlata. Ebben a beállításban a PLC adó-vevő eszközöket hálózatra kapcsolt fotovoltaikus inverterekre telepítik egy meghatározott területen, és olyan kommunikációs topológiát alkotnak, amely tápvezetékeket használ kommunikációs buszként. Egy adott távolságon belül bizonyos számú eszköz között adó-vevő modem szükséges a területen belüli adatfeldolgozáshoz. Ezenkívül egy felügyeleti számítógép is hozzáadható az adatok továbbításához a felső rétegű hálózaton keresztül.