Jako základní vybavení fotovoltaických systémů na výrobu energie se střídače používají k přeměně proměnného stejnosměrného napětí generovaného fotovoltaickými moduly na střídavý výkon při síťové frekvenci, což je jedna z důležitých systémových bilancí v systémech fotovoltaických polí. V současnosti jsou na trhu běžné střídače centralizované střídače, stringové střídače a mikro střídače. Níže porovnáme a analyzujeme tyto tři typy měničů.
1 Centralizovaný střídač
Invertorová technologie je připojení několika paralelních fotovoltaických řetězců ke vstupní svorce DC stejného centralizovaného střídače. Obecně se pro systémy s vysokým výkonem používají třífázové výkonové moduly IGBT a pro systémy s nízkým výkonem se používají tranzistory s efektem pole. Konverzní regulátory DSP se zároveň používají ke zlepšení kvality generované elektrické energie, čímž se velmi blíží sinusovému proudu. Obecně se používá ve velkých systémech fotovoltaických elektráren nad 10 kW.
Centralizované invertory se obecně používají ve velkých systémech výroby energie, jako jsou továrny, pouštní elektrárny a pozemní elektrárny s rovnoměrným slunečním zářením. Celkový výkon systému je velký, obvykle nad úrovní megawattů.
Hlavní výhody jsou:
1. Počet střídačů je malý, což usnadňuje správu;
2. Střídač má malý počet součástí a vysokou spolehlivost;
3. Nízký obsah harmonických složek, nízká stejnosměrná složka a vysoká kvalita napájení;
4. Invertor má vysokou integraci, vysokou hustotu výkonu a nízkou cenu;
5. Střídač má kompletní ochranné funkce a vysokou bezpečnost elektrárny;
6. Má funkci regulace účiníku a nízkonapěťovou funkci průjezdu, s dobrým výkonem regulace sítě.
Hlavní nevýhody jsou:
1. Poruchovost DC slučovače je vysoká, což ovlivňuje celý systém;
2. Rozsah napětí MPPT centralizovaných střídačů je úzký, obecně 450-820V, a konfigurace komponent není flexibilní. Doba výroby energie je krátká v oblastech s oblačným a mlžným počasím;
3. Instalace a rozmístění strojoven invertoru jsou obtížné a vyžadují vyhrazené strojovny a vybavení;
4. Samotný měnič spotřebovává mnoho energie a ventilace a odvod tepla v počítačové učebně spotřebovává mnoho elektřiny, takže údržba systému je poměrně složitá;
5. V centralizovaném střídačovém systému připojeném k síti se pole komponent dostává ke střídači dvěma soutoky. Funkce sledování maximálního výkonu (MPPT) střídače nemůže monitorovat provoz každé součásti, takže je nemožné udržet každou součást v optimálním pracovním bodě. Když součást selže nebo je blokována stíny, ovlivní to účinnost výroby energie celého systému;
6. Systém střídače připojeného k centralizované síti nemá žádnou možnost redundance. V případě poruchového vypnutí přestane celý systém vyrábět elektřinu.
2-stringový měnič
Řetězový střídač je založen na modulární koncepci, kde každý fotovoltaický řetězec (1-5kw) prochází střídačem se sledováním maximálních výkonových špiček na stejnosměrném konci a paralelním připojením k síti na střídavém konci. Stal se dnes nejoblíbenějším střídačem na mezinárodním trhu.
Stringové střídače se používají hlavně pro malé a středně velké střešní fotovoltaické systémy na výrobu elektřiny a malé pozemní elektrárny.
Hlavní výhody jsou:
1. Řetězový střídač má modulární konstrukci, přičemž každý fotovoltaický řetězec odpovídá jednomu měniči. DC konec má funkci sledování maximálního výkonu a AC konec je připojen paralelně k síti. Jeho výhodou je, že jej neovlivňují modulové rozdíly mezi stringy a stínové překážky a zároveň snižuje nesoulad mezi optimálním provozním bodem fotovoltaických modulů a střídačem a maximalizuje výrobu energie;
2. Rozsah napětí MPPT stringových střídačů je široký, obecně se pohybuje od 250-800V. KompoziceKonfigurace nt je flexibilnější a doba výroby energie je delší v oblastech s oblačným a mlžným počasím;
3. Střídač typu string připojený k síti má malý objem, nízkou hmotnost a velmi snadno se přepravuje a instaluje. Nevyžaduje profesionální nástroje a vybavení ani nevyžaduje vyhrazenou distribuční místnost. Může zjednodušit výstavbu a snížit zábor půdy v různých aplikacích. Připojení stejnosměrného vedení také nevyžadují stejnosměrné slučovací boxy nebo stejnosměrné rozvodné skříně. Řetězový typ má také výhody, jako je nízká vlastní spotřeba energie, minimální dopad na poruchu a snadná výměna a údržba.
Hlavní nevýhody jsou:
1. Existuje mnoho elektronických součástek s napájecími zařízeními a signálovými obvody na stejné desce, což ztěžuje konstrukci a výrobu a je o něco méně spolehlivé;
2. Elektrická světlost výkonových zařízení je malá, a proto nejsou vhodná pro vysokohorské oblasti a venkovní instalaci. Vystavení větru a slunci může snadno způsobit stárnutí pláště a chladiče;
3. Bez konstrukce izolačního transformátoru je elektrická bezpečnost mírně špatná a není vhodná pro systém záporného uzemnění tenkovrstvých součástí. Stejnosměrná složka je velká a má významný dopad na elektrickou síť;
4. Když je paralelně zapojeno více měničů, celková harmonická je vysoká a THDI jednoho měniče lze regulovat na více než 2 %. Pokud je však paralelně zapojeno více než 40 měničů, celková harmonická bude superponována a bude obtížné ji potlačit;
5. S velkým počtem měničů se celková poruchovost zvýší, což znesnadňuje monitorování systému;
6. Bez DC jističů a AC jističů a bez DC pojistek není snadné odpojit, když systém nefunguje;
7. Jediný invertor může dosáhnout funkce průchodu nulového napětí, ale když je paralelně zapojeno více strojů, je obtížné dosáhnout funkce průchodu nulového napětí, regulace jalového výkonu, regulace činného výkonu a dalších funkcí.
3 Mikro invertor
Mikro invertory mohou dosáhnout maximálního sledování výkonu na úrovni panelu s výhodami oproti centrálním invertorům. To může optimalizovat výstupní výkon každého modulu a maximalizovat celkový výstupní výkon.
Hlavní výhody jsou:
1. Když jeden nebo dokonce více modulů selže, systém může i nadále poskytovat elektřinu do sítě s vysokou dostupností; Pro zvýšení spolehlivosti systému lze volitelně nakonfigurovat více redundantních modulů;
2. Flexibilní konfigurace umožňující uživatelům instalovat fotovoltaické články podle jejich finančních možností na domácím trhu;
3. Účinně snížit dopad stínů způsobených místním maskováním na výstupní výkon;
4. Žádná vysokonapěťová elektřina, bezpečnější, jednodušší a rychlejší instalace, nižší náklady na údržbu a instalaci a snížená závislost na poskytovatelích instalačních služeb;
5. Zvýšením výroby energie každého invertorového modulu a sledováním maximálního výkonu lze sledovat bod maximálního výkonu jedné komponenty, což může výrazně zvýšit výrobu energie fotovoltaického systému o 25 %.
Hlavní nevýhody jsou:
1. Aplikační scénáře mikro invertorů jsou obecně vhodné pro domácnosti na střeše, ale jejich použití je omezené;
2. Náklady na mikro invertory jsou relativně vyšší ve srovnání s centralizovanými střídači a stringovými střídači.
Prostřednictvím srovnávací analýzy mají stringové střídače výhody oproti centralizovaným invertorům a mikrostřídačům, pokud jde o poruchovost, bezpečnost systému a náklady na provoz a údržbu. Mají lepší spolehlivost systému a mohou zajistit dlouhodobý bezpečný a spolehlivý provoz elektráren.